上海西门子S7-1200授权一级供应商

I/O点数通常指PLC的外部数字量的输入和输出端子数，这是一项重要技术指标，可以用CPU本机自带I/O点数来表示，或者以CPU的I/O大扩展点数来表示。通常小型机多有几十个点，中型机有几百个点，大型机超过千点。另外，还可以用PLC外部扩展的大模拟量数来表示。

（2）存储器容量

存储器容量指PLC所能存储用户程序的多少，一般以“字节（B）”为单位。

（3）扫描速度

PLC的处理速度一般用基本指令的执行时间来衡量，即一条基本指令的扫描速度，主要取决于所用芯片的性能。

（4）指令种类和条数

指令系统是衡量PLC软件功能高低的主要指标。PLC具有基本指令和指令（或功能指令）两大类，指令的种类和数量越多，其软件功能越强，编程就越灵活、越方便。

（5）内存分配及编程元件的种类和数量

PLC内部的存储器有一部分用于存储各种状态和数据，包括输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器、特殊功能内部继电器、定时器、计数器、通用“字”存储器及数据存储器等，其种类和数量的多少关系到编程是否方便灵活，也是衡量PLC硬件功能强弱的重要指标。

此外，不同PLC还有其他一些指标，如编程语言及编程手段、输入/输出方式、特殊功能模块种类、自诊断、监控、主要硬件型号、工作环境及电源等级等。

1.2.3 S7-1200 PLC的技术性能指标

S7-1200 PLC是西门子公司2009年推出的面向离散自动化系统和独立自动化系统的紧凑型自动化产品，定位在原有的SIMATIC S7-200 PLC和S7-300 PLC产品之间。S7-1200 PLC涵盖了S7-200 PLC的原有功能并且新增了许多功能，可以满足更广泛领域的应用。表1-1所示为目前S7-1200系列PLC不同型号CPU的性能指标。

为便于理解和比较不同产品之间的差异，下面提供其他相关PLC的性能指标。

S7-200 PLC是西门子专门应用于小型自动化设备的控制装置，主要包括CPU 22X系列，表1-2所示为S7-200系列PLC不同型号CPU的性能指标。

S7-300 PLC是模块化的中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用，广泛应用于专用机床、纺织机械、包装机械、通用机械、机床、楼宇自动化及电器制造等生产制造领域。S7-300系列PLC部分CPU的性能指标。

S7-400 PLC是具有中性能的PLC，采用模块化无风扇设计，坚固耐用，易于扩展，通信能力强大，适用于对可靠性要求极高的大型复杂的控制系统。表1-4为S7-400系列PLC部分CPU的性能指标

S7-1500 PLC是目前西门子公司主推的自动化系统，是在S7-300/400 PLC的基础上开发的中高性能控制器。S7-1500 PLC包括标准型、紧凑型、分布式以及开放式等不同类型的CPU模块凭借快速的响应时间、集成的CPU显示面板以及相应的调试和诊断机制，S7-1500 PLC的CPU能够极大地提升生产效率，降低生产成本。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。1.开关量的逻辑控制

这是PLC基本、广泛的应用领域，它取代传统的继电接触器电路，实现逻辑控制和顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机控控及自动化流水线，如注塑机、印刷机、装订机械、组合机床、磨床、包装生产线及电镀流水线等。2.模拟量控制

在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位、成分和速度等都是模拟量。为了使PLC能够处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使PLC适用于模拟量控制。3.运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期的PLC直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛应用于各种机械、机床、机器人及电梯等场合。4.过程控制

过程控制是指对温度、压力及流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理及锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5.数据处理

现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算及逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表及位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到其他智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金及食品工业中的一些大型控制系统。6.通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制技术和网络技术的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有支持以太网通信的接口，通信非常方便。

PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活、环境相关联的机器，而且均有急速上升的趋势。值得注意的是，随着PLC、DCS的相互渗透，两者的界线日趋模糊，PLC正从传统的应用于离散制造业向应用到连续的流程工业扩展。

上海西门子S7-1200授权一级供应商

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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1.4 PLC的分类

