上海西门子6ES7288-1CR20-0AA1CPU模块
可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是以微处理器为基础的通用工业控制装置，它综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术，具有功能强大、使用方便、可靠性高、通用灵活和易于扩充等优点，特别适于在恶劣的工业环境中使用，是为了顺应现代制造业生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品要求而出现的，在交通、冶金、化工、制造、建筑、造纸以及食品等行业得到了广泛应用。目前，可编程序控制器已成为现代工业自动化技术的三大支柱之一。
1.1 PLC概述
1.1.1 PLC的产生和定义
1.PLC的产生
为了尽可能地减少重新设计和安装的工作量，降低成本，缩短周期，人们于是设想把计算机系统的功能完备、灵活、通用与继电器接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制造一种新型的工业控制装置。为此，美国通用汽车公司在1968年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器接触器控制系统。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了台PLC（Programmable Logic Controller），即可编程序逻辑控制器，型号为PDP-14，用它取代传统的继电器接触器控制系统，在美国通用汽车公司的汽车自动装配线上使用，取得了巨大成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小以及使用寿命长等一系列优点，很快在美国其他工业领域推广应整体式PLC又称为单元式或箱体式，体积小、价格低及结构紧凑。一般小型PLC采用整体式，如西门子的S7-200系列PLC。整体式PLC将CPU模块、I/O模块和电源装在一个箱体内构成主机。需要时还提供许多I/O扩展模块供用户选用，另外配备许多专用的特殊功能模块，使PLC的功能得到扩展。
模块式PLC又称为组合式PLC，由机架和模块组成，配置灵活。中、大型PLC常采用模块式，如西门子的S7-300和S7-400系列PLC。模块式PLC将组成PLC的多个单元分别做成相应的模块，各模块可以灵活安插在机架上，通过总线相互联系，进行广泛地组合和扩展。
（1）CPU模块
CPU（Central Process Unit）模块是PLC的核心部分，主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。CPU模块在PLC系统中的作用类似于人的大脑和心脏，其主要任务是：接收输入的用户程序和数据，送入存储器存储；采集现场的输入信号，存入相应的数据区；监控和信号模块是PLC与工业现场连接的接口，包括输入（Input）模块和输出（Output）模块，简称为I/O模块。其中开关量输入、输出模块分别称为DI模块和DO模块，模拟量输入、输出模块分别称为AI模块和AO模块。输入模块用来接收和采集现场的输入信号，输出模块用来控制输出负载，同时它们还有电平转换和隔离作用，使不同的过程信号电平和PLC内部的信号电平相匹配。
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开关量输入模块用来接收从按钮、数字开关、限位开关以及各种继电器等传送来的开关量输入信号，模拟量输入模块用来接收从电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电压电流信号。
开关量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、显示和报警装置等输出设备，模拟量输出模块用来控制变频器、电动调节阀等执行器。
（4）功能模块
功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务，包括计数器模块、电动机定位模块以及闭环控制模块等。
（5）通信处理模块
通信处理模块用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUS-DP、ASI和工业以太网，或用于实现点对点连接等。
（6）编程设备
编程设备包括编程器和编程软件两类。使用编程器可以进行程序的编制、编辑、调试和监控。简易型编程器只能联机编程，并且需要把梯形图转换成指令表才能输入。智能型编程器可以联机也可以脱机编程，可以直接输入梯形图，而且能通过屏幕对话。
使用编程软件可以在计算机上直接生成和编辑用户程序，并且可以实现不同编程）初始化。PLC上电后首先进行系统初始化，包括清除内部存储区、复位定时器等。
2）CPU自诊断。PLC在每个扫描周期都要进入自诊断阶段，对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查；定期复位监控定时器等，确保系统的稳定。
3）通信信息处理。在每个通信信息处理扫描阶段，PLC进行PLC之间、PLC与计算机之间的信息交换。
