PLC應用技術（S7-1200機型）課件 項目一 認識PLC

《可編程控制器技術應用》了解PLC技術產(chǎn)生背景和應用情況主講教師：×××Microbot目錄010203第一部分：任務描述第二部分：相關知識第三部分：任務檢查與評價目錄第一部分任務描述第一個任務是通過參觀可編程控制應用場所，搜索PLC的相關資料，了解PLC的產(chǎn)生背景、種類及應用范圍，分組討論PLC的特點，搜集整理PLC實際應用案例材料一份。一、任務描述1.學習目標（1）了解PLC的產(chǎn)生背景。（2）熟悉PLC的應用范圍。2.實施條件（1）校內(nèi)或校外實訓基地，供學習者了解PLC的應用場合。（2）計算機，供學習者上網(wǎng)查詢相關資料。目錄第二部分相關知識一、PLC的產(chǎn)生可編程序控制器（programmablelogiccontroller，PLC）本質(zhì)上是一種工業(yè)計算機。它連續(xù)監(jiān)視輸入設備的狀態(tài)，并根據(jù)用戶自定義程序輸出結果，以控制輸出設備的狀態(tài)。

從20世紀20年代起，人們把各種繼電器、接觸器及其觸點按一定的邏輯關系連接起來，組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結構簡單、容易掌握、價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用范圍較廣，在工業(yè)控制領域中一直占主導地位。但是以各種繼電器為主要元件的電氣控制線路可能需要成千只繼電器來構成，需要使用成千上萬根導線來連接，安裝這些繼電器需要大量的繼電器控制柜，且占據(jù)大量的空間，如圖1-1所示。運行時，又產(chǎn)生大量的噪聲，消耗大量的電能。為保證控制系統(tǒng)的正常運行，需要安排大量的電氣技術人員進行維護。系統(tǒng)出現(xiàn)故障，排除故障又非常困難。尤其是在生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，可能需要增加很多的繼電器或控制柜，系統(tǒng)改造的工作量極大，所以通用性和靈活性較差。對繼電器控制系統(tǒng)升級改造而言意味著系統(tǒng)重構，這將會浪費大量的人力、物力和時間。一、PLC的產(chǎn)生圖1-1繼電器系統(tǒng)電氣控制柜一、PLC的產(chǎn)生20世紀50年代開始至20世紀70年代，汽車產(chǎn)品的多樣化成為汽車工業(yè)主要競爭點，汽車生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)基本上由繼電器控制裝置構成。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期變短，因而繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設計和安裝，這不僅費時、費工、費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年4月，美國通用汽車（GM）公司公開招標，發(fā)布了一個替代繼電器系統(tǒng)的提議。包括十點要求：（1）編程方便，現(xiàn)場修改程序（2）維護方便（3）可靠性高于繼電器控制柜（4）體積小于繼電器控制柜（5）成本低于繼電器控制柜（6）有數(shù)據(jù)通信功能（7）輸入5V，11A（8）可在惡劣環(huán)境下工作（9）擴展時，原系統(tǒng)變更要少（10）用戶程序存儲容量可擴展到4KB。一、PLC的產(chǎn)生在眾多投標公司中，3家公司最終入圍進入評標階段：美國數(shù)字設備公司（DEC），3-I,和一家咨詢公司BedfordAssociates（Modicon公司的前身）。它們的產(chǎn)品分別為：DEC公司的PDP-14（圖1-2）,3-I公司的PDQ-II,以及Bedford公司的Modicon084，世界上最早的PLC見圖1-2。圖1-2世界上最早的PLC二、PLC的發(fā)展

PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，國際電工委員會（IEC）先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿，并在1987年2月通過了對它的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”在20世紀70年代中末期，PLC進入了實用化發(fā)展階段。計算機技術已全面引入PLC中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設計、模擬量運算、PID功能以及極高的性價比，都奠定了其在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。在20世紀80年代初，PLC在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。世界上生產(chǎn)PLC的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標志著PLC已經(jīng)步入了成熟階段。二、PLC的發(fā)展

在20世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，在這個時期內(nèi)年增長率一直堅持為30~40%，說明PLC的處置模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力已經(jīng)得到了大幅度的提高。PLC也開始逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了過程控制領域中處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。在20世紀末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點是需要更加適應于現(xiàn)代工業(yè)。這個時期發(fā)明了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。三、PLC的特點

PLC的誕生給工業(yè)控制帶來了一次革命性的飛躍，與繼電器、微機控制相比，PLC有它獨特之處。1.可靠性高、抗干擾能力強對于工業(yè)控制器來講，可靠性是一個非常重要的指標，如何能在各種惡劣的工業(yè)環(huán)境和條件下，平穩(wěn)、可靠地工作，將故障率降低至最低，是研制每一種控制器件必須考慮的問題。PLC采用的是微電子技術，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來完成的，因此不會出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象，提高了可靠性。另外PLC還在硬件和軟件量方面采取了許多有力措施來提高其可靠性。PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，因此被稱為“專為適應惡劣工業(yè)環(huán)境而設計的計算機”。三、PLC的特點

2.控制系統(tǒng)結構簡單、通用性強、應用靈活PLC產(chǎn)品系列化，品種齊全，外圍模塊多，可自由組合成各種大小不同要求的控制系統(tǒng)。只需根據(jù)控制要求配置系統(tǒng)，接線工作量很小。3.編程方便，易于使用這是PLC優(yōu)于微機的另一個特點。目前大多數(shù)PLC采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”，即有傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又適合電氣技術人員的讀圖習慣和微機應用水平，易于接受，與常用的匯編語言相比，更受歡迎。這樣進一步簡化編程，當今的PLC還針對具體問題設計了諸如步進梯形指令、功能指令等。PLC是為車間操作人員而設計的，一般只要很短時間的訓練即能學會使用。而微計算機控制系統(tǒng)則要求具有一定知識的人員操作。當然，PLC的功能開發(fā)，需要有軟件專家的幫助。三、PLC的特點4.功能完善，擴展能力強PLC內(nèi)部含有數(shù)量巨大的開關量軟元件，可用于開關量邏輯控制；還有許多控制功能，可實現(xiàn)A/D、D/A轉換及PID運算，實現(xiàn)過程控制、數(shù)字控制等；可實現(xiàn)通信聯(lián)網(wǎng)控制，不但可以現(xiàn)場控制，還可遠程控制。5.PLC控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便PLC具有數(shù)字和模擬量輸入、輸出、邏輯和算術運算、定時、計數(shù)、順序控制、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、記錄和顯示功能，硬軟件齊全，且為模塊積木式結構，只需根據(jù)控制要求選用，安裝接線工作量大大減少；由于PLC采用軟件編程來達到控制功能，而不同于繼電器控制采用接線來達到控制功能，能率先進行模擬調(diào)試方式，并且操作化的功能和監(jiān)視化的功能很強，這些都減少了調(diào)試工作量。三、PLC的特點

