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更新時間：2022-02-24 11:41:25瀏覽次數(shù)：311
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6ES7314-1AG13-0AB0
西門子PLC作為PLC行業(yè)內(nèi)的之一，在我國的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子PLC近年來推出了大量被客戶高度認(rèn)可的PLC產(chǎn)品，其中包括S7-1500、S7-1200、S7-400、S7-300、S7-200、等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。尤其是西門子推出了西門子S7-1500系列PLC之后，其優(yōu)異的性能讓初次使用的工程人員愛不釋手。那么，相對于西門子傳統(tǒng)的SIMATIC S7-300、S7-400系列PLC，S7-1500系列PLC都有哪些優(yōu)勢呢？
1、S7-200
針對低性能要求的摸塊化小控制系統(tǒng)，它多可有7個模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，它的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接有rs-485通訊接口和profibus兩種，可通過編程器pg訪問所有模塊，帶有電源、cpu和i/o的一體化單元設(shè)備。其中的擴(kuò)展模塊(em)有以下幾種：數(shù)字量輸入模塊(di)——24vdc和120/230vac;數(shù)字量輸出(do)——24vdc和繼電器;模擬量輸入模塊(ai)——電壓、電流、電阻和熱電偶;模擬量輸出模塊——電壓和電流。還有一個比較特殊的模塊-通訊處理器(cp)——該塊的功能是可以把s7-200作為主站連接到as-接口(傳感器和執(zhí)行器接口)，通過as-接口的從站可以控制多達(dá)248個設(shè)備，這樣就可以顯著的擴(kuò)展s7-200的輸入和輸出點數(shù)。
2、S7-300
相比較s7-200，s7-300針對的是中小系統(tǒng)，他的模塊可以擴(kuò)展多達(dá)32個模塊，背板總線也在模塊內(nèi)集成，它的網(wǎng)絡(luò)連接已比較成熟和流行，有mpi、工業(yè)以太網(wǎng)，使通訊和編程變得簡單，選擇性也比較多，并可借助工具進(jìn)行組態(tài)和設(shè)置參數(shù)。s7-300的模塊稍微多一點，除了信號模塊(sm)和200的em模塊同類型之外，它還有接口模塊(im)——用來進(jìn)行多層組態(tài)，把總線從一層傳到另一層;占位模塊(dm)——為沒有設(shè)置參數(shù)的信號模塊保留一個插槽或為以后安裝的接口模塊保留一個插槽;功能模塊(fm)——執(zhí)行特殊功能，如計數(shù)、定位、閉環(huán)控制相當(dāng)于對cpu功能的一個擴(kuò)展或補充;通訊處理器(cp)——提供點對點連接、profibus和工業(yè)以太網(wǎng)。針對cpu設(shè)計模式選擇器有：mres=模塊復(fù)位功能;stop=停止模式，程序不執(zhí)行;run=程序執(zhí)行，編程器只讀操作;run-p=程序執(zhí)行，編程器可讀寫操作。狀態(tài)指示器：sf，batf=電池故障;dc5v=內(nèi)部5vdc電壓指示;frce=表示至少有一個輸入或輸出被強(qiáng)制;run=當(dāng)cpu啟動時閃爍，在運行模式下常亮;stop=在停止模式下常亮，有存儲器復(fù)位請求時慢速閃爍，正在執(zhí)行復(fù)位時快速閃爍。mpi接口用來連接到編程設(shè)備或其它設(shè)備，dp接口用來直接連接到分布式i/o。
3、S7-400
同300的區(qū)別主要在于熱啟動(wrst)這一部分，其他基本一樣。它還有一個外部的電池電源接口，當(dāng)在線更換電池時可以向ram提供后備電源。編程設(shè)備主要有pg720pg740pg760——可以理解成裝有編程軟件的手提電腦;也可以直接用安裝有step7(siemens的編程軟件)的pc來完成。而實現(xiàn)通訊(要編程首先要和plc的cpu通訊上)的要求主要在于接口：1.可以在pc上裝cp5611卡——上面有mpi口，可用電纜直接連接。2.加個pc適配器，把mpi口轉(zhuǎn)換成rs-232口后接到pc上。3.plc加cp343卡，使它具有以太網(wǎng)口。
4、西門子plc在工程中的應(yīng)用
每個自動化過程都是由許多較小的部分和子過程組成，所以工程建立的 個任務(wù)是分解子任務(wù)。而每個子任務(wù)定義了自動化系統(tǒng)要完成的硬件和軟件要求。其中硬件包括輸入/輸出數(shù)目和類型，對應(yīng)模塊序號和類型，所用機(jī)架號，cpu型號和容量，hmi系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。軟件方面主要是程序結(jié)構(gòu)，自動化過程中的數(shù)據(jù)管理，組態(tài)數(shù)據(jù)、通訊數(shù)據(jù)及程序和項目文檔。在siemens的s7中，上述工作都在項目管理(simatic管理器)，包括必須的硬件(+組態(tài))，網(wǎng)絡(luò)(+組態(tài))，所有程序和自動化解決方案的數(shù)據(jù)管理。f1在線幫助。simatic管理器管理step7項目，編寫step7用戶程序的工具，有梯形圖lad，語句表stl，和功能塊圖fbd，編程語言。利用編程器或外部編程器可以把用戶程序保存到eprom卡上。simatic管理器是一個在線/離線編輯s7對象的圖形化用戶界面，這些對象包括項目、用戶程序、快、硬件站和工具。此管理器的用戶界面中工具條和WINOOWs差不多，就是多了幾個plc菜單——顯示訪問節(jié)點、存儲器卡、 、仿真模塊。
step7項目結(jié)構(gòu)：項目中，數(shù)據(jù)以對象形式存儲，按樹型結(jié)構(gòu)組織。 級：包含項目圖表，每個項目代表和項目存儲有關(guān)的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第二級：站(如s7-300)用于存放硬件組態(tài)和模塊參數(shù)等信息，站是組態(tài)硬件的起點。s7程序文件夾是編寫程序的起點，所有s7系列的軟件均放在s7程序文件夾下，它包含程序塊文件和源文件夾。simatic的網(wǎng)絡(luò)圖表(mpi、profibus、工業(yè)以太網(wǎng))第三級和其他級：和上級對象類型有關(guān)。編程器可離線/在線查看項目——offline：編程器硬盤上的內(nèi)容;online：通過網(wǎng)線從plc讀到的內(nèi)容。
西門子S7-1200 小型可編程控制器
西門子SIMATIC S7-1200是一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單邏輯控制、高級邏輯控制、HMI 和網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù) 。
