    无论是PLC还是GOT，它们除了各自的硬件和系统软件（操作系统）外，还必须运行各自的用户应用软件。而这些应用软件，都是由运行在个人计算机平台上，由各自专用的计算机辅助设计软件来完成的。编写完成之后，必须由个人计算机，分别送到各自的用户程序存储区中。另外，也有可能从PLC或GOT将原有程序读回到个人计算机，进行修改和补充。由此可以看出，**一项任务，PLC和GOT计算机，必须具备单独与个人计算机之间的通信能力。
    在实际操作中，如果PLC和GOT已经被连接在一起（一般使用RS422接口的专用电缆），个人计算机与GOT已经可以通信时（早期一般使用RS232接口，现在大多使用更方便的USB接口的专用电缆），个人计算机与PLC之间的通信，可以自动地通过GOT间接地完成。这样就不必改动连接电缆，使用起来更加方便。
    既然三者之间的通信已经建立起来，除了能完成上述的软件安装任务之外，个人计算机还可以参与系统的调试和运行监控工作。更进一步还可以利用这个平台，进行系统仿真。这些对于开发新系统和改进老系统都是十分有利的。
在确定控制系统的主要控制硬件和总体原理设计、电路设计之后，必将开始控制器及触摸屏的软件设计。对前者因为已经使用较长时间了，市场的认可度、普及程度已十分明显，而使用后者的普及度要相对滞后一些。实际上，这两者的设计步骤是十分相似的。
    (1)在购买触摸屏的同时，必须同时得到与该产品配套的计算机辅助设计软件，以及完整的产品操作手册，并认真仔细地阅读。
    (2)准备配套的通信模块（有的产品已经被包含在触摸屏内）和通信电缆。
    (3)准备好个人计算机，并*安装该辅助设计软件的路径。这些工作与安装一般的应用软件无异，只需按提示进行即可。为了方便起见，可将快捷键拖到桌面上。
    (4)连接好计算机与触摸屏之间的电缆。检查无误，打开电源。
    (5)打开辅助设计软件。完成软件的各种基本设置，如命名、确定PLC和GOT的型号、设置通信用的参数等。

触摸屏和人之间也在不停地交换信息。触摸屏根据当前软件资源上的信息状态，所显示的图形、动作、数字、字符和提示语句，甚至还可能有声音，都是操作者可以接收到的信息。而操作者的各种要求、决定、选择和命令，又可以通过触摸屏传达给PLC。从而可以改变当前软件资源上的信息状态，完成了信息双向交流的任务。所谓“人机对话   控制系统中的各功能部件，其所以能组成一个有机的完整系统，能完成赋予它的特定工作，主要得益于它的各功能部件之间的信息交换能力。是信息化的具体体现。
    这里“信息”具体是指什么呢？
    信息的内容可谓包罗万象，而且时刻可能发生变化。那么在由PLC、触摸屏和操作者所组成的大系统中，有关的信息主要包括什么呢？简而言之，就是状态和命令。触摸屏在人和机这两者之间充当“翻译”。
    信息的表现形式。
    人们想要能快速而有效地获得并利用信息，首先必须为信息找到一种统一的表达（记录）方式。这种方式必须同时满足以下条件：就是可以快速地双向转换。数字化的表达方式非他莫属。计算机的多媒体技术在这里得到充分利用。除了原本就是数字形式的数据之外，图形、动作、声音和文字都被数字化以后，再用数字编号后被存放在各自的存储库中，又用数字指针管理着它们。无论多么复杂的命令，都被“打包”成一个简单的数字代号。只需一声令下，执行*几号方案即可。”由此而得名。
通用的触摸屏，作为当今具有代表性的一种人机界面，它与所有其他用硬件构成的界面根本的不同在于信息共享。它与控制器之间，除了仅有的、用于通信的硬件接口之外，不存在任何硬件上的其他联系。通信只是为**能够共享信息的一种手段或工具，而且是一的手段。
    这里所指的信息，就是各自所保存和使用的，具有相同名称的，不断被更新的，双方事先约定的，完全数字化了的一批数据。但是两者又是互为“镜像”（如果不计因通信而出现的稍微延误）和共享的。这才是控制系统的核心内容。
众所周知，集装箱的应用较大地改变了物流业的面貌。而数字化通信，更是一种妙不可言的“集装箱”。它不但简单可靠，规格统一，而且无论什么信息都能装。信息本身就是一种财富，只是早期我们对此认识不足。但是不能高速流通的信息，就不可能体现它应有的价值。像地下的宝藏，有待我们去开发和利用。数字化信息的流通，给我们的通信所带来的变化是革命性的。它给我们世界带来的变化，给我们生活带来的变化，可谓天翻地覆。总之，信息数字化，数字还原为信息，加上数字化的通信，这就是“信息化时代”。