6.維修方便、維修工作量小PLC具有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能，對內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、異常、I/O點的狀態(tài)均有顯示。通過顯示的狀態(tài)，可迅速處理、及時排除故障。7.結構緊湊、體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化PLC將把微型計算機技術與繼電器控制技術很好地融合在一起，結構緊湊、體積小、重量輕，且具有監(jiān)控計算機聯(lián)網(wǎng)的功能。因而它的應用幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)，既能對傳統(tǒng)機械設備改造升級，又適用于生產(chǎn)過程控制，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能與降低成本。綜上所述，PLC技術代表了當前電氣控制的世界先進水平。PLC技術與數(shù)控技術、工業(yè)機器人技術，是機械工業(yè)自動化的三大“支柱”。四、PLC應用領域1.開關量的邏輯控制開關量的邏輯控制是PLC最基本的控制功能，所控制的邏輯可以是各種各樣的：時序的、組合的、延時的、技術的、不計數(shù)的等?？刂频妮斎搿⑤敵鳇c數(shù)可以不受限制。少則十點，幾十點，多則成千上萬點，并通過連網(wǎng)來實現(xiàn)控制，如圖1-3、圖1-4所示。圖1-3交通燈圖1-4旋轉門四、PLC應用領域2.數(shù)據(jù)的處理現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其他智能裝置進行處理，如圖1-5所示。圖1-5數(shù)據(jù)采集及處理四、PLC應用領域3.運動控制大多數(shù)PLC都有驅(qū)動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如圖1-6、圖1-7所示。圖1-6工業(yè)機器人運動控制圖1-7機器狗運動控制四、PLC應用領域4.通信連網(wǎng)PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計算機、PLC與其他智能設備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元、通信轉換單元相連構成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。五、PLC的類型

PLC種類繁多，可以從多個角度劃分。一般來說可以從4個角度對PLC進行分類。分別是從PLC的規(guī)模、性能、結構和廠家。（1）按規(guī)模劃分PLC按規(guī)模分為小型機、中型機、大型機。小型機：小型機的控制點一般在256點之內(nèi),適合于單機控制或小型系統(tǒng)的控制。中型機：中型機的控制點一般不大于2048點,可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的PLC進行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。大型機：大型機的控制點一般大于2048點,不僅能完成較復雜的算術運算還能進行復雜的矩陣運算。它不僅可用于對設備進行直接控制，還可以對多個下一級的PLC進行監(jiān)控。五、PLC的類型

（2）按性能劃分PLC按性能可以分為高檔機、中檔機和低檔機。低檔機：這類PLC，具有基本的控制功能和一般的運算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。中檔機：這類PLC，具有較強的控制功能和較強的運算能力。它不僅能完成一般的邏輯運算，也能完成比較復雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運算。工作速度比較快，能帶的輸入、輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。高檔機：這類PLC，具有強大的控制功能和強大的運算能力。它不僅能完成邏輯運算、三角函數(shù)運算、指數(shù)運算和PID運算，還能進行復雜的矩陣運算。工作速度很快，能帶的輸入、輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類PLC可以完成規(guī)模很大的控制任務。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。五、PLC的類型

（3）按結構劃分PLC按結構可以分為整體式和組合式。整體式：整體式PLC是將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組成一體，如圖1-8所示。另外還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。整體式PLC的特點是結構緊湊、體積小、重量輕、價格低、輸入/輸出點數(shù)固定、實現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，靈活性較低。小型PLC常采用這種結構，適用于工業(yè)生產(chǎn)中的單機控制。五、PLC的類型

組合式：組合式又稱為總線結構，其總線做成總線板，上面有若干個總線槽，每個總線槽上可安裝一個PLC模塊，不同的模塊實現(xiàn)不同的功能，如圖1-9所示。PLC的CPU、存儲器做成一個模塊（有的把電源也做在上面），該模塊在總線上的安裝位置一般來說是固定的。其他模塊可根據(jù)PLC的控制規(guī)模、實現(xiàn)的功能選用，安裝在總線板的其他任一總線槽上。組合式PLC安裝完成后，需進行登記，使PLC對安裝在總線上的各模塊進行地址確認。組合式PLC的總線板又稱底板。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其他稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板之間通過電路連接，距離一般不超過10m。組合式PLC的特點：系統(tǒng)配置靈活，可構成具有不同控制規(guī)模和功能的PLC，但它的價格較高。一般大、中型PLC采用這種結構。圖1-8整體式PLC圖1-9組合式PLC五、PLC的類型

（4）按品牌劃分近年來，隨著工業(yè)自動化行業(yè)進一步發(fā)展，國產(chǎn)PLC品牌崛起，市場占有率在上升，具有主導優(yōu)勢的國際品牌市場份額出現(xiàn)下滑的趨勢，市場競爭激烈，中國PLC市場呈現(xiàn)百家爭鳴的氣象。中國市場上常見的PLC品牌有西門子、施耐德、歐姆龍、三菱、羅克韋爾、臺達、信捷等等，主要分為歐系的、日系的還有國產(chǎn)品牌。目錄第三部分任務檢查與評價一、任務檢查與評價評分點得分查詢的PLC的種類大于5種（20）圖片資料的數(shù)量大于10張（20）PLC作用描述正確（20）分組討論時發(fā)言積極（10）案例內(nèi)容條理清楚，圖文并茂（30）《可編程控制器技術應用》謝謝觀看！《可編程控制器技術應用》認識PLC基本結構和工作原理主講教師：×××Microbot目錄010203第一部分：任務描述第二部分：相關知識第三部分：任務檢查與評價目錄第一部分任務描述本任務是通過相關知識的學習，繪制PLC系統(tǒng)的結構框圖，分析PLC的工作過程。一、任務描述1.學習目標（1）熟悉PLC的基本結構。（2）掌握PLC的工作原理。2.實施條件（1）計算機機房，供學習者上網(wǎng)查詢相關資料，繪制圖表。目錄第二部分相關知識一、PLC基本結構

