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能的重要指标之一。
用户程序是根据PLC的控制对象的需要编制的，是由用户根据对象生产工艺和控制要求而编制的应用程序。为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常时，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
工作数据是PLC运行过程中经常变化、存取的一些数据。工作数据存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始化设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电后，用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
3. 输入/输出单元PLC提供供机接口和打印机接口。
专用编程器只能对特定厂家的几种PLC进行编程，使用范围有限，价格较高。同时，由于PLC产品的不断更新换代，所以专用编程器户程序直到用户程序结束，然后返回第一条指令，开始新一轮的扫描，PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描过程的。
PLC的工作方式是用串行输出的计算机工作方式实现并行输出的继电器-接触器工作方式。其核心手段就是循环扫描。每个工作循环的周期必须足够小以至于我们认为是并行控
PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编床、楼宇自动化、电器制造工业等诸多领域。
2.1.2 S7-300/400系列PLC的组成
S7-300/400系列PLC是基于模块化结构设计的，各种模块之间可以进行组合和扩展。它的主要组成部分有机架（或导轨）、电源（PS）模块、中央处理单元（CPU）模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）和通信处理器（CP）模块。
1. 机架（或导轨）
S7-1200具有用于进行计算和测量、闭环回路控制和运动控制的集成技术，用于速度、位置或占空比控制的高速输出，是一个功能非常强大的系统，可以实现多种类型的自动化任务。S7-1200控制器集成了两个高速输出，可用作脉冲序列输出或调谐脉冲宽度的输出。当作为PTO进行组态时，以高达100kHz的速度提供50%的占空比脉冲序列，用于控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。当作为PWM输出进行组态时，将提供带有可变占空比的固定周期数输出，用于控制马达的速度、阀门的位置或发热组件的占空比。西门子S7-1200支持控制步进马达和伺服驱动器的开环回路速度和位置。使用轴技术对象和国际认可的PLCopen运动功能块，在工程组态软件西门子STEP 7中可轻松组态该功能。除了“home”和“jog”功能，也支持绝对移动、相对移动和速度移动。
西门子S7-1200最多可支持16个PID控制回路，用于简单的过程控制应用。借助PID控制器技术对象和工程组态软件西门子STEP 7中提供的支持编辑器，可轻松
写用户程序，以实现控制目的。根据系统配置和控制要求而编制的用户程序，是PLC应用于工程控制的一个最重要的环节。
控制一个任务或过程，是通过在RUN模式下，使主机循环扫描并连续执行用户程序来实现的，用户程序决定了一个控制系统的功能。程序的编制可以使用编程软件在计算机或其他专用编程设备中进行（如图形输入设备、编程器等）。
广义上的程序由3部分组成：用户程序、数据块和参数块。
1. 用户程序通过本章的学习，读者对PLC有了一定程度的理解，为后续的设计开发打下坚实的基础
综上所述，外部信号的输入总是通过PLC扫描由“输入传送”来完成，这就不可避免地带来了“逻辑滞后”。PLC可以像计算机那样采用中断输入的方法，即当有中断申请信号输入后，系统会中断正在执行的程序而转去执行相关的中断子程序；系统有多个中断源时，按重要性有一个先后顺序的排队；系统能由程序设定允许中断或禁止中断。
1.7 西门子S7系列PLC概述实现不同的控制功能。S7-200系列PLC带有部分输入/输出单元，既可以单机运行，也可以扩展其他模块运行，其特点是结构简单、体积较小，具有比较丰富的指令集，能实现多种控制功能，具有非常好的性价比，所以广泛应用于各个行业之中。
CPU22×系列PLC的主机模块的外形该模块包括一个CPU、数字I/O、通信口及电源，这些器件都被集成到一个紧凑独立的设备中。该模块的主要功能为：采集的输入信号通过CPU运算后，将生成传给输出装置，然后输出点输出控制信号，驱动外部负载。
德国西门子公司生产的PLC在我国的应用非常广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子公司的S7系列PLC产品包括S7-200、S7-300、S7-400、S7-1200等。其中，S7-200为整体式的微型（超小型）PLC，S7-300为模块式小型PLC，S7-400为模块式中型高性能PLC，S7-1200是一款紧凑型、模块式PLC。由于第2章将详细介绍S7-300、S7-400的结构组成，本节仅介绍S7-200和S7-1200的特点。
1.7.1 西门子S7-200系列PLC
S7-200系列PLC是德国西门子公司设计和生产的一类超小型PLC。S7-200系列的最小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，最大I/O点数为64DI/64DO、12AI/4AO。它具有体积小、价格低廉等优点。
