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浔之漫智控技术（上海）有限公司（w）
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初的可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）以逻辑控制为主，故简称PLC。现在可编程控制器的功能在不断扩展，除了逻辑控制外，还增加了模拟量调节、数值运算、监控、通信联网等功能，故将其改称为可编程控制器，简称PC，但为了与个人计算机（Personal Computer,PC）相区别，还有许多人将其简称为PLC。
PLC是随着微型计算机的发展而不断发展，专为在工业环境下应用而设计的，它可靠性高、使用方便、应用广泛。
PLC接通电源后，在系统程序的监控下，周而复始地按固定顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行，这个过程实质上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。
本章各节内容要点如下。
1.1节介绍PLC产生的背景和定义，以及PLC的特点和发展方向。
1.2节介绍PLC的一般技术指标和性能指标。
1.3节介绍PLC的分类方法和PLC的应用领域。
1.4节介绍PLC的基本组成部件及PLC系统的等效电路。
1.5节介绍接通电源后PLC的工作过程。
1.6节通过加电输出禁止控制程序，了解PLC的工作原理和工作过程。20世纪60年代末，工业生产大多以大批量、少品种生产方式为主，而这种大规模生产线的控制以继电器控制系统占主导地位。由于市场的发展，要求工业生产发展方向向小批量、多品种生产方式转变，这样就需要重新设计安装继电器控制系统，十分费时、费工、费料，阻碍了更新周期的缩短。为了改变这种状况，1968年美国通用汽车（GM）公司对外公开招标，期望设计出一种新型的自动控制装置，来取代继电器控制系统，从而达到汽车型号不断更新的要求。为了达到这个目的，提出以下基本要求：
编程方便，现场可修改程序。
维修方便，采用插件式结构。PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态与停止（STOP）状态。在运行状态，PLC通过反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出能及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作状态。S7系列PLC根据控制规模（即输入/输出点数的多少）的不同，分成3个子系列：S7-200、S7-300和S7-400。S7-200系列PLC是一种小型PLC，其功能具有大、中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的价格一样，因此，它一经推出，便受到了广泛的关注。特别是S7-200 CPU22X系列PLC（它是S7-200 CPU21X系列的替代品），它具有多种功能模块和人机界面可供选择，可以很容易地组成PLC网络，同时它还具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，以及极丰富的指令集，具有强大的多种集成功能和实时特性等。采用S7-200 CPU22X系列PLC来完成控制系统的设计时更加简单，系统的集成非常方便，几乎可以完成任何功能的控制任务。S7-300和S7-400系列分别是大、中型PLC，它们完全可以替代西门子早期的S5-11X系列PLC,S7系列PLC的编程均使用STEP7编程软件。CPU21X系列属于S7-200的代产品，这里不再做具体介绍。
（1）CPU221
CPU221具有6输入/4输出，共10个数字量I/O点，无I/O扩展能力，有6 KB的程序和数据存储区空间，还具有4个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、1个RS-485通信/编程口、点对点接口（Point to Point Interface,PPI）通信协议、多点接口（Multi Point Interface,MPI）通信协议和自由通信口。它非常适合于I/O点数少的控制系统。
（2）CPU222
CPU222具有8输入/6输出，共14个数字量I/O点，可连接两个扩展模板，大可扩展至78个数字量I/O或10路模拟量I/O。具有6 KB的程序和数据存储区空间、4个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、PID控制器、1个RS-485通信/编程口、点对点接口通信协议、多点接口通信协议和自由通信口。
（3）CPU224
CPU224具有14输入/10输出，共24个数字量I/O点，可连接7个扩展模板单元，大可扩展至168个数字量I/O或35路模拟量I/O，组成的I/O端子排可以很容易地整体拆卸。具有13 KB的程序和数据存储区空间、6个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、PID控制器、1个RS-485通信/编程口、点对点接口通信协议、多点接口通信协议和自由通信口。