PLC種類繁多，型號復雜，但是主要由中央處理器（CPU）、電源模塊、存儲器、通信模塊、I/O接口以及內(nèi)部輔助電路組成，如圖1-10所示。其中，CPU是PLC的核心，I/O接口是連接現(xiàn)場輸入/輸出設備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設連接。圖1-10PLC結構圖一、PLC基本結構

1.中央處理器CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的結構單元。一、PLC基本結構

在使用者，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2.存儲器PLC配有3種不同類型的存儲器：系統(tǒng)存儲器、用戶存儲器和工作數(shù)據(jù)存儲器。（1）系統(tǒng)存儲器系統(tǒng)存儲器用于固化PLC生產(chǎn)廠家編寫的各種系統(tǒng)工作程序。一、PLC基本結構

系統(tǒng)工作程序相當于個人計算機的操作系統(tǒng)，包括下列3種類型。1）系統(tǒng)管理程序：決定系統(tǒng)的管理節(jié)拍，包括運行管理、存儲空間管理、系統(tǒng)自診斷管理。2）用戶程序編輯和指令解釋程序，編輯程序：將用戶程序變?yōu)閮?nèi)碼，以便于程序的修改、調(diào)試。解釋程序：將編程語言變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機器碼。3）標準子程序：為了提高運行速度，在程序執(zhí)行過程種某些信息處理和特殊運算是通過調(diào)用標準子程序來完成的。如I/O處理、PID調(diào)節(jié)等。（2）用戶存儲器RAM區(qū)用戶存儲器RAM區(qū)包括用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。1）用戶存儲器：用于存放用戶程序一、PLC基本結構

2）數(shù)據(jù)存儲器：用于存放用戶程序執(zhí)行過程中使用的ON/OFF狀態(tài)量或數(shù)值量。用戶存儲器的內(nèi)容可以任意讀寫、修改、增刪。RAM區(qū)的程序一般由鋰電池實現(xiàn)掉電保護（5～10年）；沒有電池，如果經(jīng)常運行，也可保持2～5年不丟失。有些型號的PLC具有用戶程序和數(shù)據(jù)的ROM區(qū)，用戶可以將程序和數(shù)據(jù)存入EPROM或EEPROM中，每次開機時，PLC自動將EPROM或EEPROM中的程序和數(shù)據(jù)調(diào)入RAM中。這樣用戶程序和數(shù)據(jù)就不會丟失。（3）工作數(shù)據(jù)存儲器工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常發(fā)生變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。這部分數(shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應隨機存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)，開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。一、PLC基本結構

3.I/O單元I/O單元也稱為I/O模塊。PLC通過I/O單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系。輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，如控制按鈕、操作開關和限位開關、光電管、繼電器觸點、行程開關、接近開關等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉換等將這些信號轉換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出單元將CPU送出的弱電控制信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大方法等轉換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。I/O單元有多種類型，但各種I/O單元的原理基本相同。下面介紹幾種常用的I/O單元。（1）開關量輸入單元PLC的開關量輸入單元按照輸入端電源類型的不同，分為直流輸入和交流輸入單元。圖1-11所示為直流輸入單元。直流輸入單元外接直接電源，虛線框內(nèi)為PLC內(nèi)部輸入電路，框外一、PLC基本結構左側為外部用戶接線，圖中只畫出對應于一個輸入點的輸入電路。各個輸入點對應的輸入電路均相同。圖中T為光電耦合器，它是將發(fā)光二極管與光電晶體管封裝在一個管殼中，當二極管有電流流過時，二極管發(fā)光，使光電晶體管導通；當二極管中無電流流過時，晶體管不導通。發(fā)光二極管LED指示該點輸入狀態(tài)。R1為限流電阻，R2和C構成濾波電路，可濾除輸入信號中的高頻抖動。輸入單元的外接直流電源的極性任意。當S閉合后，光電耦合器導通，A點為高電平，經(jīng)濾波器送到I/O總線，CPU訪問該路信號時，將該點對應的輸入映像寄存器狀態(tài)置1；發(fā)光二極管LED點亮，指示輸入開關處于接通狀態(tài)。當S斷開后，光電耦合器不導通，A點為低電平，經(jīng)濾波器送到I/O總線，CPU訪問該路信號時，將該點對應的輸入映像寄存器狀態(tài)置0；發(fā)光二極管LED不亮，指示輸入開關處于斷開狀態(tài)。圖1-11直流輸入單元結構圖一、PLC基本結構

有的直流輸入單元不需要外接電源，稱為無源式輸入單元。無源式輸入單元的內(nèi)部提供24V直流電源，用戶只需要將開關接在輸入端子和公共端子之間即可，不用再外接電源，簡化了輸入端的接線。圖1-12所示為交流輸入單元，工作原理與直流輸入單元的類似。圖1-12交流輸入單元結構圖一、PLC基本結構

（2）開關量輸出單元PLC的開關量輸出單元按輸出電路所用開關器件不同可分為晶體管輸出單元、晶閘管輸出單元、繼電器輸出單元。圖1-13所示為晶體管輸出單元，只能驅(qū)動直流負載。特點：輸出頻率高，負載能力小。在晶體管，輸出單元中，輸出電路采用晶體管作為開關器件，虛線框內(nèi)為PLC內(nèi)部輸出電路，框外右側為外部用戶接線。圖中，LED為輸出指示燈，T2為輸出晶體管，D為保護二極管，F(xiàn)U為熔斷器。工作原理如下：當對應于T2的內(nèi)部繼電器的狀態(tài)為1時，CPU通過I/O總線輸出鎖存器對應的位為高電平，LED燈點亮，指示該輸出點開關量為1狀態(tài)；光耦合器導通，晶體管T2飽和導通，負載得電。反之，當對應于T2的內(nèi)部繼電器狀態(tài)為0時，CPU通過I/O總線輸出鎖存器對應的位為低電平，LED燈不亮，指示該輸出點開關量為0狀態(tài)；光耦合器截止，晶體管T2截止，負載失電。一、PLC基本結構圖1-13晶體管輸出單元結構圖一、PLC基本結構