S7-200推出的CPU22×系列PLC（它是CPU21×的替代产品）具有多种可供选择的特殊功能模块和人机界面（HMI），所以其系统容易集成，并且可以非常方便地组成PLC网络。它同时拥有功能齐全的编程和工业控制组态软件，因此，在设计控制系统时更加方便、简单，可以完成大部分功能的控制任务。
S7-200系列PLC属于超小型机，采用整体式结构。因此，配置系统时，当输入/输出端口数量不足时，可以通过扩展端口来增减输入/输出的数量，也可以通过扩展其他模块的方式来
为提高运行速度，在程序执行中某些信息处理（如I/O处理）或特殊运算等是通过调用标准子程序来完成的。制。PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，因此从宏观上来看，PLC外部出现的似乎是同时（并行）完成的。这种循环工作方式称为PLC的循环扫描工作方式。
用循环扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条指令开始的，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。
2. 用户程序用编程软件在计算机上编程时，利用编程软件的程序结构窗口双击主程序、子程序和中断程序的图标，即可进入各程序块的编程窗口。编译时，编程软件自动对各程序段进行连接。
2. 数据块（DB）制。PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，因此从宏观上来看，PLC外部出现的似乎是同时（并行）完成的。这种循环工作方式称为PLC的循环扫描工作方式。
用循环扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条指令开始的，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。
数据块为可选部分，它主要存放控制程序运行所需的数据，在数据块中允许以下数据类型：布尔型，表示编程元件的状态；二进制、十进制或十六进制；
用户程序在存储器空间中又称为组织块（OB），它处于最高层次，可以管理其他块，可采用各种语言（如STL、LAD、FBD等）来编制。不同机型的CPU，其程序空间容量也不同。用户程序的结构比较简单，一个完整的用户程序应当包含一个主程序（OB1）、若干子程序和若干中断程序3部分。不同的编程设备，对各程序块的安排方法也不同。PLC程序结构示意
软件是PLC的“灵魂”。当PLC硬件设备搭建完成后，通过软件来实现控制规律，地完成系统调试。PLC的软件系统包括系统程序和用户程序。系统程序是PLC设备运行的基本程序；用户程序使PLC能够实现特定的控制规律和预期的自动化功能
5. 通信接口模块表）后，才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。简易编程器体积小、价格低，可以直接插在PLC的编程插座上，或通过专用电
的生命周期也很有限。因此，现在的趋势是使用以个人计算机为支撑的编程装置，用户只需购买PLC厂家提供的编程软件和应用的硬件接口装置。这样，用户只用较少的投资即可得到高性能的PLC程序开发系统。
PLC配有多种通信接口模块，这些模块大多配有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与、打印机、其他PLC、计算机等设备实现通信。PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与连接，可将控制过程图像显示出来；与其他设备连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制；与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。
6. 电源部件
电源部件的功能是将交流电转换成PLC正常运行的直流电。PLC配有开关电源，小型整体式PLC内部有一个开关式稳压电源。电源一方面可为CPU板、I/O板及控制单元提供工作电源（DC 5V），另一方面可为外部输入元件提供DC 24V（200mA）电源。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般运行电源电压在其额定值±15%的范围内波动。PLC电源一般使用的是220V的交流电源，也可以选配380V的交流电源。由于工业环境存在大量的干扰源，这就要求电源部件必须采取较多的滤波环节，还需要集成电压调整器以适应交流电网的电压波动，对过电压和欠电压都有一定的保护作用。另外，电源部件还需要采取较多的屏蔽措施来防止工业环境中的空间电磁干扰。常用的电源电路有串联稳压电源、开关式稳压电路和含有变压器的逆变式电路。
7. 编程装置
了具有多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样功能的I/O接口供用户选用。由于在工业生产现场工作，PLC的输入/输出接口必须满足两个基本要求：抗干扰能力强、适应性强。输入/输出接口必须能够不受环境的温度、湿度、电磁、振动等因素的影响；同时又能够与现场各种工业信号相匹配。目前，PLC能够提供的接口单元包括数字量（开关量）输入接口、数字量（开关量）输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口等。
（1）开关量输入接口
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