單機(jī)小型自動化系統(tǒng)的解決方案。 對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統(tǒng)，易于設(shè)計和實施。
具有支持小型運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能
新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實現(xiàn)簡單卻高度的自動化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計，功能強(qiáng)大、投資并且*適合各種應(yīng)用。
可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計，可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、的自動化解決方案的重要組成部分。
使用*集成的新工程組態(tài) SIMATICSTEP 7 Basic，并借助 SIMATIC WinCC Basic 對 SIMATIC S7-1200 進(jìn)行編程。SIMATIC STEP 7 Basic 的設(shè)計理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計理念可以使您在工程組態(tài)中實現(xiàn)效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓您的工程進(jìn)行的更加迅速。這款新軟件的體系結(jié)構(gòu)源于對未來創(chuàng)新的不斷追求，西門子在軟件開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)有很多年的經(jīng)驗，因此 SIMATIC STEP 7 的設(shè)計是以未來為導(dǎo)向的 。
SIMATIC S7-1200 系統(tǒng)有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。其中的每一種模塊都可以進(jìn)行擴(kuò)展，以*您的系統(tǒng)需要?？稍谌魏?CPU 的前方加入一個信號板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量 I/O，同時不影響控制器的實際大小?？蓪⑿盘柲K連接至 CPU 的右側(cè)，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量 I/O 容量。CPU 1212C 可連接 2 個信號模塊，CPU 1214C 、CPU1215C和CPU1217C可連接 8 個信號模塊。，所有的 SIMATIC S7-1200 CPU 控制器的左側(cè)均可連接多達(dá) 3 個通訊模塊，便于實現(xiàn)端到端的串行通訊。
西門子S7-1500可編程控制器
的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，提高生產(chǎn)效率。無論是小型設(shè)備還是對速度和準(zhǔn)確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用。SIMATICS7-1500無縫集成到TIA博途中，極大提高了工程組態(tài)的效率。
性能：沒有快，只有更快！SIMATIC S7-1500的系統(tǒng)性能極大縮短了系統(tǒng)響應(yīng)時間，進(jìn)而優(yōu)化了控制質(zhì)量并提高了系統(tǒng)性能。
處理速度：SIMATIC S7-1500 的信號處理速度更為快速，極大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。
高速背板總線：的背板總線技術(shù)采用高波特率和傳輸協(xié)議，以實現(xiàn)信號的快速處理。
通信：SIMATIC S7-1500帶有多達(dá)3個PROFINET接口。
其中，兩個端口具有相同的IP地址，適用于現(xiàn)場級通信；第三個端口具有獨立的IP地址，可集成到公司網(wǎng)絡(luò)中。
通過 PROFINET IRT，可定義響應(yīng)時間并確保高度的設(shè)備性能。
集成：無需親臨現(xiàn)場，即可通過Internet瀏覽器隨時查看CPU狀態(tài)。過程變量以圖形化方式進(jìn)行顯示，同時用戶還可以自定義網(wǎng)頁，這些都極大地簡化了信息的采集操作。
西門子S7-1500優(yōu)勢一:
它的外觀設(shè)計更人性化，選用時更容易被工程現(xiàn)場人員所接受。S7-1500模塊大小比S7-300稍大，機(jī)架類似于S7-300，前連接器安裝時具有接線位置，并提供專門的電源元件和屏蔽支架及線卡，使接線更方便，可靠性更高；尤其讓工程人員心動的是CPU上配置有LED顯示屏，可方便顯示CPU狀態(tài)和故障信息等。
西門子S7-1500優(yōu)勢二:
從硬件方面來說，S7-1500PLC的處理速度更快，聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，診斷能力和性更高，不僅可節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，而且可靠，維護(hù)簡單方便，真正成為工廠客戶和現(xiàn)場維護(hù)人員的控制器。例如，相對于S7-300/400，S7-1500 PLC采用的背板總線技術(shù)，采用高波特率和高傳輸協(xié)議，使其信號處理速度更快；S7-1500所有CPU集成1-3個PROFINET接口，可實現(xiàn)低成本快速組態(tài)現(xiàn)場級通信和公司網(wǎng)絡(luò)通信，而S7-300/400PLC只有個別型號CPU才集成有PROFINET接口；S7-1500 PLC的模塊集成有診斷功能，診斷級別為通道級，無需進(jìn)行額外編程，當(dāng)發(fā)生故障時，可快速準(zhǔn)確地識別受影響的通道，減少停機(jī)時間，這是S7-300/400PLC所的。
西門子S7-1500優(yōu)勢三：
S7-1500PLC的組態(tài)和編程效率更高，信息采集和查看更方便，這也是工程設(shè)計人員的福音。由于S7-1500PLC是無縫集成到TIA博途軟件中，無論是硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)連接和上位組態(tài)，還是軟件編程，其操作均簡單快捷。而S7-300、S7-400PLC專用組態(tài)編程軟件為經(jīng)典STEP7，上位組態(tài)軟件為WinCC，相對于TIA博途軟件，某些操作顯得繁瑣（例如對于各個程序塊需要每個單獨存盤，當(dāng)有語法錯誤時，則無法執(zhí)行保存操作）。對于S7-1500，可通過Internet瀏覽器、內(nèi)置CPU顯示屏、TIA博途和HMI設(shè)備隨時查看CPU狀態(tài)、過程變量和故障信息等，而對于S7-300/400 PLC，則沒有CPU顯示屏，信息采集和查看也沒有S7-1500PLC方便。
西門子S7-1500優(yōu)勢四：