既然是进行信息交流，那么交流的双方都应该具有“发送”和“接收”的能力。用通信专业的术语，应该称为具有“双向双工”的通信能力（当然双向单工也可）。
    首先我们来看人这一方。它是主导的一方，但又是天生既成的，且不可改变的一方。人类能直接接收的信息形式很有限，因为我们除了有五官之外，就是皮肤能够感知外部的世界。至于“*六感觉”，不知是天方夜谭，还是我等工程技术人员缺少灵性而难以掌握。总之，在这些感观能力中，无疑视觉能力是较主要的。它接受信息的速度快、数量大、内容丰富，而其他的能力，一般只作为辅助手段。人类发送信息的能力比其接受信息的能力更差。尽管人类具有丰富的表情和肢体语言，但是能够表达的信息范围十分有限。而语言和文字——一种比“造物主”想象力更丰富的创造，用于人类信息的交流功不可没，前途无量。但在世界尚未大同之前，苦于要多学几种外语，或是自带翻译。用它来直接向毫无人性的设备、机器发号施令，无异于是对牛弹琴。在此无奈之际，我们“自己动手，丰衣足食”。人的手原本是用来吃饭、攀爬和打架的，后来进行生产，进而“指手画脚”起来。我们的手，无比灵巧的手，成了我们对外发送信息较得力的工具。难怪有“得心应手”之说。用手我们可以向任何人，无论是中国人还是外国人，表达和传送信息，甚至可以向动物，向毫无灵性的机器设备发号施令。我们用手拨动开关，打开电灯，而后看到电灯亮了。这就完成了一次较简单的人机对话过程。我们开汽车、开飞机，指挥那些似乎遥不可及的人造天体，都是我们用手，通过各种“人机界面”完成的。尽管来自外部的信息在传输的过程中，可能经过了各式各样的转换，但是目的地都是人机界面。
    我们认定手和眼是人类对外信息交流的较通用、较方便、较直接的工具。这也就决定了与我们交流信息的另一方——各种机器和设备，较好能以图像的方式提供信息，并且能以感受人类手的动作的方式接收指令。我们正是以这些要求为目标来设计和制造各种机器、设备和装置。其中，较简单、较原始，也是用得较广泛的人机界面就是指示灯和按钮。人通过手指向机器发出指令信息，机器通过按钮接收到信息之后完成事先预定的工作，并且通过指示灯向人发回它的状态信息。人用自己的眼睛接收到反馈的信息。可见，人机界面并非是新概念和新事物。在此，我们想要强调的是它的专用于信息交流的本质。
    我们在强调人机对话主要是用手和眼的同时，并没有排除任何其他的方式。例如各种声控设备的出现，甚至有能理解我们眼球运动的，有能解读我们身上微弱的生物电流的，有能感知我们的脑电波的，等等。但是这些人机对话的方式，只能在特定条件下应用；只能是辅助性的非主流的方式。至少目前如此。
    科学技术的发展，使得要求交流的信息内容变得十分复杂，要求交流的速度越来越高，所以人机界面也有了很大的进步和发展。但是人并没有变，仍然主要是用眼睛和手。所以人机界面的进步，只能体现在能使人看到的内容更直观、更丰富、更生动和更准确上。在理解人手的动作方面更准确、更快捷而已。
    电子技术在可视技术方面的发展，令人眼花缭乱。它的出现和日新月异的发展，为我们眼睛接收信息能力的扩展提供了几乎无限的可能。因此，它被立即应用到人机界面中，几乎也成了**的主角。

  S7-300/400系列PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可以进行广泛组合和扩展。它的主要组成部分有机架（或者导轨）、电源(PS)模块、*处理单元(CPU)模块、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模块(FM)和通信处理器(CP)模块。
    1．机架（或者导轨）
    机架用来安装和固定PLC的各类模块，如图1-3所示。
    S7-300和S7-400的机架特点，如表1-1所示。
   2．电源(PS)模块
    电源模块用于将AC 120/230V电源或者DC 24V转换为DC 24V和5V电源，供CPU、I/O模块、传感器和执行器使用。它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。
