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S7-200PLC的外部结构

CPU22X系列PLC的外部结构，其CPU单元、存储器单元、输入/输出单元及电源集中封装在同一塑料机壳内，它是典型的整体式结构。当系统需要扩展时，可选用需要的扩展模块与基本模块（又称主机、CPU模块）连接。

（1）输入端子

输入端子是外部输入信号与PLC连接的接线端子，位于底部端盖下面。此外，外部端盖下面还有输入公共端子和24V直流电源端子，24V直流电源为传感器和光电开关等提供能量。

（2）输出端子

输出端子是外部负载与PLC连接的接线端子，位于顶部端盖下面。此外，顶部端盖下面还有输出公共端子和PLC工作电源接线端子。

（3）输入状态指示灯（LED）

输入状态指示灯用于显示是否有输入控制信号接入PLC。当指示灯亮时，表示有控制信号接入PLC；当指示灯不亮时，表示没有控制信号接入PLC。

（4）输出状态指示灯（LED）

输出状态指示灯用于显示是否有输出信号驱动执行设备。当指示灯亮时，表示有输出信号驱动外部设备；当指示灯不亮时，表示没有输出信号驱动外部设备。

（5）CPU状态指示灯

CPU状态指示灯有RUN、STOP、SF三个，其中RUN、STOP指示灯用于显示当前工作方式。当RUN指示灯亮时，表示运行状态；当STOP指示灯亮时，表示停止状态；当SF指示灯亮时，表示系统故障，PLC停止工作。

当需要完成特殊功能控制任务时，需要用到特殊功能模块。常见的特殊功能模块有通信模块、位置控制模块、热电阻和热电偶扩展模块等。

交流输入接口的额定输入电压为AC120V或AC230V，，用电容隔离输入信号的直流成分，交流成分经桥式整流器转换为直流。当外接触点接通时，光耦的发光二极管和显示用的发光二极管发光，光敏三极管饱和导通。当外接触点断开时，光耦的发光二极管熄灭，光敏三极管截止。

晶体管输出只能接36V以下的直流负载，开关速度高，适合高速控制的场合，负载电流约为0.5A。内部参考电路，输出信号经光耦送给输出元件，图中用带三角形符号的小方框表示输出元件。输出元件的饱和导通和截止相当于触点的接通和断开。

1.1.2 PLC的工作过程

PLC的CPU操作系统用来处理暖启动、刷新过程映像输入/输出、调用用户程序、检测中断事件和调用中断组织块、检测和处理错误、管理存储器、处理通信任务等。CPU有STARTUP（启动）、RUN（运行）和STOP（停止）操作模式，可以通过CPU面板上的状态LED查看当前的操作模式。

PLC的扫描工作过程。PLC上电后，CPU进入STARTUP模式，执行系统程序（内部处理和通信处理）。内部处理包括：①复位过程映像输入区（I区）。

②用上一次RUN模式*后的值或替代值来初始化输出。

③执行一个或多个启动OB，将非保持性M存储器和数据块初始化为其初始值并启用组态的循环中断事件和时钟事件。

④将外设输入状态复制到过程映像输入区。

⑤将中断事件保存到队列，以便在RUN模式下进行处理。

⑥将过程映像输出区（Q区）的值写到外设输出。

⑤输出单元。输出单元用于驱动电磁阀、继电器、接触器、指示灯等负载，输出接口有三种形式：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出

继电器输出可以接交直流负载，负载电流允许大于2A。但受继电器触点开关速度低的限制，只能满足一般的低速控制需要。内部参考电路，当某一输出点为“1”时，通过背板总线接口和光耦，使对应的微型继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载工作。当输出点为“0”时，对应的微型继电器线圈断电，其常开触点断开。

晶闸管输出只能接交流负载，开关速度较高，适合大电流、高速控制的场合。内部参考电路，当某一输出点为“1”时，通过背板总线接口和光耦，使对应的光敏双向晶闸管导通，外部负载工作。当输出点为“0”时，对应的光敏双向晶闸管截止，负载断电。

（1）通信模块

S7-200PLC主机集成1～2个RS-485通信接口，为了扩大其接口的数量和联网能力，各PLC还可以接入通信模块。常见的通信模块有PROFIBUS-DP从站模块EM227、调制解调器模块EM241、工业以太网模块和AS-i接口模块。

（2）位置控制模块

又称定位模块，常见的如控制步进电动机或伺服电动机速度模块EM253。为了输入运行和位置设置范围的需要，可外设编程软件。使用编程软件STEP7-Micro/WIN可生成位置控制模块的全部组态和移动包络信息，这些信息和程序块可一起下载到S7-200PLC中。位置控制模块所需的全部信息都储存在S7-200PLC中，当更换位置控制模块时，不需重新编程和组态。

（3）热电阻和热电偶扩展模块

热电阻和热电偶扩展模块是为S7-200CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM设计的，是模拟量模块的特殊形式，可直接连接热电偶和热电阻测量温度，用户程序可以访问相应的模拟量通道，直接读取温度值。热电阻和热电偶扩展模块可以支持多种热电阻和热电偶，使用时经过简单的设置就可直接读出摄氏温度值和华氏温度值。常见的热电阻和热电偶扩展模块有EM231热电偶模块和EM231 RTD热电组模块。

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在输出刷新阶段，CPU将输出数据映像寄存器中存储的数据复制到物理硬件继电器。梯形图中某输出位的线圈“通电”时，对应的过程映像输出位为二进制的1。当输出位为二进制的1时，继电器输出型可以使对应的继电器线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。梯形图中某输出位的线圈“断电”时，对应的过程映像输出位为二进制的0。继电器输出型可以使对应的继电器线圈断电，其常开触点断开，使外部负载断电，停止工作。

1.1.3 PLC的分类

PLC按结构可分为整体式和模块式。整体式的PLC具有结构紧凑、体积小、价格低的优势，适合常规电气控制。整体式的PLC也称为PLC的基本单元，在基本单元的基础上可以加装扩展模块以扩大其使用范围。模块式的PLC是把CPU、输入接口、输出接口等做成独立的单元模块，具有配置灵活、组装方便的优势，适合输入/输出点数差异较大或有特殊功能要求的控制系统。