西门子AI/AO模块EM232CN

PLC是一种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制好控制程序后，用编程器将程序输入到PLC（或用计算机下载到PLC）的用户程序存储器中寄存。PLC的控制功能就是通过运行用户程序来实现的。

PLC运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同。微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行便结束；而PLC从0号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序，直到END指令结束。再从头开始执行，并周而复始地重复，直到停机或从运行（RUN）切换到停止（STOP）工作状态。把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。PLC对输入、输出信号的处理与微型计算机不同。

PLC在开始执行程序之前，扫描输入端子，按顺序将所有输入信号，读入到寄存器——输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入扫描。PLC在运行程序时，所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息，而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变，只有到下一个扫描周期输入扫描阶段才被刷新。PLC的扫描速度很快，取决于CPU的时钟速度。

（2）程序执行

PLC完成了输入扫描工作后，按顺序从0号地址开始的程序进行逐条扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理。再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上，也就是物理输出是不会改变的。扫描时间取决于程序的长度、复杂程度和CPU的功能。

在执行到END指令，即执行完用户所有程序后，PLC上将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。扫描时间取决于输出模块的数量。

从以上的介绍可以知道，PLC程序扫描特性决定了PLC的输入和输出状态并不能在扫描的改变，例如一个按钮开关的输入信号的输入刚好在输入扫描之后，那么这个信号只有在下一个扫描周期才能被读入。

西门子AI/AO模块EM232CN

浔之漫智控技术（上海）有限公司

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PLC的发展趋势主要有以下几个方面。

①向高性能、高速度和大容量发展。

②网络化。强化通信能力和网络化，向下将多个可编程序控制器或者多个I/O框架相连；向上与工业计算机、以太网等相连，构成整个工厂的自动化控制系统。即便是微型的S7-200SMART PLC也能组成多种网络，通信功能十分强大。

③小型化、低成本和简单易用。目前，有的小型PLC的价格只需几百元人民币。

④不断提高编程软件的功能。编程软件可以对PLC控制系统的硬件组态，在屏幕上可以直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。程序可以下载、存盘和打印，通过网络或电话线，还可以实现远程编程。

⑤适合PLC应用的新模块。随着科技的发展，对工业控制领域将提出更高的、更特殊的要求，必须开发特殊功能模块来满足这些要求。

⑥PLC的软件化与PC化。目前已有多家厂商推出了在PC上运行的可实现PLC功能的软件包，也称为“软PLC”，“软PLC”的性能价格比比传统的“硬PLC”更高，是PLC的一个发展方向。

PC化的PLC类似于PLC，但它采用了PC的CPU，功能十分强大，如GE的RX7i和RX3i使用的就是工控机用的赛扬CPU，主频已经达到1GHz。

①输入接口电路的组成和作用　输入接口电路由接线端子、输入调理电路和电平转换电路、模块状态显示、电隔离电路和多路选择开关模块组成，如图1-5所示。现场的信号必须连接在输入端子才可能将信号输入到CPU中，它提供了外部信号输入的物理接口。调理和电平转换电路十分重要，可以将工业现场的信号（如强电AC220V信号）转化成电信号（CPU可以识别的弱电信号）；电隔离电路主要是利用电隔离器件将工业现场的机械或者电输入信号和PLC的CPU的信号隔开，它能确保过高的电干扰信号和浪涌不串入PLC的微处理器，起保护作用，通常有三种隔离方式，用得*多的是光电隔离，是变压器隔离和干簧继电器隔离。当外部有信号输入时，输入模块上有指示灯显示，这个电路比较简单，当线路中有故障时，它帮助用户查找故障，由于氖灯或LED灯的寿命比较长，这个灯通常是氖灯或LED灯。多路选择开关接受调理完成的输入信号，并存储在多路开关模块中，当输入循环扫描时，多路开关模块中信号输送到I/O状态寄存器中。

SIMATIC S7系列产品分为通用逻辑模块（LOGO！）、S7-200 PLC、S7-200 SMARTPLC、S7-1200 PLC、S7-300 PLC、S7-400 PLC和S7-1500PLC七个产品系列。S7-200是在西门子公司收购的小型PLC的基础上发展而来的，其指令系统、程序结构和编程软件同S7-300/400PLC有区别，在西门子PLC产品系列中是一个特殊的产品。S7-200 SMART PLC是S7-200PLC的升级版本，是西门子家族的新成员，于2012年7月发布。其绝大多数的指令和使用方法与S7-200PLC类似，编程软件也和S7-200 PLC类似，在S7-200 PLC中运行的程序，大部分都可以在S7-200 SMARTPLC中运行。S7-1200 PLC是在2009年才推出的新型小型PLC，定位于S7-200 PLC和S7-300PLC产品之间。S7-300/400 PLC是由西门子的S5系列发展而来，是西门子公司*具竞争力的PLC产品

数字量输入和输出模块有专用的插针与CPU通信，并通过此插针由CPU向扩展I/O模块提供DC 5V的电源。EMDE08数字量输入模块的接线如图2-9所示，图中为PNP型输入，也可以为NPN型输入。

EM DT08数字量晶体管型输出模块，其接线如图2-10所示，只能为PNP型输出。EMDR08数字量继电器型输出模块，其接线如图2-11所示，L+和M端子是模块的DC24V供电接入端子，而1L和2L可以接入直流和交流电源，是给负载供电的，这点要特别注意。可以发现，数字量输入和输出扩展模块的接线与CPU的数字量输入输出端子的接线是类似的。

模拟量输入模块有两个参数容易混淆，即模拟量转换的分辨率和模拟量转换的精度（误差）。分辨率是A-D模拟量转换芯片的转

换精度，即用多少位的数值来表示模拟量。若S7-200SMART模拟量模块的转换分辨率是12位，能够反映模拟量变化的*小单位是满量程的1/4096。模拟量转换的精度除了取决于A-D转换的分辨率，还受到转换芯片的外围电路的影响。在实际应用中，输入的模拟量信号会有波动、噪声和干扰，内部模拟电路也会产生噪声、漂移，这些都会对转换的*后精度造成影响。这些因素造成的误差要大于A-D芯片的转换误差。