西门子可编程控制器的软硬件组成详细介绍
PLC基本组成包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口(缩写为I/O，包括输入接口、输出接口、外部设备接口、扩展接口

等)、外部设备编程器及电源模块组成，见图1。PLC内部各组成单元之间通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，

外部则根据实际控制对象配置相应设备与控制装置构成PLC控制系统。
 PLC的基本组成
　　1. 中央处理器
　　中央处理器(CPU)由控制器、运算器和寄存器组成并集成在一个芯片内。CPU通过数据总线总线、地址总线、控制总线和电源

总线与存储器、输入输出接口、编程器和电源相连接。
　　小型PLC的CPU采用8位或16位微处理器或单片机，如8031、M68000等，这类芯片价格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微

处理器或单片机，如8086、96系列单片机等，这类芯片主要特点是集成度高、运算速度快且可靠性高；而大型PLC则需采用高速

位片式微处理器。

　　CPU按照PLC内系统程序赋予的功能指挥PLC控制系统完成各项工作任务。
　　2. 存储器
　　PLC内的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和数据等。
　　1)系统程序存储器
　　PLC系统程序决定了PLC的基本功能，该部分程序由PLC制造厂家编写并固化在系统程序存储器中，主要有系统管理程序、用

户指令解释程序和功能程序与系统程序调用等部分。
　　系统管理程序主要控制PLC的运行，使PLC按正确的次序工作；用户指令解释程序将PLC的用户指令转换为机器语言指令，传

输到CPU内执行；功能程序与系统程序调用则负责调用不同的功能子程序及其管理程序。
　　系统程序属于需长期保存的重要数据，所以其存储器采用ROM或EPROM。ROM是只读存储器，该存储器只能读出内容，不能写

入内容，ROM具有非易失性，即电源断开后仍能保存已存储的内容。
　　EPEROM为可电擦除只读存储器，须用紫外线照射芯片上的透镜窗口才能擦除已写入内容，可电擦除可编程只读存储器还有

E2PROM、FLASH等。
　　2)用户程序存储器
　　用户程序存储器用于存放用户载入的PLC应用程序，载入初期的用户程序因需修改与调试，所以称为用户调试程序，存放在

可以随机读写操作的随机存取存储器RAM内以方便用户修改与调试。
　　通过修改与调试后的程序称为用户执行程序，由于不需要再作修改与调试，所以用户执行程序就被固化到EPROM内长期使用

。
　　3)数据存储器
　　PLC运行过程中需生成或调用中间结果数据(如输入/输出元件的状态数据、定时器、计数器的预置值和当前值等)和组态数据

(如输入输出组态、设置输入滤波、脉冲捕捉、输出表配置、定义存储区保持范围、模拟电位器设置、高速计数器配置、高速脉

冲输出配置、通信组态等)，这类数据存放在工作数据存储器中，由于工作数据与组态数据不断变化，且不需要长期保存，所以

采用随机存取存储器RAM。
　　RAM是一种高密度、低功耗的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源，一旦断电就可通过锂电池供电，保持RAM中的内容。
　　3. 接口
　　输入输出接口是PLC与工业现场控制或检测元件和执行元件连接的接口电路。PLC的输入接口有直流输入、交流输入、交直流

输入等类型；输出接口有晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出等类型。晶体管和晶闸管输出为无触点输出型电路，晶体管输出

型用于高频小功率负载、晶闸管输出型用于高频大功率负载；继电器输出为有触点输出型电路，用于低频负载。
　现场控制或检测元件输入给PLC各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量

等，通过输入接口电路将这些信号转换成CPU能够接收和处理的信号。输出接口电路将CPU送出的弱电控制信号转换成现场需要的

强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器等被控设备的执行元件。

　　1)输入接口
　　输入接口用于接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、转换开关、行程开关、继电器触头等开关量输入信号；另一

类是由电位器、测速发电机和各种变换器提供的连续变化的模拟量输入信号。
　　以图2所示的直流输入接口电路为例，R1是限流与分压电阻，R2与C构成滤波电路，滤波后的输入信号经光耦合器T与内部电

路耦合。当输入端的按钮SB接通时，光耦合器T导通，直流输入信号被转换成PLC能处理的5V标准信号电平(简称TTL)，同时LED输

入指示灯亮，表示信号接通。微电脑输入接口电路一般由寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路组成，这些电路集成在一个芯片

上。交流输入与交直流输入接口电路与直流输入接口电路类似。
　　图2 直流输入接口电路
　　滤波电路用以消除输入触头的抖动，光电耦合电路可防止现场的强电干扰进入PLC。由于输入电信号与PLC内部电路之间采用