圖1-14所示為晶閘管輸出單元，只能驅(qū)動交流負載，工作原理與晶體管型類似，特點是輸出頻率高，負載能力大。圖1-14晶閘管輸出單元結構圖一、PLC基本結構

圖1-15所示為繼電器輸出單元，可以驅(qū)動交流負載與直流負載，特點是輸出頻率低，負載能力大。圖1-15繼電器輸出單元結構圖一、PLC基本結構

4.電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型為交流電源（AC220V或AC110V），或直流電源（常用DC24V）。二、PLC工作原理

1.掃描的工作方式當PLC運行時，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務的，需要執(zhí)行眾多的操作，但CPU不可能同時去執(zhí)行多個操作，，它只能按分時操作（串行工作）方式，每一次執(zhí)行一個操作，按順序逐個執(zhí)行。由于CPU的運算處理速度很快，所以從宏觀上來看，PLC外部出現(xiàn)的結果似乎是同時（并行）完成的。這種串行工作過程稱為PLC的掃描工作方式。用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復始重復運行。

PLC的掃描工作方式與電器控制的工作原理明顯不同。電器控制裝置采用硬邏輯的并行工作方式，如果某個繼電器的線圈通電或斷電，那么該繼電器的所有常開和動斷觸點不論處在控制線路的哪個位置上，都會立即同時動作;而PLC采用掃描工作方式（串行工作方式），如果某個軟繼二、PLC工作原理電器的線圈被接通或斷開，其所有的觸點不會立即動作，必須等掃描到該時才會動作。但由于PLC的掃描速度快，通常PLC與電器控制裝置在I/0的處理結果上并沒有什么差別。2.掃描的工作過程整個掃描過程需要的時間稱為掃描周期，掃描周期與CPU的時鐘頻率、指令類型、程序長短有關系，是PLC的一個重要指標。PLC的一個掃描過程包含五個階段，內(nèi)部處理，通信服務，輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。其中PLC處于STOP狀態(tài)下，只完成內(nèi)部處理和通信服務，在RUN狀態(tài)下，完成全部五個階段的工作。（1）內(nèi)部處理檢查CPU等內(nèi)部硬件是否正常,對監(jiān)視定時器復位，其他內(nèi)部處理。二、PLC工作原理（2）通信服務與其他智能裝置(編程器、計算機)通信。如:響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。（3）輸入采樣以掃描方式按順序采樣所有輸入端的狀態(tài)，并存入輸入映象寄存器中。(輸入寄存器被刷新)。（4）程序執(zhí)行PLC梯形圖程序掃描原則:先左后右、先上后下的步序，逐句掃描。并將結果存入相應的寄存器。（5）輸出刷新輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容轉存到輸出鎖存器輸出，驅(qū)動外部負載。二、PLC工作原理

當PLC投入運行以后，其工作過程一般分為3個階段：輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，如圖1-16所示。圖1-16PLC掃描過程二、PLC工作原理（1）輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入存入內(nèi)存中各對應的輸入映像寄存器。此時，輸入映像寄存器的值被刷新。接著進入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。（2）程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC的程序掃描原則，PLC先左后右，先上后下的步序語句逐句掃描。當指令涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC從輸入映像寄存器中“讀入”對應輸入映像寄存器的當前狀態(tài)，然后，進行相應的運算，運算結果再存入元件映像寄存器中，對元件映像寄存器來說，每一個元件的值會隨著程序執(zhí)行過程而變化。二、PLC工作原理（3）輸出刷新階段

在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段轉存到輸出鎖存寄存器中，通過一定方式輸出，驅(qū)動外部負載。采用集中采樣，集中輸出工作方式的特點：在采樣周期中，將所有輸入信號（不管該信號當時是否采用），一起讀入，此后在整個程序處理過程中PLC系統(tǒng)與外界隔絕，直到輸出控制信號到下一個工作周期再與外界交涉，從根本上提高系統(tǒng)工作的可靠性。二、PLC工作原理PLC在輸入、輸出的處理方面必須遵守下列原則。（1）輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子板上各輸入端子在上一個周期間的接通、斷開狀態(tài)。（2）程序如何執(zhí)行取決于用戶所編程序和輸入、輸出映像寄存器的內(nèi)容。（3）輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結果。（4）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中數(shù)據(jù)決定。（5）輸出端子的接通斷開狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。二、PLC工作原理

PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的，如圖1-17所示。PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號(或地址號)周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。圖1-17PLC程序執(zhí)行過程目錄第三部分任務檢查與評價一、任務檢查與評價評分點得分查詢的PLC的種類大于5種（20）圖片資料的數(shù)量大于10張（20）PLC作用描述正確（20）分組討論時發(fā)言積極（10）案例內(nèi)容條理清楚，圖文并茂（30）《可編程控制器技術應用》謝謝觀看！《可編程控制器技術應用》認識S7-1200系列PLC主講教師：×××Microbot目錄010203第一部分：任務描述第二部分：相關知識第三部分：任務檢查與評價目錄第一部分任務描述本任務是通過相關知識的學習，了解S7-1200系列PLC系統(tǒng)的特點及結構，會讀取1200系列PLC各模塊的型號并查詢相關參數(shù)，完成一份S7-1200系列PLC系統(tǒng)簡介的文檔。一、任務描述1.學習目標（1）了解S7-1200系列PLC系統(tǒng)的結構。（2）掌握S7-1200系統(tǒng)的特點。（3）認識梯形圖編程。（4）掌握TIAPortal軟件安裝的方法。2.實施條件（1）配有1200系統(tǒng)的實訓室。（2）計算機機房，供學習者上網(wǎng)查詢相關資料，制作文檔。目錄第二部分相關知識一、西門子PLC發(fā)展

西門子PLC經(jīng)歷了C3、S3、S5、S7等系列的發(fā)展過程，現(xiàn)已成為應用非常廣泛的PLC。1975年上市的SIMATICS3，實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器。1979年，S3系統(tǒng)被SIMATICS5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。20世紀80年代初，S5系統(tǒng)升級為U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U；1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，機型為S7-200、300、400。1996年，在過程控制領域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡）及控調(diào)技術溶為一體。目前，西門子公司又提出TIA（TotallyIntegratedAutomation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術溶于全部自動化領域。由最初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動化系統(tǒng)的控制核心。一、西門子PLC發(fā)展

