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西門子PLC的分類

德國西門子可編程序操控器在我國得到廣泛使用，如在冶金、化工、印刷生產線等范疇都有使用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包含LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網絡通訊能力，功用更強，可靠性高。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

西門子PLC編程的作業(yè)原理

當PLC投入運轉后，其作業(yè)進程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序履行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運轉期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復履行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方法順次地讀入一切輸入狀況和數(shù)據，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。輸入采樣完畢后，轉入用戶程序履行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即便輸入狀況和數(shù)據發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀況和數(shù)據也不會改變。因而，假如輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度有必要大于一個掃描周期，才干保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序履行

在用戶程序履行階段，PLC總是按由上而下的次序順次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左面的由各觸點構成的操控線路，并按先左后右、先上后下的次序對由觸點構成的操控線路進行邏輯運算，然后依據邏輯運算的成果，刷新該邏輯線圈在體系RAM存儲區(qū)中對應位的狀況；或許刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀況；或許斷定是否要履行該梯形圖所規(guī)則的特別功用指令。

即，在用戶程序履行進程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀況和數(shù)據不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或體系RAM存儲區(qū)內的狀況和數(shù)據都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序履行成果會對排在下面的但凡用到這些線圈或數(shù)據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀況或數(shù)據只能到下一個掃描周期才干對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當掃描用戶程序完畢后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU依照I/O映象區(qū)內對應的狀況和數(shù)據刷新一切的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其擺放次序不同，履行的成果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運轉成果與繼電器操控設備的硬邏輯并行運轉的成果有所區(qū)別。當然，假如掃描周期所占用的時刻對整個運轉來說能夠疏忽，那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。

西門子PLC編程中應該留意的問題：

1.中斷程序中能夠調用子程序

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累加器和邏輯倉庫式的存蓄器在中斷程序和被調用的子程序中都是共用的

2.通訊接口的中斷

PLC的串行通訊口是能夠有梯形圖或許句子表程序操控的。通訊口的這種操作形式稱為自有端口的形式。在自在的情況下，就能夠用程序界說波特率，每個字節(jié)的位數(shù)等等，在履行主程序的進程中，請求中斷，才干界說自在端口形式，使用接收和發(fā)送中斷能夠簡化程序對通訊的操控。

3.中斷程序和主程序下數(shù)據是能夠同享的

中斷程序雖說是能夠同享的，可是咱們要留意的是中斷事情中工作異步特性的因數(shù)影響，來處理同享數(shù)據的共同性問題，在中斷事情中主程序履行的任何一個當?shù)囟际怯锌赡艹尸F(xiàn)的。

4.I/O中斷

I/O中斷包含上升或下降沿中斷，通知計數(shù)器中斷和脈沖串輸出中斷。

S7-200CPU用輸入I0.0~I0.3的上升或下降產生了中斷，則發(fā)生的事情被輸入端子捕獲，這樣的上升沿或許下降可被用來指示當某個事情發(fā)生時有必要引起留意的條件。

5.時基中斷

6.中斷的優(yōu)先級和排隊

7.中斷的限制

8.中斷程序編程步驟

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產設備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機的啟停，電磁閥的開閉，產品的計數(shù)，溫度、壓力、流量的設定與控制等，而PLC技術是解決上述問題的*、最便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。下面就PLC控制系統(tǒng)設計中的問題進行探討。

1、PLC系統(tǒng)設備選型

PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可能是單個機器，機群或一個生產過程。不同型號的PLC有不同的適用范圍。根據生產工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/O點數(shù)和I/O點的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計，列出清單。適當進行內存容量的估計，確定適當?shù)牧粲杏嗔慷焕速M資源的機型(小、中、大形機器)。并且結合市場情況，考察PLC生產廠家的產品及其售后服務、技術支持、網絡通信等綜合情況，選定價格性能比較好的PLC機型。