光信号耦合，所以两者在电气上完全隔离，使输入接口具有抗干扰能力。现场的输入信号通过光电耦合后转换为5V的TTL送入输

入数据寄存器，再经数据总线传送给CPU。
　　2)输出接口
　　输出接口电路向被控对象的各种执行元件输出控制信号。常用执行元件有接触器、电磁阀、调节阀(模拟量)、调速装置(模

拟量)、指示灯、数字显示装置和报警装置等。输出接口电路一般由微电脑输出接口电路和功率放大电路组成，与输入接口电路

类似，内部电路与输出接口电路之间采用光电耦合器进行抗干扰电隔离。
　　微电脑输出接口电路一般由输出数据寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路集成在芯片上，CPU通过数据总线将输出信号送

到输出数据寄存器中，功率放大电路是为了适应工业控制要求，将微电脑的输出信号放大。
　　3)其它接口
　　若主机单元的I/O数量不够用，可通过I/O扩展接口电缆与I/O扩展单元(不带CPU)相接进行扩充。　　PLC还常配置连接各种

外围设备的接口，可通过电缆实现串行通信、EPROM写入等功能。
　　4. 编程器
　　编程器作用是将用户编写的程序下载至PLC的用户程序存储器，并利用编程器检查、修改和调试用户程序，监视用户程序的

执行过程，显示PLC状态、内部器件及系统的参数等。
　　编程器有简易编程器和图形编程器两种。简易编程器体积小，携带方便，但只能用语句形式进行联机编程，适合小型PLC的

编程及现场调试。图形编程器既可用语句形式编程，又可用梯形图编程，同时还能进行脱机编程。
　　目前PLC制造厂家大都开发了计算机辅助PLC编程支持软件，当个人计算机安装了PLC编程支持软件后，可用作图形编程器，

进行用户程序的编辑、修改，并通过个人计算机和PLC之间的通信接口实现用户程序的双向传送、监控PLC运行状态等。
　　5. 电源
　　PLC的电源将外部供给的交流电转换成供CPU、存储器等所需的直流电，是整个PLC的能源供给中心。PLC大都采用高质量的工

作稳定性好、抗干扰能力强的开关稳压电源，许多PLC电源还可向外部提供直流24V稳压电源，用于向输入接口上的接入电气元件

供电，从而简化外围配置。

西门子选型资料如下：

6ES7 407-0DA02-0AA0 电源模块(4A)
6ES7 407-0KA02-0AA0 电源模块(10A)
6ES7 407-0KR02-0AA0 电源模块(10A)冗余
6ES7 407-0RA02-0AA0 电源模块(20A)
6ES7 405-0DA02-0AA0 电源模块(4A)
6ES7 405-0KA02-0AA0 电源模块(10A)
6ES7 405-0RA02-0AA0 电源模块(20A)
6ES7 971-0BA00 备用电池
CPU 
6ES7 412-3HJ14-0AB0 CPU 412-3H; 512KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-4HM14-0AB0 CPU 414-4H; 冗余热备CPU 2.8 MB RAM
6ES7 417-4HT14-0AB0 CPU 417-4H; 冗余热备CPU 30 MB RAM
6ES7 400-0HR00-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型中央机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，

以及4个备用电池(PS407 10A)
6ES7 400-0HR50-4AB0 412H 系统套件包括 2 个CPU、1个H型中央机架、2个电源、2个1M 存储卡、4个同步模块、2根同步电缆，

