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S7-200系列PLC的基本硬件组成

S7-200系列PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

1．基本单元

S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用，其输入输出点数的分配见表4-11：

2个扩展模块

248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点

2．扩展单元

S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数，S7-200系列PLC扩展单元型号及输入输出点数的分配如表4-12所示。

3．编程器

PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和等，并将用户程序送入PLC中，在调试中，进行和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。

简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将的编程装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的编程为STEP7-Micro/WIN

4．程序存储卡

为了程序及重要参数的安全，一般小型PLC设有外接EEPROM卡盒接口，通过该接口可以将卡盒的内容写入PLC，也可将PLC内的程序及重要参数传到外接EEPROM卡盒内作为备份。程序存储卡EEPROM有6ES 7291-8GC00-0XA0和6ES 7291-8GD00-0XA0两种，程序容量分别为8K和16K程序步。

5．写入器

写入器的功能是实现PLC和EPROM之间的程序传送，是将PLC中RAM区的程序通过写入器固化到程序存储卡中，或将PLC中程序存储卡中的程序通过写入器传送到RAM区。

6．文本显示器

文本显示器TD200不仅是一个用于显示信息的显示设备，还可以作为控制单元对某个量的数值进行修改，或直接设置输入/输出量。文本信息的显示用选择/确认的，多可显示80条信息，每条信息多4个变量的状态。参数可在显示器上显示，并可以随时修改。TD200面板上的8个可编程序的功能键，每个都分配了一个存储器位，这些功能键在启动和时，可以进行参数设置和诊断。

SIMATIC S7-400 PLC

S7-400 PLC是用于中、性能范围的可编程序控制器。

S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的。当控制规模扩大或升级时，只要适当地一些模板，便能使升级和充分需要。

4． 工业通讯网络

通讯网络是自动化的支柱，西门子的全集成自动化网络平台提供了从控制级一直到现场级的一致性通讯，“SIMATIC NET”是全部网络系列产品的总称，他们能在工厂的不同部门，在不同的自动化站以及通过不同的级交换数据，有的接口并且相互之间完全兼容。

5． 人机界面（HMI）硬件

HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过（如ProTool）组态才能配合PLC使用。

6． SIMATIC S7工业

西门子的工业分为三个不同的种类：

（1）编程和工程工具  编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和等控制所需的工具。STEP 7包SIMATIC S7是用于S7-300/400，C7 PLC和SIMATIC WinAC基于PC控制产品的组态编程和的项目工具，STEP 7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线。

（2）基于PC的控制  基于PC的控制WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器（PLC）运行用户的程序，运行在安装了Windows NT4.0操作的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC，一种是PLC，在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC（在用户计算机上安装一个PC卡），它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATIC S7系列处理器完全兼容，其编程采用统一的SIMATIC编程工具（如STEP 7），编制的程序既可运行在WinAC上，也可运行在S7系列处理器上。

（3）人机界面  人机界面为用户自动化项目提供人机界面（HMI）或SCADA，支持大范围的平台。人机界面有两种，一种是应用于机器级的ProTool，另一种是应用于级的WinCC。

ProTool适用于大部分HMI硬件的组态，从操作员面板到PC都可以用集成在STEP 7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态，如：OP3，OP7，OP17，TD17等。ProTool/Pro用于组态PC和所有西门子HMI产品，ProTool/Pro不只是组态，其运行版也用于Windows平台的。

WinCC是一个真正开放的，面向与数据采集的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition），可在任何PC上运行。WinCC操作简单，可靠性高，与STEP 7功能集成，可直接进入PLC的硬件故障，节省项目时间。它的设计适合于广泛的应用，可以连接到已存在的自动化中，有大量的通信接口和的信息和数据处理能力，其新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态生产。