    S7-300系列PLC可供选择的电源模块有：PS305 (2A)、PS307 (2A)、PS307 (5A)和PS307 (10A)等。
    PS305 (2A)电源模块的特点为：连接直流电源(输入电压为DC 24V/48V/72V/96V/110V)；输出电流为2A，输出电压为DC 24V;防短路和开路保护；可靠的隔离特性，符合EN 60950;可用作负载电源。
    PS307系列电源模块是西门子公司为S7-300 PLC专配的DC 24V电源，可安装在S7-300PLC的专用导轨上，其额定输出电流有2A、SA和10A等多种。PS307系列电源模块除输出额定电流不同，它们的工作原理和各种参数都基本相同。
    图1-4所示为PS307电源模块的布置图，图1-5所示为PS307电源模块的基本电路原理图。
PS307系列电源模块的特点为：连接单相交流系统(输入电压为AC 120V/230V，50/60Hz)；输出电流为2A/5A/10A，输出电压为DC 24V;防短路和开路保护；可靠的隔离特性，符合EN 60950;可用作负载电源。
图1-4 PS307电源模块的布置示意图
图1-4 PS307电源模块的布置示意图
图1-5 PS307电源模块的基本电路
图1-5  PS307电源模块的基本电路
    PS307系列电源模块的输入和输出有可靠的隔离，输出正常电压为24V时，绿色LED亮；输出过载时，LED闪烁；输出过电流时，以PS307 (10A)为例，输出电流大于13A时，电压跌落，跌落后自动恢复；输出短路时，输出电压消失，短路故障排除后，电压自动’恢复。
    3．*处理单元(CPU)模块
    SIMATIC S7-300/400系列PLC提供了多种不同性能的CPU模块，以满足用户不同的要求，如表1-2所示。各种CPU有不同的性能，例如有的CPU模块集成有数字量和模拟量输入／输出点，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU模块前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）等。
表1-2    S7-300/400*处理单元
表1-2 S7-300/400*处理单元
    4．接口模块(IM)
    接口模块用于多机架配置时连接主机架（或者称*机架，CR）和扩展机架(ER)，S7-300/400的接口模块如表1-3所示。
表1-3    S7-300/400接口模块
表1-3 S7-300/400接口模块
表1-3 S7-300/400接口模块
    5．信号模块(SM)
    信号模块是数字量输入／输出模块和模拟量输入／输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或者电流与PLC内部的信号电平匹配，S7-300/400系列PLC的信号模块如表1-4所示。
表1-4    S7-300/400信号模块
表1-4 S7-300/400信号模块
    6．功能模块(FM)
    功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务，S7-300/400系列PLC的功能模块如表1-5所示。
表1-5    S7-300/400的功能模块
表1-5 S7-300/400的功能模块
    7．通信处理器(CP)模块
    通信处理器模块是一种智能模块，它用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能模块之间的通信，可以将PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工业以太网，或者用于实现点对点通信等。 SIMATIC S7系列PLC是德国西门子公司于1995年陆续推出的性能价格比较高的PLC系列产品。SIMATIC S7系列包括：微型SIMATIC S7-200系列，较小配置为8DI/6DO，可扩展2～7个模块，较大I/O点数为64DI/64DO、12AI/4AO；中小型SIMATIC S7-300系列，如图1-1所示，较多可扩展32个模块；中**性能的SIMATIC S7-400系列，如图1-2所示，较多可扩展300多个模块。