相對于西門子S7-300、S7400PLC，西門子S7-1500PLC支持的數(shù)據(jù)類型更廣泛。S7-1500PLC的基本數(shù)據(jù)類型的長度到64位，而S7-300/400 PLC支持的基本數(shù)據(jù)類型長度為32位；S7-1500PLC支持Pointer、Any和Variant三種類型指針，S7-300/400PLC只支持前兩種。這些特點，均使S7-1500PLC的編程更加靈活。
西門子S7-1500優(yōu)勢五：
S7-1500 PLC無需使用其它模塊即可實現(xiàn)運動控制功能。通過PLCopen 技術(shù)，控制器可使用標(biāo)準(zhǔn)組件連接支持PROFIdrive 的各種驅(qū)動裝置；此外，S7-1500 PLC還支持所有CPU 變量的TRACE 功能，提高了調(diào)試效率，優(yōu)化了驅(qū)動和控制器的性能。
相對于S7-300和S7-400PLC，西門子S7-1500功能更加強(qiáng)大，相信在未來的發(fā)展中可以得到更廣泛的應(yīng)用。
CPU 314 安裝有：
可參數(shù)化的特性
可以使用 STEP 7 對 S7 的組態(tài)、屬性以及CPU的響應(yīng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：
顯示功能與信息功能
集成的通訊功能
系統(tǒng)功能
CPU 具有廣泛的系統(tǒng)功能特性，諸如：診斷、參數(shù)賦值、報警、定時和測量等。
詳細(xì)信息請參見手冊。
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6ES7314-1AG13-0AB0
當(dāng)PLC的用戶程序要保留在RAM中時，就會用到電池，電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池，電池的使用壽命通常是五年左右，電池用久了，電壓就會下降，當(dāng)其下降到不足以保證RAM中數(shù)據(jù)時，RAM中的程序就會丟失。如果用戶沒有備份程序，就會相當(dāng)麻煩。[1]
一般PLC內(nèi)部設(shè)有電池電壓檢測電路，當(dāng)電壓下降到一定程度時，PLC就會報警，提醒更換電池。PLC的使用說明書都有提供更換電池的方法。一般來 說，PLC在斷電后，因為PLC上RAM電源端接有充電電容，即使把電池去掉，電容上充電電量也足夠RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一段時間，所以如果取掉電池后在短 時間內(nèi)（通常5分鐘）再將新電池?fù)Q上去，數(shù)據(jù)是不會丟失的。
但用戶實際使用PLC的環(huán)境情況不盡相同，例如電容的容量下降，RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等，這會加快PLC斷電后電容的放電速度，從而使時間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序*。因為電源始終會 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當(dāng)然更換時亦要小心應(yīng)對，注意電池的極性以及避免短路情況發(fā)生。
是把PLC通電15分鐘（給內(nèi)部電容充電），斷電，在5分鐘內(nèi)換好新的電池，再上電試一下。
西門子PLC有帶卡的，有不帶電池的；也有帶卡的，帶電池的。程序存在MMC卡中，如果沒有存儲卡，需要電池保存程序的，更換電池時候務(wù)必注意，帶電的情況下，將舊電池取出來，然后將新電池?fù)Q上即可。
優(yōu)點編輯
可靠
PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計。例如：冗余的設(shè)計。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯率大大降低。
易操作
PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發(fā)生操作的錯誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。
靈活
PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用面拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。[2]
西門子PLC S7-300系列PLC安裝及注意事項
西門子S7-300安裝注意事項一) 輔助電源功率較小，只能帶動小功率的設(shè)備(光電傳感器等);
西門子S7-300安裝注意事項二) 一般PLC均有一定數(shù)量的占有點數(shù)(即空地址接線端子)，不要將線接上;
西門子S7-300安裝注意事項三) PLC存在I/O響應(yīng)延遲問題，尤其在快速響應(yīng)設(shè)備中應(yīng)加以注意。
西門子S7-300安裝注意事項四) 輸出有繼電器型，晶體管型(高速輸出時宜選用)，輸出可直接帶輕負(fù)載(LED指示燈等);
西門子S7-300安裝注意事項五) 輸入/斷開的時間要大于PLC掃描時間;
西門子S7-300安裝注意事項六) PLC輸出電路中沒有保護(hù)，因此應(yīng)在外部電路中串聯(lián)使用熔斷器等保護(hù)裝置，防止負(fù)載短路造成損壞PLC;
西門子S7-300安裝注意事項七) 不要將交流電源線接到輸入端子上，以免燒壞PLC;
西門子S7-300安裝注意事項八) 接地端子應(yīng)獨立接地，不與其它設(shè)備接地端串聯(lián)，接地線裁面不小于2mm2;
西門子S7-300安裝注意事項九) 輸入、輸出信號線盡量分開走線，不要與動力線在同一管路內(nèi)或捆扎在一起，以免出現(xiàn)干擾信號，產(chǎn)生誤動作;信號傳輸線采用屏蔽線，并且將屏蔽線接地;為保證 信號可靠，輸入、輸出線一般控制在20米以內(nèi);擴(kuò)展電纜易受噪聲電干擾，應(yīng)遠(yuǎn)離動力線、高壓設(shè)備等。
一、問題提出
可編程控制器技術(shù)zui主要是應(yīng)用于自動化控制工程中，如何綜合地運用前面學(xué)過知識點，根據(jù)實際工程要求合理組合成控制系統(tǒng)， 在此介紹組成可編程控制器控制系統(tǒng)的一般方法。
二、可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟
1 ．系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容
（ 1 ）擬定控制系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)條件。技術(shù)條件一般以設(shè)計任務(wù)書的形式來確定，它是整個設(shè)計的依據(jù)；
（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
（ 3 ）選定 PLC 的型號；
（ 4 ）編制 PLC 的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；
