西门子6ES7321-1FF01-0AA0性能参数
通信介质就是在通信系统中位于发送端与接收端之间的物理通路。通信介质一般可分为导向性和非导向性介质两种。导向性介质有双绞线、同轴电缆和光纤等，这种介质将引导信号的传播方向；非导向性介质一般通过空气传播信号，它不为信号引导传播方向，如短波、微波和红外线通信等。
以下仅简单介绍几种常用的导向性通信介质。
1．双绞线
双绞线是一种廉价而又广为使用的通信介质，它由两根彼此绝缘的导线按照一定规则以螺旋状绞合在一起的，如图7-2所示。这种结构能在一定程度上减弱来自外部的电磁干扰及相邻双绞线引起的串音干扰。但在传输距离、带宽和数据传输速率等方面双绞线仍有其一定的局限性。
图7-2 双绞线示意图
双绞线常用于建筑物内局域网数字信号传输。这种局域网所能实现的带宽取决于所用导线的质量、长度及传输技术。只要选择、安装得当，在有限距离内数据传输率达到10Mbps。当距离很短且采用特殊的电子传输技术时，传输率可达100Mbps。
在实际应用中，通常将许多对双绞线捆扎在一起，用起保护作用的塑料外皮将其包裹起来制成电缆。采用上述方法制成的电缆就是非屏蔽双绞线电缆，如图7-3所示。为了便于识别导线和导线间的配对关系，双绞线电缆中每根导线使用不同颜色的绝缘层。为了减少双绞线间的相互串扰，电缆中相邻双绞线一般采用不同的绞合长度。非屏蔽双绞线电缆价格便宜、直径小节省空间、使用方便灵活、易于安装，是目前常用的通信介质。
图7-3 双绞线电缆
美国电器工业协会（EIA）规定了六种质量级别的双绞线电缆，其中1类线档次低，只适于传输语音；6类线档次高，传输频率可达到250MHz。网络综合布线一般使用3、4、5类线。3类线传输频率为16MHz，数据传输率可达10Mbps；4类线传输频率为20MHz，数据传输率可达16Mbps；5类线传输频率为l00MHz，数据传输可达100Mbps。
非屏蔽双绞线易受干扰，缺乏安全性。往往采用金属**或金属网包裹以进行屏蔽，这种双绞线就是屏蔽双绞线。屏蔽双绞线抗干扰能力强，有较高的传输速率，100m内可达到155Mbps。但其价格相对较贵，需要配置相应的连接器，使用时不是很方便。
2．同轴电缆
如图7-4所示，同轴电缆由内、外层两层导体组成。内层导体是由一层绝缘体包裹的单股实心线或绞合线（通常是铜制的），位于外层导体的中轴上；外层导体是由绝缘层包裹的金属**或金属网。同轴电缆的外层是能够起保护作用的塑料外皮。同轴电缆的外层导体不仅能够充当导体的一部分，还起到屏蔽作用。这种屏蔽一方面能防止外部环境造成的干扰，另一方面能阻止内层导体的辐射能量干扰其它导线。
与双绞线相比，同轴电线抗干扰能力强，能够应用于频率更高、数据传输速率更快的情况。对其性能造成影响的主要因素来自衰损和热噪声，采用频分复用技术时还会受到交调噪声的影响。目前同轴电缆大量被光纤取代，但它仍广泛应用于有线电视和某些局域网中。
图7-4 同轴电缆
目前得到广泛应用的同轴电缆主要有50Ω电缆和75Ω电缆这两类。50Ω电缆用于基带数字信号传输，又称基带同轴电缆。电缆中只有一个信道，数据信号采用曼彻斯特编码方式，数据传输速率可达10Mbps，这种电缆主要用于局域以太网。75Ω电缆是CATV系统使用的标准，它既可用于传输宽带模拟信号，也可用于传输数字信号。对于模拟信号而言，其工作频率可达400MHZ。若在这种电缆上使用频分复用技术，则可以使其具有大量的信道，每个信道都能传输模拟信号。
3．光纤
光纤是一种传输光信号的传输媒介。光纤的结构如图7-5所示，处于光纤内层的纤芯是一种横截面积很小、质地脆、易断裂的光导纤维，制造这种纤维的材料可以是玻璃也可以是塑料。纤芯的外层裹有一个包层，它由折射率比纤芯小的材料制成。正是由于在纤芯与包层之间存在着折射率的差异，光信号才得以通过全反射在纤芯中不断向前传播。在光纤的外层则是起保护作用的外套。通常都是将多根光纤扎成束并裹以保护层制成多芯光缆。
图7-5 光纤的结构
