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PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關操作手冊。

7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設計方法及步驟

7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設計的方法

在了解了 PLC 程序結(jié)構之后，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。

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圖解法編程

圖解法是靠畫圖進行 PLC 程序設計。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，反應輸入與輸出的關系。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系及聯(lián)鎖條件明確。邏輯流程圖會使整個程序脈絡清楚，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（即到某一個時間應該進行哪項控制的控制時序圖），再根據(jù)時序關系畫出對應的控制任務的程序框圖，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的控制系統(tǒng)的編程方法。

(4) 步進順控法：步進順控法是在順控指令的配合下設計復雜的控制程序。一般比較復雜的程序，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)控制的任務實際上可以認為在不同時刻或者在不同進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 中增加了步進順控指令。在畫完各個步進的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進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)驗進行設計。多數(shù)是設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計經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。

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S7-400 是 SIMATIC 控制器家族能強大的 PLC。它可以成功實現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，其主要特點是具有模塊化的結(jié)構并擁有性能儲備。

S7-400

• 中端性能范圍內(nèi)功能強大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務的解決方案
• 全面的模塊和各種性能等級 CPU 可針對具體自動化任務進行調(diào)整
• 可實現(xiàn)分布式結(jié)構，適用十分靈活
• 連接方便
• 通信和聯(lián)網(wǎng)功能
• 操作方便，設計簡單，不含風扇
• 任務增加時可順利擴展
• 多重計算：
  多個 CPU 在一個 S7-400 中央控制器中同時運行。
  多重計算功能可對 S7-400 的總體性能進行分配。例如，可將復雜的技術任務（如開環(huán)控制、計算或通信）進行拆分并分配給不同的 CPU?？梢詾槊總€ CPU 分配自己的 I/O。
• 模塊化：
  通過功能強大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務的通信線路、一條用于高性能等距運動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場總線。另外，還可以實現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
• 工程組態(tài)和診斷：
  結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對 S7-400 進行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

S7-400H

• 具有冗余設計的高可用性自動化系統(tǒng)。
• 用于具有很高故障安全要求的應用：
  重新啟動成本很高、停產(chǎn)代價高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護選項較少的過程。
• 冗余設計的集能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標準可用性的 I/O：單側(cè)配置
• 熱后備：發(fā)生故障時，自動切換到備用設備。
• 包含 2 個單獨機架或一個分隔式中央機架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動化系統(tǒng)，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關標準的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過冗余設計來實現(xiàn)容錯
• 不對安全相關 I/O 進行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實現(xiàn)安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關應用的標準模塊也可以在自動化系統(tǒng)中使用
• 隔離模塊用于在一個 ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標準模塊。

應用

S7-400

SIMATIC S7-400 是中端性能范圍內(nèi)功能強大的 PLC。

SI能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務的理想解決方案。

SIMATIC S7-400 的應用領域包括：

• 汽車工業(yè)，如裝配線
• 機械設備制造，包括機械設備制造
• 倉儲技術
• 鋼鐵工業(yè)
• 樓宇管理系統(tǒng)
• 發(fā)電和配電
• 造紙和印刷領域
• 木材加工
• 食品和飲料領域
• 過程工程，如水務和污水處理
• 化工和石化領域
• 儀表和控制
• 包裝機械
• 制藥工業(yè)

由于具有多種性能等級的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動化任務。

任務擴展時，可通過附加模塊隨時對控制器進行擴展，成本不會很高。

SIMATIC S7-400 是一種通用控制器：

• 具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有*的工業(yè)適用性。
• 可以帶電連接和斷開各模塊。

S7-400H

在自動化技術的許多領域中，對自動化系統(tǒng)的可用性（從而故障安全性）的需求在不斷提高。在許多領域中，設備停機會產(chǎn)生*的成本。此時，只有冗余系統(tǒng)才能滿足可用性要求。

容錯型 SIMATIC S7-400H 即能滿足這些要求。即使在一個或多個故障導致控制器的部件出現(xiàn)故障時，也能繼續(xù)運行。通過以這種方式實現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應用領域：

• 控制器發(fā)生故障后重啟會產(chǎn)生很高費用的過程（通常在過程工業(yè)中）。
• 停產(chǎn)的代價十分高昂的過程。
• 涉及貴重材料的過程（例如在制藥工業(yè)中）。
• 無人監(jiān)視的應用
• 涉及較少維護人員的應用

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障安全自動化系統(tǒng)可在安全要求較高的工廠中使用。它可對立即停機不會給人員或環(huán)境帶來危險的過程進行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設計：

• S7-400F：
  故障安全自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，生產(chǎn)過程會切換到安全狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH：
  故障安全和高可用性自動化系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產(chǎn)過程。

通過另外使用標準模塊，可以建立一個全集成控制系統(tǒng)，可在非安全相關和安全相關任務共存的工廠環(huán)境中使用?？梢允褂孟嗤臉藴使ぞ邔φ麄€工廠進行組態(tài)和編程。

西門子S7-300 PLC是模塊式的PLC，它由以下幾個部分組成：

(1)中央處理單元(CPU) 

各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入/輸出點，浙江銷售西門子S7-400功能模塊，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式開關、24V電源端子、電池盒與存儲器模塊盒(有的CPU沒有)。

(2)負載電源模塊(PS) 

負載電源模塊用于將AC220V電源轉(zhuǎn)換為DC24V電源，供CPU和I/0模塊使用。額定輸出電流有2A、5A和10A 3種，過載時模塊上的LED閃爍。

(3)信號模塊(SM)

信號模塊是數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊的總稱，它們使不同的過程信號電壓或電流與PLC內(nèi)部的信號電平匹配：信號模塊主要有數(shù)字量輸入模塊SM321和數(shù)字量輸出模塊SM322。模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、DC4-20mA和DC0-1OV等多種不同類型和不同量程的模擬信號。每個模塊上有一個背板總線連接器，現(xiàn)場的過程信號連接到前連接器的端子上。

（4）功能模塊（FM）

功能模塊主要用于對實時性和存儲容量要求高的控制任務，如計數(shù)器模塊、快速/慢速進給驅(qū)動位置控制模塊、電子凸輪控制器模塊、步進電動機定位模塊、伺服電動機定位模塊、未定和連續(xù)路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標識系統(tǒng)的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。

（5）通信處理器（CP）

通信處理器用于PLC之間、PLC與計算機和其他智能設備之間的通信，可以將PLC接入PROFIBUS-DP、AS-i和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實現(xiàn)點對點通信等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負擔，并減少用戶對通信的編程工作。

（6）接口模塊（IM）

接口模塊用于多機架配置時鏈接主機架（CR）和擴展機架（ER）。S7-300通過分布式的主機架和3個擴展機架，最多可以配置32個信號模塊、功能模塊和通信處理器。

（7）導軌

鋁質(zhì)導軌用來固定和安裝S7-300上述的各種模塊。