1.4.1 PLC的分类方法

目前，PLC的不同厂家或同一厂家的不同产品种类繁多，功能各有侧重，根据不同的角度可将PLC分成不同的类型，其常用的分类方法有如下两种。1.按容量分类

为了适应信息处理量和系统复杂程度的不同需求，PLC具有不同的I/O点数、用户程序存储器容量和功能范围，PLC在20世纪90年代已经形成微、小、中、大及巨型等多种类型。PLC实现对外部设备的控制，其输入端子与输出端子的数目之和，称作PLC的输入/输出点数，简称I/O点数。按I/O点数PLC可分为微型PLC（几十点I/O）、小型PLC（几百点I/O）、中型PLC（上千点I/O）、大型PLC（几千点I/O）和巨型PLC（上万点I/O及以上）。2.按硬件结构形式分类

PLC的结构形式从大的方面来说分为整体式和模块式两大类，另外还出现了内插板式的PLC，也可以看作为模块式PLC。

（1）整体式结构

整体式结构的PLC是把电源、CPU、输入输出、存储器、通信接口和外部设备接口等集成为一个整体，构成一个独立的复合模块，通常微、小型PLC如西门子S7-200和S7-1200系列都是整体式结构。这种结构体积小，安装调试方便。

（2）模块式结构

模块式结构是将PLC按功能分为电源模块、主机模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、机架接口模块、通信模块和专用功能模块等，并根据需要搭建PLC结构。这种积木式结构可以灵活地配置成小、中、大型系统。

从结构上讲，由模块组合成系统有以下4种方法。

1）无底板。靠模块间接口直接相连，然后再固定到相应导轨上。欧姆龙公司的CJlM机型就是这种结构，比较紧凑。西门子的S7-300 PLC也是类似的结构，这种结构需要采用接线插头连接，如要单独固定时，还需另外定购固定支架。

2）有底板。所有模块都固定在底板上，比较牢固，但底板的槽数是固定的，如3、5、8、10槽等。这个槽数与实际的模块数不一定相等，所以，配置时难免有空槽。这样既造成浪费，又多占空间，甚至有时还得用占空单元把多余的槽覆盖好。西门子的S7-400 PLC即是此类。

3）用机架代替底板。所有模块都固定在机架上。这种结构比底板式的复杂，但更牢靠。采用此种组合时，它的模块不用外壳，但有小面板，用于组合后密封与信号显示。

模块式结构的优点之一是用户根据生产要求，可以灵活地配置成小、中、大系统，这种积木式结构可以供用户逐步扩展系统和增加功能；优点之二是模块有密封外壳，既安全又防尘；优点之三是模块采用独立接线方式，安装和维护方便。

4）内插板式。为了适应机电一体化的要求，有的PLC制造成内插板式的，可嵌入到有关装置中。

如有的数控系统，其逻辑量控制用的内置PLC，就可用内插板式的PLC代替。它有输入点、输出点，以及通信口、扩展口和编程口等。它可实现PLC所有的功能，但它只是一个控制板，可很方便地镶嵌到有关装置中。

1.4.2 PLC与单片机、计算机的比较

目前，应用于控制场合的控制装置除了PLC，还包括单片机系统以及各种工业计算机等，它们拥有不同的特点，适合不同的应用环境。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统，它具有一个完整计算机所需要的大部分部件，包括CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会配有外存；同时，集成诸如通信接口、定时器及实时时钟等外围设备。而现在强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络以及复杂的输入/输出系统集成在一块芯片上。它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但是由于稳定性和抗电磁干扰能力比较差，需要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。

而计算机系统与PLC相比较，计算机的编程语言为汇编语言或语言，其门槛要高于梯形图等编程语言，另外计算机系统的工作环境要求很高，为满足工业级的可靠性要求需要进行很多的特殊设计，也大大提高了其应用成本。

PLC的基本结构

从结构形式上，PLC可分为整体式和模块式两大类。不论哪种类型的PLC，其基本结构都是相同的

1. CPU

与通用计算机一样，PLC中CPU也是整个系统的核心部件，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和控制总线构成。此外，还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了PLC的整体性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。

CPU中的控制器控制PLC工作，由它读取指令，解释并执行命令。工作的时序（节奏）则由振荡信号控制。