（4）CPU226
CPU226具有24输入/16输出，共40个数字量I/O点，可连接7个扩展模板单元，大可扩展至248个数字量I/O或35路模拟量I/O，组成的I/O端子排可以很容易地整体拆卸。具有13 KB的程序和数据存储区空间、6个独立的30 kHz的高速计数器、两路独立的20 kHz的高速脉冲输出、PID控制器、两个RS-485通信/编程口、点对点接口通信协议、多点接口通信协议和自由通信口。
（5）CPU226XM
与CPU226相比，CPU226XM除了程序和数据存储区空间由13 KB增加到26 KB外，其余功能不变。
2.2.2 扩展模块
为了扩展I/O点和执行特殊的功能，S7-200系列PLC可以连接扩展模块（CPU221除外）。扩展模块主要有4类：数字量输入/输出（DI/DO）模块、模拟量输入/输出（AI/AO）模块、通信模块和特殊功能模块。下面将分别介绍这4类扩展模块。
1.数字量输入/输出（DI/DO）模块
S7-200系列PLC可提供三大类共9种数字量输入/输出模块。模拟量输入4路，模拟量输出1路。
差分输入，电压：0~10 V、0~5 V、0~1 V、0~500 mV、0~100 mV、0~50 mV、±10 V、±5 V、±2.5 V、±1 V、±500 mV、±250 mV、±100 mV、±50 mV和±25 mV；电流：0~20 mA。
转换时间小于250μs。
稳定时间：电压100μs，电流2 ms。
3.通信模块
（1）通信处理器EM277
EM277是连接SIMATIC现场总线PROFIBUS-DP从站的通信模块，使用EM277可以将S7-200系列PLC作为现场总线PROFIBUS-DP的从站接到网络中。EM277有一个RS-485接口，传输速率有9.6 Kbps、19.2 Kbps、45.45 Kbps、93.75 Kbps、187.5 Kbps、500 Kbps~1 MKbps、1.5 Mbps、3 Mbps、6 Mbps和12 Mbps，它可自动设置；连接电缆长度：93.75 Kbps以下为1200 m，187.5 Kbps为1000 m，500 Kbps为400 m，1~1.5 Mbps为200 m，3~6 Mbps为100 m；网络能力：站地址设定0~99（由旋转开关设定）；每个段多可连接的站数为32个；每个网络多可连接的站数为126个，共有6个MPI，其中两个预留（1个为PG，1个为OP）。
（2）通信处理器EM241
EM241是调制解调器（Modem）通信模块，它支持如下功能：Tele-service（远程维护或远程诊断）、Communication（CPU-TO-CPU,CPU-TO-PC的通信）、Message（发送短消息给手机或寻呼机）。
（3）通信处理器CP243-1
S7-200系列PLC加装通信处理器CP243-1模块可以支持工业以太网通信。它的传输速率为10/100 Mbps，半工/全双工通信，有一个标准的RJ-45接口，完全支持TCP/IP协议和标准的网络设备（如集线器、路由器等）。
（4）通信处理器CP243-2
CP243-2是S7-200 CPU22X系列PLC的AS-i主站，通过连接AS-i可增加S7-200 PLC的DI/DO点数。每个主站多可连接31个AS-i从站，S7-200 PLC同时可以处理多两个CP243-2，每个CP243-2的AS-i上多有124DI/124DO。
S7-200系列PLC通过使用多种通信协议，与通信模块连接，组成功能强大的通信网络，多用于中大型企业的控制系统中，这是其他同类设备无法比拟的。有关S7-200系列PLC的网络通信功能，将在以后章节具体介绍。
4.特殊功能模块
与S7-200主机相连的并用来完成某种特殊的控制任务的装置称为特殊功能模块。特殊功能模块包含：定位模块EM253、通信处理器模块EM241和测温模块EM231等，下面具体介绍定位模块EM253。
定位模块EM253可提供如下所述的单轴、开环运动控制所需要的功能。
提拱高速控制，从每秒12个脉冲至每秒200 000个脉冲。
支持急停（S曲线）或线性的加速、减速功能。
提供测量系统，既可以使用工程单位（如英寸或厘米）也可以使用脉冲数。
提供可组态的反向间隙（backlash）补偿。
支持、相对和手动的位控方式。提供4种不同的参考点寻找模式，每种模式都能对起始的寻找方向和终的接近方向进行选择。
提供可拆分的现场接线端子，便于安装和拆卸。
2.2.3 相关设备
1.编程设备
编程设备（PG）是任何一台PLC不可缺少的设备，S7-200系列PLC的编程器可以是简易的手持编程器PG7-2，也可以是昂贵的图形编程器，如PG740II、PG760II等。为降低编程设备的成本，目前广泛采用个人计算机作为编程设备，但需配置生产厂家提供的专用编程软件，S7-200系列PLC的编程软件为STEP-Micro/WIN32，通过一条PC/PPI电缆将用户程序送入PLC中。
2.人机界面（Human Machine Interface,HMI）
（1）文本显示器TD200
显示文本信息（可显示中文）。通过选项确认的方法可显示多80条信息，每条信息多可包含4个变量。
设定实时时钟。