以及4个备用电池(PS405 10A)
6ES7 412-1XJ05-0AB0 CPU412-1,144KB程序内存/144KB数据内存
6ES7 412-2XJ05-0AB0 CPU412-2,256KB程序内存/256KB数据内存
6ES7 414-2XK05-0AB0 CPU414-2,512KB程序内存/512KB数据内存
6ES7 414-3XM05-0AB0 CPU414-3,1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 414-3EM05-0AB0 CPU414-3PN/DP 1.4M程序内存/1.4M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-2XN05-0AB0 CPU416-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存
6ES7 416-3XR05-0AB0 CPU416-3,5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-3ER05-0AB0 CPU416-3PN/DP 5.6M程序内存/5.6M数据内存 1个IF模板插槽
6ES7 416-2FN05-0AB0 CPU416F-2,2.8M程序内存/2.8M数据内存
6ES7 416-3FR05-0AB0 CPU416F-3PN/DP,5.6M程序内存/5.6M数据内存
6ES7 417-4XT05-0AB0 CPU417-4,15M程序内存/15M数据内存
内存卡 
6ES7 952-0AF00-0AA0 64K字节 RAM
6ES7 952-1AH00-0AA0 256K字节 RAM
6ES7 952-1AK00-0AA0 1M字节 RAM
6ES7 952-1AL00-0AA0 2M字节 RAM
6ES7 952-1AM00-0AA0 4M字节 RAM
6ES7 952-1AP00-0AA0 8M字节 RAM
6ES7 952-1AS00-0AA0 16M字节 RAM
6ES7 952-1AY00-0AA0 64M字节 RAM
6ES7 952-0KF00-0AA0 64K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-0KH00-0AA0 256K字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KK00-0AA0 1M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KL00-0AA0 2M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KM00-0AA0 4M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KP00-0AA0 8M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KS00-0AA0 16M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KT00-0AA0 32M字节 FLASH EPROM
6ES7 952-1KY00-0AA0 64M字节 FLASH EPROM
开关量输入模板 
6ES7 421-7BH01-0AB0 开关量输入模块(16点,24VDC)中断
6ES7 421-1BL01-0AA0 开关量输入模块(32点,24VDC)
6ES7 421-1EL00-0AA0 开关量输入模块(32点,120VUC)
6ES7 421-1FH20-0AA0 开关量输入模块(16点,120/230VUC)
6ES7 421-7DH00-0AB0 开关量输入模块(16点,24V到60VUC)
开关量输出模板 
6ES7 422-1BH11-0AA0 开关量输出模块(16点,24VDC，2A）
6ES7 422-1BL00-0AA0 32点输出，24VDC,0.5A
6ES7 422-7BL00-0AB0 32点输出，24VDC,0.5A,中断
6ES7 422-1FH00-0AA0 16点输出，120/230VAC，2A
6ES7 422-1HH00-0AA0 16点输出，继电器，5A
模拟量模块 
6ES7 431-0HH00-0AB0 16路模拟输入，13位
6ES7 431-1KF00-0AB0 8路模拟输入，13位，隔离
6ES7 431-1KF10-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离，线性化
6ES7 431-1KF20-0AB0 8路模拟输入，14位，隔离
6ES7 431-7QH00-0AB0 16路模拟输入，16位，隔离
6ES7 431-7KF00-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电偶
6ES7 431-7KF10-0AB0 8路模拟输入，16位，隔离，热电阻
6ES7 432-1HF00-0AB0 8路模拟输出，13位，隔离
功能模板 
6ES7 450-1AP00-0AE0 FM450-1计数器模板
6ES7 451-3AL00-0AE0 FM451定位模板
6ES7 452-1AH00-0AE0 FM452电子凸轮控制器
6ES7 453-3AH00-0AE0 FM453定位模板
6ES7 455-0VS00-0AE0 FM455C闭环控制模块
6ES7 455-1VS00-0AE0 FM455S闭环控制模块
6DD1 607-0AA2 FM 458-1DP快速处理系统
6ES7 953-8LJ20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 512KByte(MMC)
6ES7 953-8LL20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 2MByte(MMC)
6ES7 953-8LM20-0AA0 用于FM458-1DP 基本模板 4MByte(MMC)
6DD1 607-0CA1 EXM 438-1 I/O扩展模板
6DD1 607-0EA0 EXM 448 通讯扩展模板
6DD1 607-0EA2 EXM 448-2 通讯扩展模板
6DD1 684-0GE0 SC64连接电缆
6DD1 684-0GD0 SC63连接电缆
6DD1 684-0GC0 SC62连接电缆
6DD1 681-0AE2 SB10端子模块
6DD1 681-0AF4 SB60端子模块
6DD1 681-0EB3 SB61端子模块
6DD1 681-0AG2 SB70端子模块
6DD1 681-0DH1 SB71端子模块
6DD1 681-0AJ1 SU12端子模块
6DD1 681-0GK0 SU13端子模块
通讯模板 
6ES7 440-1CS00-0YE0 CP440通讯处理器
6ES7 441-1AA04-0AE0 CP441-1通讯处理器
6ES7 441-2AA04-0AE0 CP441-2通讯处理器
6ES7 963-1AA00-0AA0 RS232C接口模板
6ES7 963-2AA00-0AA0 20mA接口模板
6ES7 963-3AA00-0AA0 RS422/485接口模板
6ES7 870-1AA01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 主站
6ES7 870-1AB01-0YA0 可装载驱动 MODBUS RTU 从站
6GK7 443-5FX02-0XE0 CP443-5基本型通讯处理器,支持Profibus-Fms协议
6GK7 443-5DX04-0XE0 CP443-5扩展型通讯处理器,支持Profibus-DP协议
6GK7 443-1EX20-0XE0 CP443-1 以太网通讯处理器
6GK7 443-1GX20-0XE0 CP443-1 高级以太网通讯处理器
附件 
6ES7 960-1AA04-0XA0 冗余系统同步模板（新）近距离同步（10米以内）
6ES7 960-1AB04-0XA0 冗余系统同步模板（新）远程同步模板（10米到10公里，用同长度的光缆）
6ES7 960-1AA04-5AA0 冗余系统光纤连接电缆（1米）（新）
6ES7 960-1AA04-5BA0 冗余系统光纤连接电缆（2米）（新）
6ES7 960-1AA04-5KA0 冗余系统光纤连接电缆（10米）（新）
6ES7 833-1CC01-0YA5 S7F系统可选软件包
6ES7 833-1CC00-6YX0 F运行授权
6ES7 197-1LA04-0XA0 Y-LINK 
6ES7 492-1AL00-0AA0 前连接器
6ES7 400-1TA01-0AA0 主板(18槽)
6ES7 400-1JA01-0AA0 主板(9槽)
6ES7 400-1TA11-0AA0 主板(18槽)铝板
6ES7 400-1JA11-0AA0 主板(9槽)铝板
6ES7 401-2TA01-0AA0 CR2主板（18槽）
6ES7 400-2JA00-0AA0 UR2-H主板（18槽）
6ES7 400-2JA10-0AA0 UR2-H主板（18槽）铝板
6ES7 403-1TA01-0AA0 ER1机架（18槽）
6ES7 403-1JA01-0AA0 ER2机架（9槽）
6ES7 403-1TA11-0AA0 ER1机架（18槽）铝板
6ES7 403-1JA11-0AA0 ER2机架（9槽）铝板
6ES7 460-0AA01-0AB0 IM460-0
6ES7 461-0AA01-0AA0 IM461-0
6ES7 468-1AH50-0AA0 连接电缆  (0.75米）
6ES7 468-1BB50-0AA0 连接电缆 (1.5米）
6ES7 461-0AA00-7AA0 终端器
6ES7 460-1BA01-0AB0 IM460-1
6ES7 461-1BA01-0AA0 IM461-1
6ES7 468-3AH50-0AA0 468-3连接电缆  (0.75米）
6ES7 468-3BB50-0AA0 468-3连接电缆 (1.5米）
6ES7 460-3AA01-0AB0 IM460-3
6ES7 461-3AA01-0AA0 IM461-3
6ES7 468-1BF00-0AA0 468-1连接电缆（5米）
6ES7 468-1CB00-0AA0 468-1连接电缆（10米）
6ES7 468-1CC50-0AA0 468-1连接电缆（25米）
6ES7 468-1CF00-0AA0 468-1连接电缆（50米）
6ES7 468-1DB00-0AA0 468-1连接电缆（100米）
6ES7 461-3AA00-7AA0 终端器
6ES7 463-2AA00-0AA0 IM463-2接口模块
6ES7 964-2AA04-0AB0 IF-964 DP接口模块