从不同的角度考虑，光纤有多种分类方式。根据制作材料的不同，光纤可分为石英光纤、塑料光纤、玻璃光纤等；根据传输模式不同，光纤可分为多模光纤和单模光纤；根据纤芯折射率的分布不同，光纤可以分为突变型光纤和渐变型光纤；根据工作波长的不同，光纤可分为短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。
单模光纤的带宽宽，多模渐变光纤次之，多模突变光纤的带宽窄；单模光纤适于大容量远距离通信，多模渐变光纤适于中等容量中等距离的通信，而多模突变光纤只适于小容量的短距离通信。
在实际光纤传输系统中，还应配置与光纤配套的光源发生器件和光检测器件。目前常见的光源发生器件是发光二极管（LED）和注入激光二极管（ILD）。光检测器件是在接收端能够将光信号转化成电信号的器件，目前使用的光检测器件有光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD），光电二极管的价格较便宜，雪崩光电二极管却具有较高的灵敏度。
与一般的导向性通信介质相比，光纤具有很多优点：
1）光纤支持很宽的带宽，其范围大约在 1014～1015 HZ之间，这个范围覆盖了红外线和可见光的频谱。
2）具有很快的传输速率，当前限制其所能实现的传输速率的因素来自信号生成技术。
3）光纤抗电磁干扰能力强，由于光纤中传输的是不受外界电磁干扰的光束，而光束本身又不向外辐射，它适用于长距离的信息传输及安全性要求较高的场合。
4）光纤衰减较小，中继器的间距较大。采用光纤传输信号时，在较长距离内可以不设置信号放大设备，从而减少了整个系统中继器的数目。
当然光纤也存在一些缺点，如系统成本较高、不易安装与维护、质地脆易断裂等。
1．高速计数器概述
21点高速计数器C235～C255共用PLC的8个高速计数器输入端X0～X7，某一输入端只能供一个高速计数器使用。这21个计数器均为32位加/减计数器(见表3–7)。不同类型的高速计数器可以使用，它们的高速计数器输入不能冲突。
高速计数器的运行建立在中断的基础上，这意味着事件的触发与扫描时间无关。在对外部高速脉冲计数时，梯形图中高速计数器的线圈应一直通电，以表示与它有关的输入点已被使用，其他高速计数器的处理不能与它冲突。可用运行时一直为ON的M8000的常开触点来驱动高速计数器的线圈。
例如在图1中，当X14为ON时，选择了高速计数器C235，从表3–7可知，C235的计数输入端是X0，它并不在程序中出现，计数信号不是X14提供的。
表1给出了各高速计数器对应的输入端子的元件号，表中的U、D分别为加、减计数输入，A、B分别为A、B相输入，R为复位输入，S为置位输入。
2．一相高速计数器
C235～C240为一相无起动/复位输入端的高速计数器，C24l～C245为一相带起动/复位端的高速计数器，可用M8235～M8245来设置C235～C2415的计数方向，M为ON时为减计数，为OFF时为加计数。C235～C240只能用RST指令来复位。
图1中的C244是1相带起动/复位端的高速计数器，由表1可知，Xl和X6分别为复位输入端和起动输入端，它们的复位和起动与扫描工作方式无关，其作用是立即的和直接的。如果X12为ON，一旦X6变为ON，立即开始计数，计数输入端为X0。X6变为OFF，立即停止计数，C244的设定值由D0和D1指定。除了用Xl来立即复位外，也可以在梯形图中用复位指令复位。
3. 两相双向计数器
两相双向计数器(C246～C250)有一个加计数输入端和一个减计数输入端，例如C246的加、减计数输入端分别是X0和Xl，在计数器的线圈通电时，在X0的上升沿，计数器的当前值加1，在X1的上升沿，计数器的当前值减l。某些计数器还有复位和起动输入端。
4．A-B相型双计数输入高速计数器
C25l～C255为A–B相型双计数输入高速计数器，它们有两个计数输入端，某些计数器还有复位和起动输入端。
图2中的X12为ON时，C25l通过中断，对X0输入的A相信号和X1输入的B相信号的动作计数。X11为ON时C251被复位，当计数值大于等于设定值时，Y2的线圈通电，若计数值小于设定值，Y2的线圈断电。
