第1章 S7-1200的硬件與硬件組態

1.1 S7-1200的硬件

1.1.1 S7-1200的硬件結構

本書以西門子公司新一代的模塊化小型PLC S7-1200為主要講授對象。S7-1200主要由CPU模塊（簡稱為CPU）、信號板、信號模塊、通信模塊和編程軟件組成，各種模塊安裝在標準DIN導軌上。S7-1200的硬件組成具有高度的靈活性，用戶可以根據自身需求確定PLC的結構，系統擴展十分方便。

1.CPU模塊

S7-1200的CPU模塊（見圖1-1）將微處理器、電源、數字量輸入/輸出電路、模擬量輸入/輸出電路、PROFINET以太網接口、高速運動控制IO組合到一個設計緊湊的外殼中。每塊CPU內可以安裝一塊信號板（見圖1-2），安裝以后不會改變CPU的外形和體積。

微處理器相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出。存儲器用來儲存程序和數據。

S7-1200集成的PROFINET接口用于與編程計算機、HMI（人機界面）、其他PLC、其他設備通信。此外它還通過開放的以太網協議支持與第三方設備的通信。

2.信號模塊

輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，數字量（又稱為開關量）輸入模塊和數字量輸出模塊簡稱為DI模塊和DQ模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊簡稱為AI模塊和AQ模塊，它們統稱為信號模塊，簡稱為SM。

信號模塊安裝在CPU模塊的右邊，擴展能力最強的CPU可以擴展8個信號模塊，以增加數字量和模擬量的輸入、輸出點。

信號模塊是系統的眼、耳、手和腳，是聯系外部現場設備和CPU的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，數字量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的數字量輸入信號。模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發電機和各種變送器提供的連續變化的模擬量電流、電壓信號，或者直接接收熱電阻、熱電偶提供的溫度信號。

數字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等輸出設備，模擬量輸出模塊用來控制電動調節閥、變頻器等執行器。

CPU模塊內部的工作電壓一般是DC 5V，而PLC的外部輸入/輸出信號電壓一般較高，例如DC 24V或AC 220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU中的元器件，或使PLC不能正常工作。在信號模塊中，用光電耦合器、光控晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內部電路和外部的輸入、輸出電路。信號模塊除了傳遞信號外，還有電平轉換與隔離的作用。

3.通信模塊

通信模塊安裝在CPU模塊的左邊，最多可以添加3塊通信模塊，可以使用點到點通信模塊、PROFIBUS主站模塊和從站模塊、工業遠程通信模塊、AS-i接口模塊和標示系統的通信模塊。

4.精簡系列面板

第二代精簡系列面板主要與S7-1200配套，64K色高分辨率寬屏顯示器的尺寸為4.3in、7in、9in和12in，支持垂直安裝，用TIA博途中的WinCC組態。面板上有一個RS-422/RS-485接口或一個RJ45以太網接口，還有一個USB 2.0接口。

5.編程軟件

TIA是Totally Integrated Automation（全集成自動化）的簡稱，TIA博途（TIA Portal）是西門子自動化的全新工程設計軟件平臺。S7-1200用TIA博途中的STEP 7 Basic（基本版）或STEP 7 Professional（專業版）編程。