西门子S7-300网络电缆

中型机　I/O总点数在256～2048点之间的PLC称为中型机，如SIEMENS公司生产的S7-300系列PLC、欧姆龙公司生产的CQM1H系列PLC属于中型机。中型PLC采用模块化结构，根据实际需求，用户将相应的特殊功能模块组合在一起，使其具有数字计算、PID调节、查表等功能，同时相应的辅助继电器增多，定时、计数范围扩大，功能更强，扫描速度更快，适用于较复杂系统的逻辑控制和闭环过程控制。

c.大型机　I/O总点数在2048以上的PLC称为大型机，如SIEMENS公司生产的S7-400系列PLC、欧姆龙公司生产的CS1系列PLC属于大型机。I/O总点数超过8192的称为超大型PLC机。大型PLC具有逻辑和算术运算、模拟调节、联网通信、监视、记录、打印、中断控制、远程控制及智能控制等功能。目前有些大型PLC使用32位处理器，多CPU并行工作，具有大容量的存储器，使其扫描速度高速化，存储容量大大加强。

1.1.4　西门子PLC简介

德国西门子（SIEMENS）公司是欧洲*大的电子和电气设备制造商之一，生产的SIMATIC可编程控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程控制器是1975年投放市场的SIMATIC S3系列的控制系统。

在1979年，微处理器技术被广泛应用于可编程控制器中，产生了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，之后在20世纪末又推出了S7系列产品。

经过多年的发展，西门子公司*新的SIMATIC产品可以归结为SIMATIC S7、M7和C7等几大系列。

M7-300/400采用与S7-300/400相同的结构，它可以作为CPU或功能模块使用。具有AT兼容计算机的功能，其显著特点是具有AT兼容计算机功能，使用S7-300/400的编程软件STEP7和可选的M7软件包，可以用C，C++或CFC（连续功能图）等语言来编程。M7适用于需要处理数据量大，对数据管理、显示和实时性有较高要求和系统使用。、

现今应用*为广泛的S7系列PLC是德国西门子公司在S5系列PLC基础上，于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系统。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200）、小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

S7-200 PLC是超小型化的PLC，由于其具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格和强大的指令系统，它能适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行或联网都能实现复杂的控制功能。

S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程控制器。该系列PLC采用模块化无风扇的设计、可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。

随着技术和工业控制的发展，西门子在技术层面上对S7系列PLC进一步升级。近几年推出了S7-200 SMART、S7-1200、S7-1500系列PLC产品。

用户程序存储器

用户程序存储器是用来存放用户的应用程序和数据，它包括用户程序存储器（程序区）和用户数据存储器（数据区）两种。

程序存储器用以存储用户程序。数据存储器用来存储输入、输出以及内部接点和线圈的状态以及特殊功能要求的数据。

用户存储器的内容可以由用户根据需要任意读/写、修改、增删。常用的用户存储器形式有高密度、低功耗的CMOS RAM（由锂电池实现断电保护，一般能保持5～10年，经常带负载运行也可保持2～5年）、EPROM和E2PROM三种。

1.2.1.3　输入/输出单元（I/O单元）

输入/输出单元又称为输入/输出模块，它是PLC与工业生产设备或工业过程连接的接口。现场的输入信号，如按钮开关、行程开关、限位开关以及各传感器输出的开关量或模拟量等，都要通过输入模块送到PLC中。由于这些信号电平各式各样，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需要将这些信号转换成CPU能够接受和处理的数字信号。输出模块的作用是接收CPU处理过的数字信号，并把它转换成现场的执行部件所能接收的控制信号，以驱动负载，如电磁阀、电动机、灯光显示等。

PLC的输入/输出单元上通常都有接线端子，PLC类型不同，其输入/输出单元的接线方式不同，通常分为汇点式、分组式和隔离式这三种接线方式。

输入/输出单元分别只有1个公共端COM的称为汇点式，其输入或输出点共用一个电源；分组式是指将输入/输出端子分为若干组，每组的I/O电路有一个公共点并共用一个电源，组与组之间的电路隔开；隔离式是指具有公共端子的各组输入/输出点之间互相隔离，可各自使用独立的电源。

PLC提供了各种操作电平和驱动能力的输入/输出模块供用户选择，如数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块。这些模块又分为直流与交流型、电压与电流型等。

（1）数字量输入模块

数字量输入模块又称为开关量输入模块，它是将工业现场的开关量信号转换为标准信号传送给CPU，并保证信息的正确和控制器不受其干扰。它一般是采用光电耦合电路与现场输入信号相连，这样可以防止使用环境中的强电干扰进入PLC。光电耦合电路的核心是光电耦合器，其结构由发光二极管和光电三极管构成。现场输入信号的电源可由用户提供，直流输入信号的电源也可由PLC自身提供。数字量输入模块根据使用电源的不同分为直流输入模块（直流12V或24V）和交流输入模块（交流100～120V或200～240V）两种。

①直流输入模块　当外部检测开关接点接入的是直流电压时，需使用直流输入模块对信号进行检测。下面以某一输入点的直流输入模块进行讲解。

直流输入模块的原理电路。外部检测开关S的一端接外部直流电源（直流12V或24V），S的另一端与PLC的输入模块的一个信号输入端子相连，外部直流电源的另一端接PLC输入模块的公共端COM。虚线框内的是PLC内部输入电路，R1为限流电阻；R2和C构成滤波电路，抑制输入信号中的高频干扰；LED为发光二极管。当S闭合后，直流电源经R1、R2、C的分压、滤波后形成3V左右的稳定电压供给光电隔离VLC耦合器，LED显示某一输入点有无信号输入。光电隔离VLC耦合器另一侧的光电三极管接通，此时A点为高电平，内部+5V电压经R3和滤波器形成适合CPU所需的标准信号送入内部电路中。

S7-200 SMART主要应用于小型单机项目，而S7-1200定位于中低端小型PLC产品线，可应用于中型单机项目或一般性的联网项目。S7-1200是西门子公司于2009年推出的一款紧凑型、模块化的PLC。S7-1200的硬件由紧凑模块化结构组成，其系统I/O点数、内存容量均比S7-200多出30%，充分满足市场针对小型PLC的需求，可作为S7-200和S7-300之间的替代产品。本书以S7-200 SMART为例，讲述PLC的相关知识。