拉萨西门子PLC模块总代理
浔之漫智控技术（上海）有限公司
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PLC的各种功能主要是通过运行控制程序来实现，编制程序时，需要合理使用PLC提供的编程元件（即软元件）。PLC中常用的编程元件有两种：位元件（bit）和字元件（word）。位元件实际上是PLC内存区域所提供的一个二进制位单元，又被称为软继电器，主要用作基本顺序指令的编程元件，如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时（计数）器等，其参与控制的方式主要是通过对应触点的通断状态改变影响逻辑运算结果即输出。
字元件则为PLC内存区域内的一个字单元（16bit），主要用作功能指令和**指令的编程元件，通常用以存放数据，如数据寄存器DTn，定时（计数）器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点，通常以整体内容参与控制。
值得注意的是内存中的输入（X）区、输出（Y）区和内部通用（R）区，该区中的每个bit均可用作位元件，而且每16bit可构成一个字元件，如WRIO是由16个位元件R100～R10F构成的字元件，该字元件中的内容一旦发生变化，这16个位的状态也随之发生改变。
PLC的继电器型输出虽然响应速度慢，但其驱动能力强，一般为2A，这是继电器型输出PLC的一个重要的优点。一些特殊型号的PLC，如西门子LOGO！的某些型号驱动能力可达5A和10A，能直接驱动接触器。此外，从图1-8中可以看出继电器型输出形式的PLC，对于一般的误接线，通常不会引起PLC内部器件的烧毁（高于交流220V电压是不允许的）。因此，继电器输出形式是选型时的**，在工程实践中用得比较多。
晶体管输出的PLC的输出电流一般小于1A，西门子S7-200 SMART的输出电流源是0.5A（西门子有的型号的PLC的输出电流为0.75A），可见晶体管输出的驱动能力较小。此外，晶体管型输出形式的PLC，对于一般的误接线，可能会引起PLC内部器件的烧毁，所以要特别注意。
1.2.2 PLC的工作原理
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。然后再从头开始执行，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。另外，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，首先扫描输入端子，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同时改变，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。
上述三个步骤是PLC的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。扫描时间通常由三个因素决定，一是CPU的时钟速度，越高档的CPU，时钟速度越高，扫描时间越短；二是I/O模块的数量，模块数量越少，扫描时间越短；三是程序的长度，程序长度越短，扫描时间越短。一般的PLC执行容量为1K的程序需要的扫描时间是1～10ms。
1.2.3 PLC的立即输入、输出功能
一般的PLC都有立即输入和立即输出功能。
（1）立即输出功能
所谓立即输出功能就是输出模块在处理用户程序时，能立即被刷新。PLC临时挂起（中断）正常运行的程序，将输出映像表中的信息输送到输出模块，立即进行输出刷新，然后再回到程序中继续运行，注意，立即输出功能并不能立即刷新所有的输出模块。
德国的西门子（SIEMENS）公司是欧洲*大的电子和电气设备制造商之一，生产的SIMATIC可编程控制器在欧洲处于领先地位。其第一代可编程控制器是1975年投放市场的 SIMATIC S3 系列的控制系统。在1979年，西门子公司将微处理器技术应用到可编程控制器中，研制出了SIMATIC S5系列，取代了S3系列，目前S5系列产品仍然有小部分在工业现场使用。在20世纪末，西门子又在S5系列的基础上推出了S7系列产品。*新的SIMATIC产品为SIMATIC S7和C7等几大系列。C7是基于S7-300系列PLC性能，同时集成了HMI（人机界面）。
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S7-200 SMART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。
当模拟量的扩展模块正常状态时，LED指示灯为绿色显示，而当为供电时，为红色闪烁。
使用模拟量模块时，要注意以下问题。
①模拟量模块有专用的插针接头与CPU通信，并通过此电缆由CPU向模拟量模块提供DC 5V的电源。此外，模拟量模块必须外接DC 24V电源。
②每个模块能同时输入/输出电流或者电压信号，对于模拟量输入的电压或者电流信号选择和量程的选择都是通过组态软件选择，如图2-15所示，模块EM AM06的通道0设定为电压信号，量程为±2.5V。而S7-200的信号类型和量程是由DIP开关设定的。
双极性就是信号在变化的过程中要经过“零”，单极性不过“零”。由于模拟量转换为数字量，是有符号整数，所以双极性信号对应的数值会有负数。在S7-200 SMART中，单极性模拟量输入/输出信号的数值范围是0～27648；双极性模拟量信号的数值范围是-27648～27648。