辑运算、算术运算、数据处理，以及数控机床所需要的许多控制功能，修改控制逻辑需要增减控制元器件和重新布线，安装和周期长，工作量大；继电器、器等器件体积较大，每个器件工作触点有限。当机床受控对象较多，或控制顺序较复杂时，需要采用大量的器件，因而整个RLC体积庞大，功耗高，可靠性差等。由于RLC存在上述缺点，因此只能用于一般的工业设备和数控车床、数控钻床、数控镗床等控制逻辑较为简单的数控机床。

与RLC比较，PLC是一种工作原理完全不同的顺序控制装置。PLC具有如下基本功能：

1）PLC是由计算机简化而来的。为适应顺序控制的要求，PLC省去了计算机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算控制功能，是一种功能介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置。

PLC具有与计算机类似的一些功能器件和单元，它们包括：CPU、用于存储控制程序和用户程序的存储器、与外部设备进行数据通信的接口及工作电源等。为与外部机器和实现传送，PLC还具有输入、输出接口。PLC有了这些功能器件和单元，即可用于完成各种的控制任务。PLC的基本功能结构框图如图1所示。

  PLC的基本功能结构

    2）具有面向用户的指令和于存储用户程序的存储器。用户控制逻辑用实现。适用于控制对象复杂，控制逻辑需要灵活变更的。

    3）用户程序多采用图形符号和逻辑顺序关系与继电器电路十分近似的“梯形图”编辑。梯形图形象直观，工作原理易于理解和。

    4）PLC可与编程机、编程器、个人计算机等设备联接，可以很方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存储和传送等操作。

    5）PLC没有继电器那种不良、触点熔焊、磨损和线圈烧断等故障。运行中无振动、无噪音，且具有较强的抗能力，可以在较差（如：粉尘、高温、等）的条件下、可靠地工作。

    6）PLC结构紧凑、体积小、容易装入机床内部或电气箱内，便于实现数控机床的机电一体化。

    PLC的利用，为数控机床提供了一种新型的顺序控制装置，并很快在实际应用中显示了强大的生命力。现在PLC已成为数控机床的一种基本的控制装置。与RLC比较，采用PLC的数控机床结构更紧凑，功能更丰富，工作更可靠。对于车削中心、加工中心、FMC、FMS等机械运动复杂，自动化程度高的加工设备和生产制造，PLC则是不可缺少的控制装置。

按照PLC所能实现的功能不同PLC的三档次

按照PLC所能实现的功能的不同，可以把PLC大致地分为低档，中档和机三类。

（1）  低档机：具有逻辑运算、计时、计数、移位、自诊、等基本功能，还具有一定的算术运算、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。

（2）  中档机：除具有低档机的功能外，还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路程控制功能。

（3）机：除具有中档机的功能外，还具有带符号的算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT显示、打印等功能。

PLC与RLC的区别和联系

在数控机床出现以前，顺序控制技术在工业生产中已经广泛应用。许多机械设备的工作都需要遵循一定的步骤或顺序。顺序控制即是以机械设备的运行状态和时间为依据，使其按预先规定好的次序顺序地进行工作的一种控制。

数控机床所用的顺序控制装置（或）主要有两种，一种是的“继电器逻辑电路”，简称RLC（Relay Logic Circuit）。另一种是“可编程序控制器”，即PLC。

RLC是将继电器、器、按钮、开关等机电式控制器件用导线连接而成的以实现规定的顺序控制功能的电路。在实际应用中，RLC存在一些难以克服的缺点。如：只能解决开关量的简单逻辑运算，以及定时、计数等有限几种功能控制，难以实现复杂的逻辑运算、算术运算、数据处理，以及数控机床所需要的许多控制功能，修改控制逻辑需要增减控制元器件和重新布线，安装和周期长，工作量大；继电器、器等器件体积较大，每个器件工作触点有限。当机床受控对象较多，或控制顺序较复杂时，需要采用大量的器件，因而整个RLC体积庞大，功耗高，可靠性差等。由于RLC存在上述缺点，因此只能用于一般的工业设备和数控车床、数控钻床、数控镗床等控制逻辑较为简单的数控机床。