S7-1200 PLC的硬件结构简介

S7－1200 PLC 主要由CPU、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成，各种模块安装在标准DIN 导轨上。S7－1200 PLC 的硬件组成具有高度的灵活性，用户可以根据自身需求确定PLC 的结构，系统扩展很方便。

1.CPU 模块

S7－1200 PLC 的CPU 模块如图1－2所示。它将微处理器、电源、数字量输入输出电路、模拟量输入输出电路、PROFINET 以太网接口、高速运动控制功能组合到一个设计紧凑的外壳中。每块CPU 内可以安装一块信号板，安装以后不会改变CPU 的外形和体积。

图1-2　S7-1200 PLC 的CPU 模块

CPU 不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出，并负责系统程序的调度、管理、运行和PLC 的自诊断。与之前的西门子S7－200 系列CPU 模块相比，最大的区别在于它配置了以太网接口，并可以采用一根标准网线与安装有STEP 7 Basic 或TIA Portal 软件的PC 进行通信。S7－1200 集成的PROFINET 接口除用于计算机通信外，还可与HMI (人机界面)、其他PLC 或其他设备通信。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。

S7－1200 PLC 的外部结构如图1－3所示。S7－1200 CPU 带有集成电源(24 V 电源接口)和集成输入与输出，无须附加组件，随时可以使用。为了与编程设备通信，该CPU 配有一个集成TCP/IP 端口。通过以太网网络，CPU 能够与HMI 操作员设备或其他CPU 通信。

图1-3　S7-1200 PLC 的外部结构

1—24 V 电源接口；2—存储卡插槽(上部保护盖下面)；3—板载I/O 和CPU 的运行模式的状态LED；4—PROFINET 接口(CPU 的底部)；5—用户接线用的可插入端子排(保护盖下面)

目前西门子公司的1200 系列PLC 有CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1214C、CPU 1215C、CPU 1217C 等型号。不同的CPU 模块提供了不同的特征和功能，这些特征和功能可帮助用户针对不同的应用创建有效的解决方案。S7－1200 PLC 的I/O 端子与S7－200 PLC 刚好相反，接线时要注意。S7－1200 系列不同型号PLC 的技术规范见表1－1。CPU 版本特性见表1－2。

表1-1　S7-1200 系列不同型号PLC 的技术规范

表1-2　CPU 版本特性

2.信号模块(SM)

输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O 模块，数字量(又称为开关量)输入模块和数字量输出模块简称为DI 模块和DQ 模块，模拟量输入模块和模拟量输出模块简称为AI 模块和AQ 模块，它们统称为信号模块，简称为SM。信号模块如图1－4所示。

信号模块用于扩展控制器的输入和输出通道，可以使CPU 增加附加功能，安装在CPU 模块的右边，扩展能力最强的CPU 可以扩展8 个信号模块，以增加数字量和模拟量输入、输出点。数字量I/O 模块可以选用8 点、16 点的DI 或DQ 模块，或8DI/8DQ、16DI/16DQ 模块来满足不同的需要，具体见表1－3。DQ 模块有继电器输出和DC 24 V 输出两种。模拟量I/O 模块也分输入模块AI、输出模块AQ。AI 模块用于A－D 转换，AQ模块用于D－A 转换。有4 路、8 路的13 位AI 模块和4 路的16 位AI 模块，具体见表1－4。双极性模拟量满量程转换后对应的数字为－27 648 ～27 648，单极性模拟量转换后为0 ～27 648。

CPU 模块内部的工作电压一般为5 V，而PLC 的外部输入/输出信号电压一般较高，如DC 24 V 或AC 220 V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU 中的元器件，或使PLC 不能正常工作。在信号模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC 的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。(www.xing528.com)

表1-3　数字量I/O 模块

表1-4　模拟量I/O 模块

3.信号板(SB)

信号板(Signal Board)为S7－1200 PLC 所特有的，通过信号板(SB)给CPU 模块增加I/O。每一个CPU 模块都可以添加一个具有数字量或模拟量I/O 的SB。CPU 正面可以安装一块信号板，如图1－5所示，可以安装4DI、4DQ、2DI/2DQ、热电偶、热电阻、1AI、1AQ、RS485 信号板和电池板。DI、DQ 信号板的最高频率为200 kHz。信号板(SB)的技术规范见表1－5。

图1-4　信号模块

图1-5　安装信号板

表1-5　信号板(SB)的技术规范

续表

4.存储卡

如果确实需要安全保护数据，可将用户程序存储在存储卡内，用这种方式可保证断电时不会丢失数据或程序。存储卡以FLASH EPROM 提供最大512 KB 存储器。它们是直接在CPU 内编程，因此不需要MC 编程器。存储卡在CPU 上的中央数据管理方面也起到重要作用，这是因为连接I/O 模块的所有参数化数据都安全地存储在存储卡上。要插入存储卡，需打开CPU 顶盖，然后将存储卡插入到插槽中。

5.集成的通信接口与通信模块

PROFINET 是基于工业以太网的现场总线，CPU 集成的PROFINET 接口可以与计算机、其他S7 CPU、PROFINET I/O 设备和使用标准的TCP 协议的设备通信。

通信模块安装在CPU 模块的左边，最多可以安装3 块通信模块，可以使用点对点模块、PROFIBUS 模块、工业远程通信模块、AS－i 接口模块和IO－Link 模块。通信模块接入PLC后，可使PLC 与计算机，或PLC 与PLC 进行通信，有的还可实现与其他控制部件，如变频器、温控器通信，或组成局部网络。通信模块代表PLC 的组网能力，是代表PLC 性能的重要内容。