西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性高，主要包括LOGO、S7-200、S7-200SMART、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。其中，S7-1200是介于S7-200和S7-300的PLC產(chǎn)品，2009年推出市場，得到廣泛的應用。西門子S7系列PLC定位見表1-1。序號PLC型號PLC照片定位1SIMATICS7-1500中高端系統(tǒng)中使用的控制器模塊。無論小型設備還是復雜設備都適用2SIMATICS7-400高端離散和過程自動化系統(tǒng)中使用的控制器模塊。大型I/O框架和最高20MB的主內(nèi)存，快速響應，實時性強，垂直集成，支持熱插拔和在線I/O配置，避免重啟，具備等時模式，可以通過PROFIBUS控制高速機器一、西門子PLC發(fā)展3SIMATICS7-300中端離散自動化系統(tǒng)中使用的控制器模塊。豐富的CPU種類，高性能，模塊化緊湊設計，使用MMC存儲程序和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)免維護4SIMATICS7-1200低端離散自動化系統(tǒng)和獨立自動化系統(tǒng)中使用的小型控制器模塊?？缮壖办`活的設計，集成了PROFINET接口，集成了強大的計數(shù)、測量、閉環(huán)控制及運動控制功能，直觀高效的STEP7Basic工程系統(tǒng)可以直接組態(tài)控制器和HMI5S7-200CN（S7-200SMART）低端離散自動化系統(tǒng)和獨立自動化系統(tǒng)中使用的緊湊型控制器模塊。緊湊設計，CPU集成I/O，實時處理能力，高速計數(shù)器、報警輸入、中斷，易學易用的軟件多種通信選項6LOGO低端獨立自動化系統(tǒng)中簡單的開關控制解決方案使用使用的智能邏輯控制器。簡單自動化，作為時間繼電器、計數(shù)器和輔助接觸器的替代開關設備，模塊化設計，柔性應用，用戶界面友好，配置簡單，使用拖放功能的智能電路圖開發(fā)，串行模塊結構、模塊化擴展二、S7-1200PLC的硬件

S7-1200PLC的硬件主要包括電源模塊、CPU模塊、信號模塊、通信模塊、信號板模塊，如圖1-18所示。1—通信模塊(CM)或通信處理器；2—CPU；3—信號板(SB)；4—信號模塊(SM)圖1-18S7-1200的硬件結構二、S7-1200PLC的硬件

S7-1200PLC的硬件主要包括電源模塊、CPU模塊、信號模塊、通信模塊、信號板模塊，如圖1-18所示。1—通信模塊(CM)或通信處理器；2—CPU；3—信號板(SB)；4—信號模塊(SM)圖1-18S7-1200的硬件結構二、S7-1200PLC的硬件

1.電源模塊S7-1200PLC輸入電源取決于不同型號的CPU，一般為AC120/230V或DC24V/2.5A。直流輸入可以采用PM1207電源模塊，輸入AC120/230V，輸出DC24V/2.5A，如圖1-19所示。圖1-19PM1207電源二、S7-1200PLC的硬件

2.S7-1200PLC的CPU（1）CPU面板結構CPU是S7-1200PLC的核心部件，其面板結構如圖1-20所示，包括電源接口、存儲卡插槽（上部保護蓋下面）、可拆卸用戶接線連接器、板載I/O的狀態(tài)LED、PROFINET連接器。①電源接口；②存儲卡插槽（上部保護蓋下面）；③可拆卸用戶接線連接器（保護蓋下面）；④板載I/O的狀態(tài)LED；⑤PROFINET連接器（CPU的底部）圖1-20CPU面板二、S7-1200PLC的硬件

（2）CPU類型目前S7-1200PLC有五種型號，分別為CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C。根據(jù)輸入、輸出電源和輸出形式，可以分為AC/DC/RLY、DC/DC/RLY、DC/DC/DC。含義分別為：CPU交流供電，輸入電源是直流電源，輸出形式是繼電器輸出；CPU直流供電，輸入電源形式是直流電源，輸出形式是繼電器輸出；CPU直流供電，輸入電源形式是直流電源，輸出形式是晶體管輸出。其中交流電源指的是AC120V~240V，直流電源DC20.4~28.8V。二、S7-1200PLC的硬件

要了解CPU必須掌握其常規(guī)技術規(guī)范，見表1-2。特征CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C物理尺寸/mm90x100x75110x100x75130x100x75150x100x75用戶存儲器工作50KB75KB100KB125KB150KB負載1MB2MB4MB保持性10KB本地板載I/O數(shù)字量6入4出8入6出14入10出模擬量2路輸入2點輸入/2點輸出過程映像大小輸入(I)1024字節(jié)輸出(Q)1024字節(jié)位存儲器(M)4096字節(jié)8192字節(jié)二、S7-1200PLC的硬件信號模塊(SM)擴展無28信號板、電池板或通信板(CB)1通信模塊(CM)（左側擴展）3高速計數(shù)器總計最多可組態(tài)6個使用任意內(nèi)置或SB輸入的高速計數(shù)器1MHz—Ib.2到Ib.5100/80kHzIa.0到Ia.530/20kHz—Ia.6到Ia.7Ia.6到Ib.5Ia.6到Ib.1200kHz脈沖輸出總計最多可組態(tài)4個使用任意內(nèi)置或SB輸出的脈沖輸出1MHz—Qa.0到Qa.3100kHzQa.0到Qa.3Qa.4到Qb.120kHz—Qa.4到Qa.5Qa.4到Qb.1--二、S7-1200PLC的硬件存儲卡SIMATIC存儲卡（選件）數(shù)據(jù)日志數(shù)量每次最多打開8個大小每個數(shù)據(jù)日志為500MB或受最大可用裝載存儲器容量限制實時時鐘保持時間通常為20天，40°C時最少為12天（免維護超級電容）PROFINET以太網(wǎng)通信接口12實數(shù)數(shù)學運算執(zhí)行速度2.3μs/指令布爾運算執(zhí)行速度0.08μs/指令二、S7-1200PLC的硬件

（3）CPU工作模式STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。CPU前面的狀態(tài)LED指示當前工作模式。在STOP模式下，CPU不執(zhí)行程序。您可以下載項目。在STARTUP模式下，執(zhí)行一次啟動OB（如果存在）。在啟動模式下，CPU不會處理中斷事件。在RUN模式，程序循環(huán)OB重復執(zhí)行?？赡馨l(fā)生中斷事件，并在RUN模式中的任意點執(zhí)行相應的中斷事件OB?？稍赗UN模式下下載項目的某些部分。CPU支持通過暖啟動進入RUN模式。暖啟動不包括儲存器復位。執(zhí)行暖啟動時，CPU會初始化所有的非保持性系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)，并保留所有保持性用戶數(shù)據(jù)值。二、S7-1200PLC的硬件