目前市場上的PLC產品眾多，國外知名品牌有德國的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美國的GE;韓國的LG等。國產品牌有研華、研祥、合力時等。近幾年，PLC產品的價格有較大的下降，其性價比越來越高。PLC 的選型應從以下幾個方面入手。

2.1 確定PLC 控制系統(tǒng)的規(guī)模

依據工廠生產工藝流程和復雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小。可分為大、中、小三種規(guī)模。

小規(guī)模PLC控制系統(tǒng):單機或者小規(guī)模生產過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關量為主，并且I/O點數(shù)小于128 點。一般選用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產過程是復雜邏輯控制和閉環(huán)控制，I/O點數(shù)在128——512 點之間。應該選用具有模擬量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產過程是大規(guī)模過程控制、DCS系統(tǒng)和工廠自動化網絡控制，I/O點數(shù)在512點以上。應該選用具有通信聯(lián)網、智能控制、數(shù)據庫、中斷控制、函數(shù)運算的高檔PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工業(yè)現(xiàn)場總線結合實現(xiàn)工廠工業(yè)網絡的通訊和控制。

2.2 確定PLC I/O 點的類型

根據生產工藝要求，分析被控對象的復雜程度，進行I/O點數(shù)和I/O點的類型(數(shù)字量、模擬量等)統(tǒng)計，列出清單。適當進行內存容量的估計，確定適當?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費資源的機型(小、中、大型機器)。

根據PLC輸出端所帶的負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。

電磁閥的開閉、大電感負載、動作頻率低的設備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調速器的啟動/停止應采用晶體管輸出。

2.3 確定PLC編程工具

(1) 一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表(STL)編程。這種方式效率低，但對于系統(tǒng)容量小、用量小的產品比較適宜，具有體積小、價格低、易于現(xiàn)場調試等優(yōu)點。 這主要用于微型PLC的編程。

(2) 圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖(LAD)編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內就可應用自如，但該編程器價格較高,主要用于微型PLC和中檔PLC。

(3) 計算機加PLC軟件包編程 。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC 開發(fā)軟件包價格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場調試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程。

3、PLC控制系統(tǒng)的設計

PLC 控制系統(tǒng)設計包括硬件設計和軟件設計。

硬件設計是PLC控制系統(tǒng)的至關重要的一個環(huán)節(jié)，這關系著PLC控制系統(tǒng)運行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

(1) PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設計。PLC供電電源一般為AC85—240V，適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:1隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術，即變壓器的初、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點接大地，次級線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

西門子S7-400系列：

序號    定貨號    注釋
電源模塊    
1    6ES7 407-0DA02-0AA0    電源模塊(4A)
2    6ES7 407-0KA02-0AA0    電源模塊(10A)
3    6ES7 407-0KR02-0AA0    電源模塊(10A)冗余
4    6ES7 407-0RA02-0AA0    電源模塊(20A)
5    6ES7 405-0DA02-0AA0    電源模塊(4A)
6    6ES7 405-0KA02-0AA0    電源模塊(10A)
7    6ES7 405-0RA01-0AA0    電源模塊(20A)
8    6ES7 971-0BA00    備用電池
CPU    
9    6ES7 412-3HJ14-0AB0    CPU 412-3H; 512KB程序內存/256KB數(shù)據內存
10    6ES7 414-4HM14-0AB0    CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM
11    6ES7 417-4HT14-0AB0    CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM
12    6ES7 400-0HR00-4AB0    412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型中央機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS407 10A)
13    6ES7 400-0HR50-4AB0    412H 系統(tǒng)套件包括 2 個CPU、1個H型中央機架、2個電源、2個1M 存儲卡、4個同步模塊、2根同步電纜，以及4個備用電池(PS405 10A)
14    6ES7 412-1XJ05-0AB0    CPU412-1,144KB程序內存/144KB數(shù)據內存
15    6ES7 412-2XJ05-0AB0    CPU412-2,256KB程序內存/256KB數(shù)據內存

