第1章 M241/251 PLC的硬件结构与特性
1.1 M241/251 PLC的内部硬件结构
M241 PLC、M251 PLC的内部硬件结构如图1-1、图1-2所示，M241 PLC是紧凑型，内部硬件结构包括电源电路、微处理器（CPU）、存储器（Memory）、编程接口、SD卡插槽、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口。M251 PLC是模块型，内部硬件结构不包括输入单元、输出单元，其余组成部分与M241 PLC相同。图中的箭头代表了信号/数据/文件的传输方向。
图1-1 M241 PLC内部硬件结构示意图
1.电源电路
PLC的电源有直流和交流之分，根据IEC 61140—2016的标准规定，直流电源必须是额定的安全特低电压（SELV）或保护特低电压（PELV），这些电源的电气输入电路和输出电流相互隔离。M241 PLC全系列14个型号中有5个型号电源为AC 220V，其余都是DC 24V；M251 PLC全系列电源均为DC 24V。
2.微处理器（CPU）
CPU是PLC的核心，直接决定了PLC的性能。M241/251 PLC采用双核CPU，一个用于常规的程序执行，一个专门用于通信处理，这样可以突破单核CPU的扫描周期对于用户任务的处理速度的限制，使运算速度达到22ns/布尔指令。
图1-2 M251 PLC内部硬件结构示意图
3.存储器
M241/251 PLC的存储器有两个：一个是128MB的非易失性的闪存（Flash），相当于计算机的硬盘，用于存储用户程序、用户文件、系统文件等，表1-1是闪存文件结构；另一个是64MB的随机存取器（Random Access Memory，RAM），相当于计算机的内存，RAM分为两个区域：专用应用程序存储器和操作系统存储器，表1-2描述了专用应用程序存储器概况。
表1-1 M241/251 PLC闪存文件结构
（续）
① v_XX.YY 表示版本。
② 如果有。
③ 如果配置了OPC UA。
④ Fdr/FDRS目录被隐藏。
表1-2 M241/251 PLC专用应用程序存储器
4.编程接口
M241/251 PLC的编程接口连接器为USB Mini-B，编程软件为EcoStruxureTM机器专家（EcoStruxureTM Machine Expert，ESME），适用编程线缆型号为TCSXCNAMUM3P（长度为3m，非屏蔽）、BMXXCAUSBH018（长度为1.8m，屏蔽）。
图1-3是M241 PLC的编程接口与计算机的连接示意图。
图1-3 M241 PLC的编程接口与计算机连接示意图
在计算机连接编程接口时，可以为M241/251 PLC提供有限的电源，此时PLC无须连接外部电源就可以进行固件更新和程序下载，但是由于缺少输入、输出单元工作电源和扩展总线电源，程序在下载完成后是无法启动的，只有连接了外部电源后才能正常启动运行。
5.SD卡插槽
用户可以将SD卡里的应用程序、固件、数据文件、后配置文件等下载到M241/251 PLC，也可以将M241/251 PLC闪存中的上述文件复制到SD卡里。有关SD卡更新固件和下载程序的操作方法详见3.1节和3.2节。
6.输入单元
输入单元是连接开关、按钮、传感器等现场输入设备与CPU之间的接口电路，输入单元包括输入端子、输入锁存器和输入映像寄存器。
7.输出单元
输出单元是连接指示灯、继电器、接触器、电磁阀等现场输出设备与CPU之间的接口电路，包括输出映像寄存器、输出锁存器和输出端子。
8.通信接口
M241/251 PLC本体内置的通信接口有串行通信接口、CANopen总线接口、以太网接口，这些通信接口可连接计算机/工控机、人机界面（HMI）、扫描枪、打印机、传感器和驱动器等外部设备。
9.扩展接口
扩展接口专用于TM2、TM3、TM4、TMC4系列扩展模块和扩展板，通过扩展可增加PLC的数字量I/O点数、模拟量I/O点数和通信接口，TM2、TM3是数字量和模拟量扩展模块，TM4是通信扩展模块，TMC4扩展板包括3个模拟量扩展板和2个起重、包装行业应用扩展板，TMC4只能用在M241上。