存儲器復位將清除所有工作存儲器、保持性及非保持性存儲區(qū)、將裝載存儲器復制到工作存儲器并將輸出設置為組態(tài)的“對CPUSTOP的響應”(ReactiontoCPUSTOP)。存儲器復位不會清除診斷緩沖區(qū)，也不會清除永久保存的IP地址值。（4）S7-1200擴展模塊1）通信模塊和通信處理器通信模塊(CM)和通信處理器(CP)如圖1-21所示。它們增加了CPU的通信選項，如PROFIBUS、RS-232/RS-485（適用于P2P、Modbus、USS）、AS-i主站的連接性。CP可以提供其他通信類型的功能，如通過GPRS、LTE、IEC、DNP3或WDC網(wǎng)絡連接到CPU。CPU最多支持3個CM或CP，各CM或CP連接在CPU的左側（或連接到另一個CM或CP的左側）。1—狀態(tài)LED；2—通信連接器圖1-21通信模塊和通信處理器二、S7-1200PLC的硬件

2）信號板CPU支持一個插入式擴展信號板。信號板(SB)可為CPU提供附加I/O接口，如圖1-22所示。SB連接在CPU的前端。通信板(CB)可以為CPU增加其他通信接口。電池板(BB)可提供長期的實時時鐘備份。1—SB上的狀態(tài)LED；2—可拆卸用戶接線連接器圖1-22信號板接口二、S7-1200PLC的硬件

3）信號模塊信號模塊(SM)可以為CPU增加其他功能，如圖1-23所示。SM連接在CPU右側。可以擴展數(shù)字量I/O、模擬量I/O、RTD、熱電偶、SM1278IO-Link主站、SM1238電能表等。1—狀態(tài)LED；2—總線連接器滑動接頭；3—可拆卸用戶接線連接器圖1-23信號模塊三、物理存儲器（一）存儲器的分類1.隨機存儲器隨機存取存儲器（RAM）是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器。它可以隨時讀寫而且速度很快，RAM中的數(shù)據(jù)一旦斷電所存儲的數(shù)據(jù)將隨之丟失，屬于易失性存儲器，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。為了保存RAM中的用戶程序和部分數(shù)據(jù)，可以用鋰電池。2.只讀存儲器只讀存儲器（ROM）只能讀出不能寫入，ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也不會改變，屬于非易失性存儲器，一般存儲PLC的操作系統(tǒng)。三、物理存儲器3.可擦寫只讀存儲器可擦寫只讀存儲器包括可擦寫可編程只讀存儲器（EPROM）和帶電可擦寫可編程只讀存儲器（EEPROM），可擦寫只讀存儲器結合了RAM和ROM的可隨機讀取非易失的優(yōu)勢，用來存放用戶程序和斷電時所需保存的數(shù)據(jù)。西門子的SIMATIC存儲卡是FEPROMSD存儲卡，用來斷電時保存用戶程序和數(shù)據(jù)。在S7-1200PLC存儲卡不是必需的。（二）S7-1200PLC的內(nèi)部存儲空間S7-1200的內(nèi)部存儲空間分為裝載存儲器、工作存儲器和保持性存儲器三部分，每一部分都有用戶程序、用戶數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)。三、物理存儲器1.裝載存儲器裝載存儲器是非易失性存儲器。用于存儲用戶項目文件（用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息）。項目中的符號名和注釋也可以被下載到裝載存儲區(qū)中，極大地方便了用戶的后期調(diào)試和維護。在不插存儲卡時，用戶使用STEP7Basic軟件下載的項目都下載到裝載存儲區(qū)中，當使用SD卡裝載的時候，如果硬件損壞，更換后硬件插上SD卡即可使用，而使用內(nèi)置裝載區(qū)時，更換硬件需要重新組態(tài)配置。注意：使用大容量的存儲卡，也無法擴展裝載存儲區(qū)。2.工作存儲器工作存儲器是易失性存儲器。工作存儲區(qū)位于隨機存儲器（RAM）上，在執(zhí)行用戶程序時，CPU會將需要的數(shù)據(jù)從裝載存儲區(qū)復制到工作存儲區(qū)，隨機存儲器的讀寫速度比閃存/可擦除存儲器快的多，能滿足CPU高速運算的需求。斷電后工作存儲區(qū)中的內(nèi)容斷電后丟失，且不能被擴展。三、物理存儲器3.保持性存儲器保持性存儲器用于在CPU斷電時存儲指定單元的過程數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)在斷電的時候不丟失，CPU在重新上電時恢復這些保持性值。S7-1200/1500都具有斷電保持存儲區(qū)，通過軟件設置可以將一部分位存儲區(qū)（M）、定時器（T）、計數(shù)器（C)和DB塊中的數(shù)據(jù)設置成斷電保持狀態(tài)。內(nèi)部存儲區(qū)的具體大小請參考下表。型號CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C裝載存儲區(qū)1MB1MB4MB4MB4MB工作存儲區(qū)30KB50KB75KB100KB125KB保持性存儲區(qū)10KB10KB10KB10KB10KB三、物理存儲器

如果想知道目前程序所占用的存儲區(qū)空間，可以通過TIAPortal軟件的資源窗口查看。在軟件左側的結構樹中，用鼠標右擊“程序塊”選擇“調(diào)用結構”查看“資源”。圖