（ 5 ）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用相應(yīng)的編程語言（常用梯形圖）進(jìn)行程序設(shè)計；
（ 6 ）了解并遵循用戶認(rèn)知心理學(xué)，重視人機(jī)界面的設(shè)計，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；
（ 7 ）設(shè)計操作臺、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；
（ 8 ）編寫設(shè)計說明書和使用說明書；
根據(jù)具體任務(wù)，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。
2 ． 系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟
可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟，
1 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試的主要步驟
（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求
a ．被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。
b ．控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。
（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備
根據(jù)被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。
（ 3 ）選擇合適的 PLC 類型
根據(jù)已確定的用戶 I/O 設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的 PLC 類型，包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。
（ 4 ）分配 I/O 點
分配 PLC 的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。
（ 5 ）設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序
根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的zui核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。
（ 6 ）將程序輸入 PLC
當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機(jī)上編程時，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。
（ 7 ）進(jìn)行軟件測試
程序輸入 PLC 后，應(yīng)*行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。
（ 8 ）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試
在 PLC 軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調(diào)試，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。
（ 9 ）編制技術(shù)文件
系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖。
三、 PLC 硬件系統(tǒng)設(shè)計
1 ． PLC 型號的選擇
在作出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細(xì)了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進(jìn)行控制。
在控制系統(tǒng)邏輯關(guān)系較復(fù)雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等）、工藝流程和產(chǎn)品改型較頻繁、需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息管理（有數(shù)據(jù)運算、模擬量的控制、 PID 調(diào)節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定性、準(zhǔn)備實現(xiàn)工廠自動化聯(lián)網(wǎng)等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。
目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產(chǎn)品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實用的目的。一般選擇機(jī)型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資源的浪費。機(jī)型的選擇可從以下幾個方面來考慮。
（ 1 ）對輸入 / 輸出點的選擇
盲目選擇點數(shù)多的機(jī)型會造成一定浪費。
要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的 15 ～ 20 ％留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數(shù)。
另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點數(shù)有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ％； PLC 每個輸出點的驅(qū)動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負(fù)載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。
PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應(yīng)選擇前兩種輸出方式的 PLC 。
（ 2 ）對存儲容量的選擇
對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數(shù)乘 10 字 / 點＋輸出總點數(shù)乘 5 字 / 點來估算；計數(shù)器 / 定時器按（ 3 ～ 5 ）字 / 個估算；有運算處理時按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 ～ 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數(shù)量粗略估算。zui后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。對缺乏經(jīng)驗的設(shè)計者，選擇容量時留有裕量要大些。
