西门子S7-1200 PLC作为中小型PLC的佼佼者，在硬件配置和软件编程方面都具有强大的优势，尤其是基于以太网编程和通信的特点，给西门子S7-1200 PLC的应用带来无限的想象力。西门子S7-1200 PLC的不同CPU模块提供了各种各样的特征和功能，可以帮助用户针对不同的应用创建有效的解决方案。本章以三相电动机直接启动控制为例，讲述西门子S7-1200 PLC项目的创建、硬件的配置、设备的联网、PLC的编程、组态数据的装载、在线功能的使用，并重点介绍了西门子S7-1200 PLC的数据类型和程序结构，为以后实现复杂的程序做好铺垫。
1.1 西门子S7.12.0PLC的硬件组成
1.1.1 西门子S7-1200 PLC的硬件概述
1.PLC概述
PLC 是Programmable Logic Controller的简称，即可编程逻辑控制器。自1960年第一台PLC问世以来，很快被应用到汽车制造、机械加工、冶金、矿业、轻工等各个领域，并大大推进了工业2.0到工业4.0的进程。
图1-1为PLC检测与控制的对象，包括指示灯/照明、电动机、泵控制、按钮/开关、光电开关/传感器等。
PLC是以微处理器、嵌入式芯片为基础，综合计算机技术、自动控制技术及通信技术发展而来的一种新型工业控制装置，是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，与机器人、CAD/CAM并称为工业生产的三大支柱。
经过长时间的发展和完善，PLC的编程概念和控制思想已被广大的自动化行业人员所熟悉，是一个目前任何其他工业控制器（包括DCS和FCS等）都无法与其相提并论的巨大知识资源。实践也进一步证明，PLC系统的硬件技术成熟、性能价格比较高、运行稳定可靠、开发过程简单方便、运行维护成本很低。因此，PLC具有旺盛的生命力，并且得到快速进化。
图1-1 PLC检测与控制的对象
2.西门子S7-1200 PLC
图1-2为西门子S7-1200 PLC模块的内部结构，包括CPU、电源、输入信号处理回路、输出信号处理回路、存储区、RJ45端口及扩展模块接口。
图1-2 西门子S7-1200 PLC模块的内部结构
国际电工委员会IEC于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的第一稿和第二稿，对PLC进行如下定义：“PLC是一种由数字运算操作的电子系统，是专为在工业环境下应用而设计的；PLC可以采用可编程序的存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数及算术运算等操作的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各种类型的机械和生产过程；PLC及其相关设备都应易于与工业控制系统连接为一个整体，是按易于扩充功能的原则而设计的。
根据PLC的定义，西门子S7-1200 PLC的本质为一台计算机，负责系统程序的调度、管理、运行及自诊断，即负责将用户程序进行编译解释处理，调度用户目标程序运行的任务。与西门子S7-200系列PLC模块的最大区别在于，西门子S7-1200 PLC标准配置了以太网接口RJ45，可以采用一根标准网线与安装有TIA Portal软件的计算机进行编程组态和工程应用。
目前，西门子公司提供了CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C等多种类型的S7-1200 PLC。以CPU1214C为例，图1-3为CPU1214C的实物图。其中，电源接口在左上角；在保护盖的下面是可拆卸的用户接线连接器；存储卡插槽在上部保护盖的下面；RJ45接口在PLC的左底部。
图1-3 CPU1214C的实物图
1.1.2 西门子S7-1200 PLC模块的基本构成
1.CPU模块
CPU模块是西门子S7-1200 PLC的硬件核心。西门子S7-1200 PLC的主要性能，如速度、规模等都由CPU模块的性能来体现，如CPU1214C的布尔操作执行时间为0.1μs，具有50KB集成程序/数据存储器或2MB的装载存储器。
图1-4为CPU模块的内部结构，主要由微处理器系统、系统程序存储器及用户程序存储器组成。
图1-4 CPU模块的内部结构
2.电源模块
电源模块不仅可为西门子S7-1200 PLC的运行提供内部工作电源，有的还可为输入/输出信号提供电源，如图1-5所示。
图1-5 电源模块
西门子S7-1200 PLC的工作电源一般为交流单相电源或直流24V电源，电源电压必须与额定电压相符，如110V AC、220VAC、直流24V。西门子S7-1200 PLC对电源的稳定性要求不高，一般允许电源电压在额定值的±15%范围内波动。
3.I/O模块
I/O模块包括输入/输出I/O电路，根据类型可划分为不同规格的模块，如图1-6所示。
图1-6 I/O模块
（1）输入部分
输入部分是西门子S7-1200 PLC与生产过程相连接的输入通道，可接受来自生产现场的各种信号，如行程开关、热电偶、光电开关及按钮等信号。
（2）输出部分
输出部分是西门子S7-1200 PLC与生产过程相连接的输出通道，可接收CPU的处理输出，并将其转换为被控设备所能接受的电压、电流信号，以驱动被控设备，如继电器、电磁阀及指示灯等。
4.内存模块
内存模块主要用于存储用户程序，有的还可为系统提供辅助的工作内存。在结构上，内存模块都是附加在CPU模块中的。
图1-7为西门子S7-1200 PLC的MMC内存模块。该内存模块为SD卡，可以存储用户的项目文件。
图1-7 西门子S7-1200 PLC的MMC内存模块
①可作为CPU的装载存储区，用户的项目文件可以仅存储在MMC内存模块中，CPU没有项目文件，离开MMC内存模块无法运行。
②在有编程器的情况下，可作为向多个西门子S7-1200 PLC传送项目文件的介质。
MMC内存模块的功能如下：
③忘记密码时，可清除CPU内部的项目文件和密码。
④MMC内存模块可以用于更新西门子S7-1200 PLC的CPU固件版本。
要插入MMC内存模块时，需要打开CPU的顶盖（见图1-8），然后将MMC内存模块插到插槽中。推弹式连接器可以轻松插入和取出MMC内存模块。MMC内存模块的安装要正确。
图1-8 打开CPU的顶盖
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