內(nèi)部存儲區(qū)容量查看三、物理存儲器（三）S7-1200的存儲器分區(qū)S7-1200系統(tǒng)存儲器的分區(qū)一數(shù)據(jù)文件的形式來表示。包括過程映像輸入、過程映像輸出、位存儲器區(qū)、數(shù)據(jù)塊區(qū)、臨時局部存儲器區(qū)、物理輸入?yún)^(qū)、物理輸出區(qū)。表2-6系統(tǒng)存儲區(qū)存儲區(qū)存儲區(qū)說明強制保持性過程映像輸入（I）在循環(huán)掃描開始時，將輸入模塊的輸入值保存到過程映像輸入表否否過程映像輸出（Q）在循壞掃描開始時，將過程映像輸出表中的值寫入輸出模塊否否物理輸入（I_:P)可以立即讀取CPU、信號板、信號模塊或分布式模塊的數(shù)字量和模擬量輸入是否物理輸出（I_:Q）可以立即寫入CPU、信號板、信號模塊或分布式模塊的數(shù)字量和模擬量輸出是否位存儲器（M）用于存儲用戶程序的中間運算結果或標志位否是數(shù)據(jù)塊（DB）數(shù)據(jù)存儲器與FB的參數(shù)存儲器否是臨時局部存儲器（L）塊的臨時局部數(shù)據(jù)，只能供塊內(nèi)部使用否否三、物理存儲器1.過程映像輸入/輸出在程序中，過程映像輸入表示為I，用來接收PLC外部輸入的數(shù)字量信號，在程序循環(huán)掃描開始時，CPU讀取數(shù)字量輸入點所對應的外部電路的狀態(tài)，并保存在過程映像輸入?yún)^(qū)I中。允許對過程映像輸入進行讀寫訪問，但過程映像輸入通常為只讀。在程序中，過程映像輸入表示為Q，在程序執(zhí)行過程中，用戶程序?qū)⑤敵鲋当４嬖谶^程映像輸出區(qū)，在下一掃描循環(huán)開始時，將過程映像輸出區(qū)的值寫入對應的數(shù)字量輸出點，從而驅(qū)動外部負載。過程映像輸出允許讀訪問和寫訪問。I、Q均可以按位、字節(jié)、字、雙字來訪問，如下表所示。當在博途軟件中輸入地址，系統(tǒng)自動的在地址前插入%。三、物理存儲器1.過程映像輸入/輸出在程序中，過程映像輸入表示為I，用來接收PLC外部輸入的數(shù)字量信號，在程序循環(huán)掃描開始時，CPU讀取數(shù)字量輸入點所對應的外部電路的狀態(tài)，并保存在過程映像輸入?yún)^(qū)I中。允許對過程映像輸入進行讀寫訪問，但過程映像輸入通常為只讀。在程序中，過程映像輸入表示為Q，在程序執(zhí)行過程中，用戶程序?qū)⑤敵鲋当４嬖谶^程映像輸出區(qū)，在下一掃描循環(huán)開始時，將過程映像輸出區(qū)的值寫入對應的數(shù)字量輸出點，從而驅(qū)動外部負載。過程映像輸出允許讀訪問和寫訪問。I、Q均可以按位、字節(jié)、字、雙字來訪問，如下表所示。當在博途軟件中輸入地址，系統(tǒng)自動的在地址前插入%。三、物理存儲器

I、Q均可以按位、字節(jié)、字、雙字來訪問，如下表所示。當在博途軟件中輸入地址，系統(tǒng)自動的在地址前插入%。訪問長度過程映像輸入格式過程映像輸出格式舉例位I[字節(jié)地址].[位地址]Q[字節(jié)地址].[位地址]I0.0、Q0.1、Q0.5、Q1.0字節(jié)、字、雙字I[大小][起始字節(jié)地址]Q[大小][起始字節(jié)地址]IB4、IW5、ID6、QB2、QW6、QD20三、物理存儲器

2.物理輸入/輸出在輸入點的地址或者變量后面加上“:P”，可立即讀取CPU、信號板、信號模塊的物理輸入點（數(shù)字量或者模擬量輸入），與前面提到的過程映像輸入不同的是，物理輸入時直接訪問信號源，而不是在最后一次被刷新的過程映像輸入中讀取，這種I_:P訪問稱為“立即讀”訪問。讀取的是物理輸入點，因此不能夠通過程序?qū)戄斎耄碔_:P訪問是只讀的。I_:P訪問也僅限于單個CPU、信號板、信號模塊所支持的輸入大小。例如，讀取2DI/2DQ信號板的輸入，則可按I4.0:P和I4.1:P或IB4:P的形式訪問輸入點，但是不能訪問I4.2:P到I4.7:P,因為超出范圍。三、物理存儲器

在輸出點的地址或者變量后面加上“:P”，可立即寫CPU、信號板和信號模塊的物理輸出點（數(shù)字量或者模擬量輸出）。與前面提到的過程映像輸出不同的是，物理輸出將數(shù)據(jù)寫入過程映像輸出，同時直接將數(shù)據(jù)寫給被訪問的外設輸出點，不用等到下一次刷新時將過程映像輸出中的數(shù)據(jù)傳送給目標點，這種訪問被稱為“立即寫”。物理輸出直接控制與該點連接的現(xiàn)場設備，因此讀取物理輸出點是被禁止的,即Q_:P訪問是只寫的。訪問長度物理輸入格式物理輸出格式舉例位I[字節(jié)地址].[位地址]:PQ[字節(jié)地址].[位地址]:PI0.1:P、Q1.1:P、Stop:P、字節(jié)、字、雙字I[大小][起始字節(jié)地址]:PQ[大小][起始字節(jié)地址]:PIB4:P、IW5:P、ID12:P、QB5:P、QW10:P三、物理存儲器

3.位存儲器區(qū)位存儲器區(qū)(M)用來存儲運算的中間操作狀態(tài)或其他控制信息?？梢杂梦弧⒆止?jié)、字或雙字讀/寫位存儲器區(qū)。訪問長度格式舉例位M[字節(jié)地址].[位地址]M10.7字節(jié)、字、雙字M[大小][起始字節(jié)地址]MB20、MW30、MD50三、物理存儲器4.數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（DB）用于存儲各種類型的數(shù)據(jù)，其中包括操作的中間狀態(tài)或FB的其它控制信息參數(shù)，以及許多指令（如定時器和計數(shù)器）所需的數(shù)據(jù)結構?？梢园次弧⒆止?jié)、字或雙字訪問數(shù)據(jù)塊存儲器。讀/寫數(shù)據(jù)塊允許讀訪問和寫訪問。只讀數(shù)據(jù)塊只允許讀訪問。訪問長度格式舉例位DB[數(shù)據(jù)塊編號].DBX[字節(jié)地址].[位地址]DB1.DBX2.3字節(jié)、字、雙字DB[數(shù)據(jù)塊編號].DB[大小][起始字節(jié)地址]DB10.DBW2、DB20.DBD8三、物理存儲器