（ 3 ）對 I/O 響應(yīng)時間的選擇
PLC 的 I/O 響應(yīng)時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在 2 ～ 3 個掃描周期）等。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應(yīng)時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮 I/O 響應(yīng)問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。
（ 4 ）根據(jù)輸出負(fù)載的特點選型
不同的負(fù)載對 PLC 的輸出方式有相應(yīng)的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應(yīng)選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點，如導(dǎo)通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，其負(fù)載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負(fù)載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。
（ 5 ）對在線和離線編程的選擇
離線編程示指主機(jī)和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關(guān)來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務(wù)，而不對現(xiàn)場進(jìn)行控制。編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機(jī)和編程器各有一個 CPU ，主機(jī)的 CPU 完成對現(xiàn)場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機(jī)，在下一個掃描周期主機(jī)將按新的程序?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行控制。計算機(jī)輔助編程既能實現(xiàn)離線編程，也能實現(xiàn)在線編程。在線編程需購置計算機(jī)，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應(yīng)根據(jù)需要決定。
（ 6 ）據(jù)是否聯(lián)網(wǎng)通信選型
若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯(lián)入工廠自動化網(wǎng)絡(luò)，則 PLC 需要有通信聯(lián)網(wǎng)功能，即要求 PLC 應(yīng)具有連接其他 PLC 、上位計算機(jī)及 CRT 等的接口。大、中型機(jī)都有通信功能，目前大部分小型機(jī)也具有通信功能。
（ 7 ）對 PLC 結(jié)構(gòu)形式的選擇
在相同功能和相同 I/O 點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)形式。
2 ．分配輸入 / 輸出點
一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。
分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進(jìn)行編號。
在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點。
（ 1 ）確定 I/O 通道范圍
不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 PLC 型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關(guān)操作手冊。
（ 2 ）部輔助繼電器
內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。
從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。
未分配模塊的輸入 / 輸出繼電器區(qū)以及未使用 1 ： 1 鏈接時的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排 PLC 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。
（ 3 ）分配定時器 / 計數(shù)器
PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。
7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟
7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法
在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制 PLC 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。
1. 圖解法編程
圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進(jìn)順控法。
(1) 梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制 PLC 程序。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。這種方法很容易地就可以把原繼電器控制電路移植成 PLC 的梯形圖語言。這對于熟悉繼電器控制的人來說，是zui方便的一種編程方法。
(2) 邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行過程，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系。邏輯流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程，用邏輯框圖表示出來形成系統(tǒng)的邏輯流程圖。這種方法編制的 PLC 控制程序邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關(guān)系及聯(lián)鎖條件明確。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)清楚，便于分析控制程序，便于查找故障點，便于調(diào)試程序和維修程序。有時對一個復(fù)雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編程可能覺得難以下手，則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制 PLC 應(yīng)用程序。