图1-1 S7-300系列PLC
    图1-1  S7-300系列PLC
1-电源模块（选项）；2-状态和故障指示灯；3-存储器卡（CPU313以上）：4-前门；5-前连接器：
    6-多点接口(MPI); 7-模式开关；8-后备电池（CPU313以上）；9-DC 24V连接器
S7-300/400系列PLC均采用模块式结构，由机架和模块组成。品种繁多的CPU模块、信号模块和功能模块能满足各种领域的自动控制任务，用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块也很方便。当系统规模扩大和更为复杂时，可以增加模块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信连网能力，使其应用十分灵活。近年来，它被广泛应用于机床、纺织机械、包装机械、通用机械、控制系统、普通机床、楼宇自动化、电器制造工业及相关产业等诸多领域。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作，S7-300/400系列PLC的通信处理模块的介绍如表1-6所示。
  典型的PLC模拟量闭环控制系统如图10-1所示，点画线中的部分是用PLC实现的。
    在模拟量闭环控制系统中，被控量c(t)（例如压力、温度、流量、转速等）是连续变化的模拟量，大多数执行机构（例如电动调节阀等）要求PLC输出模拟量信号mv(t)，而PLC的CPU只能处理二进制数字值。c(t)首先被测量元件（传感器）和变送器转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号pv(t)，PLC用模拟量输入模块中的A/D转换器将它们转换为时间上离散的数字值pv(n)。
PLC模拟量闭环控制系统框图
    图10-1    PLC模拟量闭环控制系统框图
    模拟量与数字值之间的相互转换和PID程序的执行都是周期性的操作，其间隔时间称为采样周期Ts。各数字值括号中的n表示该变量是*n次采样计算时的数字值。
    图10-1中的sp(n)是给定值，pv(n)为A/D转换后的过程值（即反馈值），误差ev(n)=sp(n)-pv(n)。模拟量输出模块的D/A转换器将PID控制器输出的数字值mv(n)转换为模拟量（直流电压或直流电流）mv(t)，再去控制执行机构。
    例如在加热炉温度闭环控制系统中，被控对象为加热炉，被控制的物理量为温度c(t)。用热电偶检测炉温，温度变送器将热电偶输出的微弱的电压信号转换为标准量程的电流或电压，然后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与温度成比例的数字值，CPU将它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差值进行运算，将运算结果（数字值）送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号或电压信号，用来控制电动调节阀的开度，通过它控制加热用的天然气的流量，实现对温度的闭环控制。
    闭环负反馈控制可以使控制系统的反馈值pv(n)等于或跟随给定值sp(n)。以炉温控制系统为例，假设被控量温度值c(t)低于给定的温度值，反馈值pv(n)小于给定值sp(n)，误差ev(n)为正，控制器的输出量mv(t)将增大，使执行机构（电动调节阀）的开度增大，进入加热炉的天然气流量增加，加热炉的温度升高，较终使实际温度接近或等于给定值。
    天然气压力的波动、工件进入加热炉，这些因素称为扰动量，它们会破坏炉温的稳定，有的扰动量很难检测和补偿。闭环控制具有自动减小和消除误差的功能，可以有效地抑制闭环中各种扰动对被控量的影响，使控制系统的反馈值pv(n)）等于或跟随给定值sp(n)。
    闭环控制系统的结构简单，*实现自动控制，因此在各个领域得到了广泛的应用。