A/B相输入不仅提供计数信号，根据它们的相对相位关系，还提供了计数的方向。利用旋转轴上安装的A/B相型编码器，在机械正转时自动进行加计数，反转时自动进行减计数。A相输入为ON时，若B相输入由OFF变为ON，为加计数(见图2b)；A相为ON时，若B相由ON变为OFF，为减计数（见图2c）。通过M8251可监视C251的加/减计数状态，加计数时M8251为OFF，减计数时M8251为ON。
5．高速计数器的计数速度
一般的计数频率：单相和双向计数器高l0kHz，A/B相计数器高为5kHz。
高的总计数频率：FXlS和FXlN为60kHz，FX2N和FX2NC为20kHZ，计算总计数频率时A/B相计数器的频率应加倍。FX2N和FX2NC的X0和X1因为具有特殊的硬件，供单相或双相计数时(C235，C236或C246)高为60kHz，用C25l两相计数时高为30kHz。
应用指令SPD(速度检测，FUC56)具有高速计数器和输入中断的特性，X0～X5可能被SPD指令使用，SPD指令使用的输入点不能与高速计数器和中断使用的输入点冲突。在计算高速计数器总的计数频率时，应将SPD指令视为l相高速计数器。
1．顺序功能图(SFC)
这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序，在第4章中将作详细介绍。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元件(见图3–2)。顺序功能图用来描述开关量控制系统的功能，根据它可以很容易地画出顺序控制梯形图程序。
2．梯形图(LD)
梯形图是使用得多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，直观易懂，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。图3–3和图3–4中用西门子S7–200系列PLC的3种编程语言来表示同一逻辑关系。西门子的说明书中将指令表称为语句表。
梯形图由触点、线圈和应用指令等组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的输出标志位等。
在分析梯形图中的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想像左右两侧垂直母线之间有一个左正右负的直流电源电压(有时省略了右侧的垂直母线)，当图3–3中I0.1与I0.2的触点接通，或M0.3与I0.2的触点接通时，有一个假想的“能流”(Powerflow)流过Q1.1的线圈。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图，能流只能从左向右流动。
图3—5a中的电路不能用触点的串并联来表示，能流可能从两个方向流过触点5(经过触点1，5，4或经过触点3，5，2)，无法将该图转换为指令表，应将它改画为图3–5b所示的等效电路。
使用编程软件可以直接生成和编辑梯形图，并将它下载到PLC中去。
3．功能块图(FBD)
这是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右流动。图3–4中的控制逻辑与图3–3中的相同。有的微型PLC模块(如西门子公可的“LOGO!”逻辑模块)使用功能块图语言，国内很少有人使用功能块图语言。
4．指令表(IL)
PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表(Instructionlist)程序。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC。在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
5．结构文本(ST)
结构文本(ST)是为：IEC61131–3标准创建的一种专用的编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。
除了提供几种编程语言供用户选择外，标准还允许编程者在同一程序中使用多种编程语言，这使编程者能选择不同的语言来适应特殊的工作。