(3) 時序流程圖法：時序流程圖法使首先畫出控制系統(tǒng)的時序圖（即到某一個時間應(yīng)該進(jìn)行哪項控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)的程序框圖，zui后把程序框圖寫成 PLC 程序。時序流程圖法很適合于以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。
(4) 步進(jìn)順控法：步進(jìn)順控法是在順控指令的配合下設(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)雜的程序，都可以分成若干個功能比較簡單的程序段，一個程序段可以看成整個控制過程中的一步。從整個角度去看，一個復(fù)雜系統(tǒng)的控制過程是由這樣若干個步組成的。系統(tǒng)控制的任務(wù)實際上可以認(rèn)為在不同時刻或者在不同進(jìn)程中去完成對各個步的控制。為此，不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。在畫完各個步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫控制程序。
2. 經(jīng)驗法編程
經(jīng)驗法是運用自己的或別人的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計。多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序”。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的經(jīng)驗，有的是來自自己的經(jīng)驗總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。
3. 計算機(jī)輔助設(shè)計編程
計算機(jī)輔助設(shè)計是通過 PLC 編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運行文件。
7.3.2 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的步驟
在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。
1. 對系統(tǒng)任務(wù)分塊
分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務(wù)。這樣就把一個復(fù)雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便于編制程序。
2. 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖
從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動作。這個邏輯關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準(zhǔn)，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。
3. 繪制各種電路圖
繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱起來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名*，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到 PLC 的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會對 PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名*，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設(shè)計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 PLC 進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計上仍然需要謹(jǐn)慎、全面。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開關(guān)，都要一絲不茍。
4. 編制 PLC 程序并進(jìn)行模擬調(diào)試
在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。當(dāng)然可以用上述方法編程。在編程時，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時、便于閱讀、便于修改。編好一個程序塊要進(jìn)行模擬實驗，這樣便于查找問題，便于及時修改，不要整個程序完成后一起算總帳。
5. 制作控制臺與控制柜
在繪制完電器、編完程序之后，就可以制作控制臺和控制柜了。在時間緊張的時候，這項工作也可以和編制程序并列進(jìn)行。在制作控制臺和控制柜的時候要注意選擇開關(guān)、按鈕、繼電器等器件的質(zhì)量，規(guī)格必須滿足要求。設(shè)備的安裝必須注意安全、可靠。比如說屏蔽問題、接地問題、高壓隔離等問題必須妥善處理。
6. 現(xiàn)場調(diào)試
現(xiàn)場調(diào)試是整個控制系統(tǒng)完成的重要環(huán)節(jié)。任何程序的設(shè)計很難說不經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試就能使用的。只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制回路和控制程序不能滿足系統(tǒng)要求之處；只有通過現(xiàn)場調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)控制電路和控制程序發(fā)生矛盾之處；只有進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試才能zui后實地測試和zui后調(diào)整控制電路和控制程序，以適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。
7. 編寫技術(shù)文件并現(xiàn)場試運行
經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試以后，控制電路和控制程序基本被確定了，整個系統(tǒng)的硬件和軟件基本沒有問題了。這時就要全面整流技術(shù)文件，包括整理電路圖、 PLC 程序、使用說明及幫助文件。到此工作基本結(jié)束。
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