S7-300400的基本结构

S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备（工程师、操作员站和操作屏）组成。

图1-1 PLC控制系统示意图PLC的主要生产厂家：德国的西门子(Siemens)公司，美国Rockwell公司所属的AB公司，GE-Fanuc公司，法国的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。

PLC的工作过程

在CPU模块上有存储器(用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息)，包括ROM和RAM。可通过扩展槽扩展用户RAM。

RAM：主程序区OB1+子程序区（FB、FCB、定时中断块等）断电时由锂电池供电（几年）以免RAM中信息丢失。锂电池电压< 规定值，灯报警，换电池（期间靠电容充电几分钟）。

PLC采用循环执行用户程序的方式。

OB1是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在启动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC或SFC)。

循环程序处理过程可以被某些事件中断。

在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批量输入、批量输出。

梯形图中Q4.0的线圈（称为内部线圈）"通电"时，对应的输出过程映像位为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈（外部线圈）通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。

外部输入电路接通时，对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态，梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。某一编程元件对应的过程映像位为1状态时，称该编程元件为ON，过程映像位为0状态时，称该编程元件为OFF。

PLC性能指标：

循环时间（Cycle time）: 是指操作系统执行一次图1-4所示的循环操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周期。如0.7ms、1.7ms等性能指标：I/O点数、扫描周期、指令数目、功能模块多少、

A( O I0.1 // 接在左侧母线上的I0.1的常开触点

O Q4.0 // 与I0.1的常开触点并联的Q4.0的常开触点 )

AN I0.2 // 与并联电路串联的I0.2的常闭触点

= Q4.0 // Q4.0的线圈梯形图对应的逻辑表达式：

Q4.0 = (I0.1+Q4.0)

如何查看PLC接线图，并根据图纸进行PLC实物接线？

PLC(可编程控制器)是软硬结合的一门技术，因为我们编写的程序需要外部接线才能实现，而只有接线没有程序的PLC也是没有任何工程意义的，所以，入门学PLC 的时候一定要端正一个观念，那就是PLC 不仅仅是编程，还包括PLC的外围线路。

PLC 的接线可以分两部分，一是电源接线，一是IO 接线，电源接线很简单，确认PLC 的供电电源，市面上的PLC 一般是两种规格的供电，DC24V 和AC220V，接线前，一定要确认PLC的电源，否则就是一阵青烟，一般PLC 电源部分都会有标识，具体可以参考硬件手册。一般 PLC 的包装盒里也会有一张简易说明，需要注意的是，接地线一定要接，不能省略。

IO 接线是PLC接线的重点，也就是PLC 的输入输出接线，它包括数字量和模拟量。从应用的角度出发，所谓PLC 的输入 ，就是人发给PLC 的命令信号。这些命令通过各种开关，按钮，限位，温度传感器，电位器等等实现的。

先讲解数字量的接线，它包含PNP 和NPN 两种形式，其实很简单，照手册接就可以，不过很多初学者没有耐心去看手册，这点是不对的。这两种接线方式的区别就是公共端的接法不一样。PNP又称正逻辑，源型接法，高电平有效。NPN又称负逻辑，漏型接法，低电平有效。

初学入门怎样理解PLC的输入信号，以及NPN与PNP逻辑的接线与实现？

如上图所示，这是施耐德PLC的硬件手册的接法说明，从图中可以看出 0V 和COM0 端短接，当 I0 上的开关闭合后，输入I0 就会有24V 输入，很明显这是PNP 接法。那么，具体我们在实际中是怎么应用的呢，可以参照一份图纸：

大家可以看一下，这和手册中有什么区别呢？对了，图纸中并没有用PLC 的DC24V 电源，而是外接电源，一般在实际应用中，都采用此种方案，因为，当输入数量过多，或者是外部接线过长时，由于PLC 提供的电源功率比较低，可能会出现过载，因此建议，大家都配备DC24 V 开关电源。

接下来就是现场接线了，按照图纸接好线，那么PLC 的输入部分就算完成了。

而PLC的输出 ，就是PLC去驱动机器设备，是靠继电器，晶闸管，晶体管去实现的。而这正是PLC输出的三种类型。今天，就为大家讲述PLC的输出意义以及如何实现。

PLC的输出在内部是各种电路，我们作为使用者看到的是各种接线端子。

PLC的输出

如上图，画面左边的一排螺丝就是我们接输出的地方，无论任何PLC 都是这种形式，无非是排列方式不一样，螺丝换样子而已。单从外观，我们是无法区分PLC输出的类型的。一般是从型号上区分，PLC 的型号上一般都有表示输出特性的字母。

R 是英文 Relay的缩写，表示继电器输出，可接交直流负载

T 是英文 Transistor的缩写，表示晶体管输出，只能接直流负载

S 是英文 Silicon的缩写，表示晶闸管输出，只能接交流负载

比如图中PLC 的型号是 K7M-DRT20U,字母R、T就是表示输出的字母。它表示此PLC是继电器和晶体管混合输出的。大多数PLC都是用这些字母表示的，应用最广泛的西门子PLC是用单词简写表示，比如DC/DC/RLY 就分别表示电源/输入/输出的类型，很显然RLY表示是继电器输出。

晶体管输出可以发出高速脉冲，一般是控制伺服，分PNP和NPN两种接法。晶闸管输出可以直接接交流负载，一般很少用。我们用的最多的就是继电器输出，和我们平常用的继电器是一摸一样的。它性价比高，可接交直流负载，它仅仅是一个触点，所以不分NPN和PNP。

缺点是：反应时间慢（相对于晶体管而言），而且有机械寿命（晶体管只有老化，而无寿命）。那么，我们是怎么根据手册来接线的呢？下面我以施耐德TM218LDA40DRPHN 为例向大家说明，从型号看，它是继电器型输出。

PLC 手册

如图，这是PLC的硬件手册，看黄色荧光笔部分，我画出了一个输出回路，由此可以看出PLC继电器输出的实质就是一个开关，COM端和输出端子之间构成了一个个的开关。当Q8有输出的时候，COM和Q8之间导通，也就驱动了外部的元器件，比如继电器，指示灯等。而继电器就可以去驱动电机，变频器，气缸等元器件，实现机器动作。

接线图纸

如图所示，这是实际的接线，红色圆圈部分是外接的电源，而黄色荧光笔部分就是Q8这个输出点的回路。电流从右侧24+端子流入COM3，当Q8有输出的时候，COM3和Q8导通，驱动继电器，而主机3就会启动，所以，PLC 的输出其实就是导通了输出点和COM端。同理 Q9 有输出就是导通了COM端和Q9， Q12有输出就是导通了COM4和Q12。需要注意的是，PLC的输出端不止有一个公共端COM，一定要区分使用。

总结：PLC无论是什么品牌，都是万变不离其宗，大家学习PLC不要为了学习而学习，不是为了学习某个品牌。而是掌握原理和实现方法。这样即使换个PLC，也可以轻松掌握。所以，还是要掌握PLC 从手册到图纸的一般套路，希望初学者能认真理解，举一反三。

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