西门子S7-300DP信号线

存储器

plc的存储器可以分为系统程序存储器、用户程序存储器及系统ram存储区。

（1）系统程序存储器

系统程序存储器用来存放由plc生产厂家编写的系统程序，并固化在rom内，用户不能直接更改。它使plc具有基本的智能功能，能够完成plc设计者规定的各项工作。系统程序的质量，很大程度上决定了plc的性能。

（2）用户程序存储器

根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务、用规定的plc编程语言编写的各种程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同，可以是ram（用锂电池进行掉电保护）、eprom或e2prom存储器，存储内容可以由用户任意修改或增删。目前较先进的plc采用可随时读写的快闪存储器（f1ash）作为用户程序存储器。快闪存储器不需后备电池，掉电时数据也不会丢失。

（3）系统ram存储区

系统ram存储区包括i/o映像区及各类软元件，如逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存储器。

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浔之漫智控技术（上海）有限公司

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i/o映像区。由于plc投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要一定数量的存储单元（ram）以存放i/o的状态和数据，这些单元称做i/o映像区。一个开关量i/o占用存储单元中的一位（bit），一个模拟量i/o占用存储单元中的一个字节（16bit）。因此整个i/o映像区可看做两个组成部分：开关量i/o映像区和模拟量i/o映像区。

2）系统软设备存储区。除了i/o映像区以外，系统ram存储区还包括plc内部各类软元件（逻辑线圈、计时器、计数器、数据寄存器和累加器等）的存储区。该存储区又分为具有失电保持的存储区域和无失电保护的存储区域，前者在plc断电时，由内部的锂电池供电，数据不会丢失；后者当plc断电时，数据被清除。

①逻辑线圈。与开关输出一样，每个逻辑线圈占用系统ram存储区中的一位，但不能直接驱动外设，只供用户在编程时使用，其作用类似于继电器控制线路中的中间继电器。另外，不同的plc还提供数量不等的特殊逻辑线圈，具有不同的功能。

②数据寄存器。与模拟量i/o一样，每个数据寄存器占用系统ram存储区中的一个字节（16bit）。另外，plc还提供数量不等的特殊数据寄存器，不同的特殊数据寄存器具有不同的功能。3.i/o单元

i/o单元是plc与工业现场连接的接口。

输入单元用来接收和采集两种类型的输入信号。一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等发出的开关量输入信号；另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等发来的模拟量输入信号。

输出单元用来连接工业现场被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。

电源适配器

电源适配器一方面可为cpu板、i/o板及扩展单元提供工作电源（dc5v），另一方面可为外部输入元件提供dc24v电源。5.i/o扩展接口

i/o扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使plc的配置更加灵活。6.设备通信接口

plc配有多种通信接口，plc通过这些通信接口可以与监视器、打印机、其他plc或计算机相连。当plc与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当与监视器（crt）相连时，可将过程映像显示出来；当与其他plc相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合系统。7.编程器

编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符（指令表）后，才能输入。一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器，可以联机，也可以脱机编程，具有lcd或crt图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。目前，大部分plc可以利用微机作为编程器，这时微机应配有相应的编程软件包，若要直接与plc通信，还要配置相应的通信电缆及通信卡。8.其他设备

plc还可配置eprom写入器、存储器卡等其他外部设备。

plc的工作原理

下面以控制电动机正反转为例来说明plc的工作原理，了解cpu是如何执行程序的输入i0.0、i0.1和i0.2分别采集电动机停止、正转和反转的输入信号，输出q0.00和q0.1控制电动机的正转和反转。

系统上电或由stop模式切换到run模式时，cpu要执行一次复位操作，包含如下两个操作步骤。

① 清除没有保持功能的位存储器状态、定时器和计数器状态，清除中断堆栈和块堆栈的内容等。

②执行系统启动组织块ob100。如果用户想使系统在上电后做一些初始化操作，就可以在ob100中编写程序，否则用户完全可以忽略这个组织块。需要注意的是ob100只在复位后被执行一次。

整个plc的工作过程是以循环扫描的方式进行的，重复执行一个循环工作周期。以下四个步骤就是plc程序执行的一个循环工作周期。

① 操作系统启动循环时间监控。

② cpu将输出映像区中的数据写到输出模块。

③ cpu读取输入电路的接通/断开状态并存入输入映像区。

④ cpu处理用户程序，执行用户程序中的指令，并实时更新内存映像区。

德国西门子公司是世界上较早研制和生产plc产品的主要厂家之一，其产品具有多种型号，以适应各种不同的应用场合，有适合于起重机械或各种气候条件的坚固型，也有适用于

小空间具有高处理性能的密集型，有的运行速度极快且具有优异的扩展能力。它包括从简单的小型控制器到具有过程计算机功能的大型控制器，可以配置各种i/o模块、编程器、过程通信和显示部件等。西门子公司的plc发展到现在已有很多系列产品，如s5、s7、c7、m7系列等，本书主要以s7-300/400系列为例讲解plc的理论和应用。

s7系列plc是在s5系列基础上研制出来的，它由s7-200、s7-300/400 plc组成。1.s7-200 plc

微型 s7-200 plc结构紧凑、价格低廉，适用于小型的自动化控制系统。其指令处理时间短，减少了循环时间，高速计数器使其可应用于更广泛的领域，高速中断处理能分别响应各种过程事件；对性能的扩展提供了模块化的扩展能力，用于控制步进电动机的脉冲输出，同样可用于脉宽调制，为快速方便地解决*复杂问题提供高效的指令集。此外，附加性能有：点对点接口（ppi）支持编程；操作员接口与串行设备接口；用户界面好的step7micro/dos软件和高效的编程器简化了编程；三级口令用于保护用户程序；td200和coros操作员面板提供了简单的人机接口功能。