西门子可编程序控制器PLC各组成部件的作用
 CPU——是PLC的核心部分。与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：
（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；
（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；
（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；
（4）在PC进入运行状态后：
a）    执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相

应的控制信号，去启闭有关的控制电路）
b）    进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术

运算任务
c）    更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存

器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）
 2. 存储
      系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令
                        解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数
                        *不能由用户直接存取
      用户存储器   用户程序存储器——存放用户程序。即用户通过编程器输入的用户程序。
                   功能存储器（数据区）——存放用户数据
PC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。
注意：系统程序直接关系到PC的性能，不能由用户直接存取，所以，通常PC产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量，是

指用户程序存储器而言。
 3. I/O（输入/输出部件）（I/O模块：接口电路、I/O映像存储器）

——CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块，以及各种用途的I/O组

件供用户选用：
输入/输出电平转换
电气隔离
串/并行转换
数据传送
A/D、D/A转换
误码校验
其他功能模块
I/O模块可与CPU放在一起，也可远程放置。通常，I/O模块上还具有状态显示和I/O接线端子排。
 4. 编程器等外部设备
   编程器——PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的工具
    作用：  用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视
            通过键盘和显示器去检测PLC内部状态和参数
            通过通讯端口与CPU联系，实现与PLC的人机对话
    分类：  简单型——只能联机编程；只能用指令清单编程
            智能型——既可联机（Online），也可脱机（Offline）编程；可以采用指令清单（语句表）、梯形图等语言编程

。常可直接以电脑作为编程器，安装相关的编程软件编程
      注意： 编程器不直接加入现场控制运行。一台编程器可开发、监护许多台PLC的工作。
  其他外设： 磁盘、光盘、EPROM写入器（用于固化用户程序）、打印机、图形监视系统或上位计算机等等。
 5. 电源： 内部——开关稳压电源，供内部电路使用；大多数机型还可以向外提供DC24V稳压电源，为现场的开关信号、外部传

感器供电。
          外部——可用一般工业电源，并备有锂电池（备用电池），使外部电源故障时内部重要数据不致丢失。