6.臨時存儲器臨時存儲器用于存儲代碼塊被處理時使用的臨時數(shù)據(jù)。臨時存儲器類似于M存儲器，二者的主要區(qū)別在于M存儲器是全局的，而臨時存儲器是局部的。1)所有的OB、FC和FB都可以訪問M存儲器中的數(shù)據(jù)，即這些數(shù)據(jù)可以供用戶程序中所有的代碼塊全局性地使用。2)在OB、FC和FB的接口區(qū)生成臨時變量(Temp).它們具有局部性，只能在生成它們的代碼塊內(nèi)使用，不能與其他代碼塊共享。即使OB調(diào)用FC.FC也不能訪問調(diào)用它的OB的臨時存儲器。CPU在代碼塊被啟動(對于OB)或被調(diào)用(對于FC和FB)時，將臨時存儲器分配給代碼塊，代碼塊執(zhí)行結束后，CPU將它使用的臨時存儲器區(qū)重新分配給其他要執(zhí)行的代碼塊使用。CPU不對在分配時可能包含數(shù)值的臨時存儲單元初始化。只能通過符號地址訪何臨時存儲器。四、1200系列PLC系統(tǒng)的特點

S7-1200控制器具有模塊化、結構緊湊、功能全面等特點，適用于多種應用，能夠保障現(xiàn)有投資的長期安全。由于該控制器具有可擴展的靈活設計，符合工業(yè)通信最高標準的通信接口，以及全面的集成工藝功能，因此它可以作為一個組件集成在完整的綜合自動化解決方案中。通信模塊集成工藝。集成的PROFINET接口用于編程、HMI通信和PLC間的通信。此外它還通過開放的以太網(wǎng)協(xié)議支持與第三方設備的通信。該接口帶一個具有自動交叉網(wǎng)線（autocrossover）功能的RJ45連接器，提供10/100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，它支持最多16個以太網(wǎng)連接以及下列協(xié)議：TCP/IPnative、ISO-on-TCP和S7通信。SIMATICS7-1200CPU最多可以添加3個通信模塊。RS-485和RS-232通信模塊為點到點的串行通信提供連接。對該通信的組態(tài)和編程采用了擴展指令或庫功能、USS驅(qū)動協(xié)議、ModbusRTU主站和從站協(xié)議，它們都包含在SIMATICSTEP7Basic工程組態(tài)系統(tǒng)中。四、1200系列PLC系統(tǒng)的特點

高速輸入、輸出。SIMATICS7-1200控制器帶有多達6個高速計數(shù)器。其中3個輸入為100kHz，3個輸入為30kHz，用于計數(shù)和測量。SIMATICS7-1200控制器集成了兩個100kHz的高速脈沖輸出，用于步進電動機或控制伺服驅(qū)動器的速度和位置。這兩個輸出都可以輸出脈寬調(diào)制信號來控制電動機速度、閥位置或加熱元件的占空比。存儲器。用戶程序和用戶數(shù)據(jù)之間的可變邊界可提供最多50KB容量的集成工作內(nèi)存。同時還提供了最多2MB的集成裝載內(nèi)存和2KB的掉電保持內(nèi)存。SIMATIC存儲卡可選，通過它可以方便地將程序傳輸至多個CPU。該卡還可以用來存儲各種文件或更新控制器系統(tǒng)的固件。可擴展的靈活設計，信號模塊，多達8個信號模塊可連接到擴展能力最高的CPU，以支持更多的數(shù)字和模擬量輸入/輸出信號。五、編程語言編程語言用來表示POU（程序、功能或功能塊）中的算法。S7-1200控制器常見的編程語言：梯形圖（LD）。（1）梯形圖梯形圖語言是以電氣線路的示意圖描述的圖形化編程語言。含有FB和FUN，處理的各文件均以圖形表示，再將其連成直線，構成一連串的算法。以梯形圖語言表示的算法稱為梯形圖。（2）梯形圖的構成元素梯形圖語言由左右母線、連接線、梯形圖語法（觸點、線圈）、FB及FUN構成。算法由與之連接的多個電路構成。將左母線到右母線的構成元素進行連接，以構成電路。電路由以（表示邏輯起始的）LD/LDN指令開頭的電路模塊構成，如圖1-24所示。五、編程語言圖1-24梯形圖結構五、編程語言1）母線梯形圖左右兩端的豎線稱為母線。各母線分別為TRUE或FALSE的狀態(tài)。它表示將梯形圖視為電氣線路時的通電狀態(tài)和非通電狀態(tài)。記述梯形圖的POU啟動時，左母線的值變?yōu)門RUE。連接至左母線的觸點等構成元素也會變?yōu)門RUE。根據(jù)此類構成元素的動作，TRUE的狀態(tài)依次向右傳遞。這種TRUE狀態(tài)的流動稱為“功率流”。母線可以說是功率流的來源。2）連接線連接母線和各種構成元素的水平方向的直線稱為連接線。連接線為TRUE或FALSE狀態(tài)，將功率流向右傳遞。五、編程語言3）觸點觸點配置在連接線上，接收功率流后進行動作。觸點具有多種，根據(jù)各規(guī)格將來自左側的功率流向右傳遞或切斷。由觸點向右傳遞功率流時，觸點右側的連接線的狀態(tài)變?yōu)門RUE；切斷功率流后，變?yōu)镕ALSE。4）線圈線圈配置在連接線上，接收功率流后進行動作。線圈的功能在于將TRUE或FALSE的值寫入變量。六、TIAPortal軟件1.TIAPortal軟件概述TIA博途是全集成自動化軟件TotallyIntegratedAutomationPortal（縮寫TIAPortal），它是西門子工業(yè)自動化集團發(fā)布的一款全新的全集成自動化軟件，也是業(yè)內(nèi)首個采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項目環(huán)境的自動化軟件，幾乎適用于所有自動化任務。借助該全新的工程技術軟件平臺，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動化系統(tǒng)。自2010年面世以來，西門子TIA博途已更新到TIAPortalV15，博途V15包含STEP7、WinCC、Startdrive、SCOUT、STEP7Safety等軟件，工程技術人員只需要用博途一個軟件就能對控制器、觸摸屏、驅(qū)動進行編程調(diào)試和仿真操作。STEP7有基本版和專業(yè)版兩個版本，基本版用于組態(tài)S7-1200控制器，專業(yè)版可用于組態(tài)S7-1200、S7-1500、S7-300/400和WinAC的組態(tài)和編程。六、TIAPortal軟件WinCC是應用于組態(tài)SIMATIC面板、SIMATIC工業(yè)PC、標準PC及SCADA系