16    6ES7 414-2XK05-0AB0    CPU414-2,512KB程序內存/512KB數(shù)據內存
17    6ES7 414-3XM05-0AB0    CPU414-3,1.4M程序內存/1.4M數(shù)據內存 1個IF模板插槽
18    6ES7 414-3EM05-0AB0    CPU414-3PN/DP 1.4M程序內存/1.4M數(shù)據內存 1個IF模板插槽
19    6ES7 416-2XN05-0AB0    CPU416-2,2.8M程序內存/2.8M數(shù)據內存
20    6ES7 416-3XR05-0AB0    CPU416-3,5.6M程序內存/5.6M數(shù)據內存 1個IF模板插槽
21    6ES7 416-3ER05-0AB0    CPU416-3PN/DP 5.6M程序內存/5.6M數(shù)據內存 1個IF模板插槽
22    6ES7 416-2FN05-0AB0    CPU416F-2,2.8M程序內存/2.8M數(shù)據內存
23    6ES7 416-3FR05-0AB0    CPU416F-3PN/DP,5.6M程序內存/5.6M數(shù)據內存
24    6ES7 417-4XT05-0AB0    CPU417-4,15M程序內存/15M數(shù)據內存
內存卡    
25    6ES7 955-2AL00-0AA0    2 X 2M字節(jié) RAM
26    6ES7 955-2AM00-0AA0    2 X 4M字節(jié) RAM
27    6ES7 952-0AF00-0AA0    64K字節(jié) RAM
28    6ES7 952-1AH00-0AA0    256K字節(jié) RAM
29    6ES7 952-1AK00-0AA0    1M字節(jié) RAM
30    6ES7 952-1AL00-0AA0    2M字節(jié) RAM
31    6ES7 952-1AM00-0AA0    4M字節(jié) RAM
32    6ES7 952-1AP00-0AA0    8M字節(jié) RAM

33    6ES7 952-1AS00-0AA0    16M字節(jié) RAM
34    6ES7 952-1AY00-0AA0    64M字節(jié) RAM
35    6ES7 952-0KF00-0AA0    64K字節(jié) FLASH EPROM
36    6ES7 952-0KH00-0AA0    256K字節(jié) FLASH EPROM
37    6ES7 952-1KK00-0AA0    1M字節(jié) FLASH EPROM
38    6ES7 952-1KL00-0AA0    2M字節(jié) FLASH EPROM
39    6ES7 952-1KM00-0AA0    4M字節(jié) FLASH EPROM
40    6ES7 952-1KP00-0AA0    8M字節(jié) FLASH EPROM
41    6ES7 952-1KS00-0AA0    16M字節(jié) FLASH EPROM
42    6ES7 952-1KT00-0AA0    32M字節(jié) FLASH EPROM
43    6ES7 952-1KY00-0AA0    64M字節(jié) FLASH EPROM
開關量輸入模板    
44    6ES7 421-7BH01-0AB0    開關量輸入模塊(16點,24VDC)中斷
45    6ES7 421-1BL01-0AA0    開關量輸入模塊(32點,24VDC)
46    6ES7 421-1EL00-0AA0    開關量輸入模塊(32點,120VUC)
47    6ES7 421-1FH20-0AA0    開關量輸入模塊(16點,120/230VUC)
48    6ES7 421-7DH00-0AB0    開關量輸入模塊(16點,24V到60VUC)
開關量輸出模板    
49    6ES7 422-1BH11-0AA0    開關量輸出模塊(16點,24VDC，2A）
50    6ES7 422-1BL00-0AA0    32點輸出，24VDC,0.5A
51    6ES7 422-7BL00-0AB0    32點輸出，24VDC,0.5A,中斷
52    6ES7 422-1FH00-0AA0    16點輸出，120/230VAC，2A
53    6ES7 422-1HH00-0AA0    16點輸出，繼電器，5A