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「SIEMENS中国有限公司

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前瞻聚力，同心致远

西门子正是前行路上能共担风雨的伙伴。从一颗葡萄到一滴美酒的美妙变迁能在西门子数字化平台上全程追溯。而在2016年汉诺威博览会上，也源自西门子的前沿数字技术。

凭借**技术、全面产品线、覆盖200多个国家的全球网络、金融解决方案及灵活服务模式，西门子在电力、油气与化工、矿山与工业等领域与中国EPC企业携手前行。

截至2015年底，西门子已与中国能建、中国电建、中石油、中石化、中材集团、中集来福士等上百家中国EPC企业在近60个国家合作项目，足迹遍及六大洲。

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用于PROFIBUS 的 RS485 总线连接器，可用于连接 PROFIBUS 节点或 PROFIBUS 网络部件到PROFIBUS 总线电缆。用于将 PROFIBUS 节点连接到 PROFIBUS 总线电缆安装方便FastConnect 插头采用绝缘刺破连接技术，可确保极短的组装时间集成端接电阻 (6ES7 972-0BA30-0A0 中不具有)通过带 Sub-D 接口的连接器可以连接编程器，无需额外安装络节点

DP总线连接器可直接插入到 PROFIBUS 站或 PROFIBUS 网络组件的 PROFIBUS 接口（9 针 Sub-D 接口）中。可使用 4 个端子在插头中连接进入和离开的 PROFIBUS 电缆通过从外部清晰可见的便于接触的开关以连接总线连接器中集成的总线端接器（不适用于 6ES7 972-0BA30-0A0）。在此过程中，连接器中的进线和出线总线电缆是分开的（隔离功能）必须在 POFIBUS 网段的两端进行这种连接。

CP 5611 可在不同的软件包下操作，并且允许用户通过 PROFIBUS 和 多点式接口 （MPI） 执行编程设备功能和个人电脑的功能每一台编程器 / 个人电脑只能使用一个 CP同样，每一台 CP 也只能使用一个协（PROFIBUS DP、S7 通信或者 FDLCP 5603 作为 PROFIBUS DP 主站运行，它将过程影象（输入数据、输出数据和诊断数据）存储在双端口 RAM 内（CP 的存储区）CP 5603 的硬件独立执行与 PROFIBUS 从站的高性能数据交换。用户直接访问双端口 RAM。从站的过程数据总是一致性的，即用户从一个相同的循环周期中得到数据。DP-base 和 HARDNET-PB DP 软件的并行运行是不允许的。

该软件保证 SIMATIC S5/S7（SIMATIC S5-95U 除外）控制器通过与 STEP5/STEP7 连接的 PROFIBUS 编程。安装 CP 5603（DP-base）后可以进行于 CP 5603 的编程器/OP 通讯。 无需另外的软件包开放式通讯（发送/接收，于 FDL 接口安装好 CP 5603（DP-base）之后就可以进行发送/接收（FDL 接口），可提供数据传输、诊断和管理服务。无需另外的软件包用于实现 S7 通信的软件（HARDNET-PB S7）SIMATIC S7系统部件经过S7通讯相互进行通讯。 S7 编程接口使 PG/PC 应用程序得以存取 SIMATIC S7 系统的部件的入口。 存取SIMATIC S7数据既方便又灵活。

西门子PLC系列介绍：

S7-200 CN PLC 实用于各行各业，各种场所中的检测、监测及掌握的主动化。S7－200 CN 系列的壮大功用使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能完成庞杂掌握功用。因而S7－200CN 系列具备极高的性能\价钱比。
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SIMATIC S7-300 一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。模块化、无排风扇结构、易于实现分布式的配置、以及用户易于掌握等特点，使得S7-300 PLC在以下工业部门中实施各种控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案：

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在制造自动化和过程自动化中，对一切中、高端的运用来说，SIMATIC S7－400 都是功用**强大的PLC。 S7－400 PLC分为规范型和容错型（可配置成故障安全型） 两种。强大的体系功用和便捷的用户界面使得SIMATIC S7－400 成为各种自动化功用的显著技巧和经济性处理计划

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LOGO!-通用逻辑控制模块填补了继电器与PLC之间的技术空间，目前已发展成为模块化的标准组件产品，而且其性能亦更为优越！通过集成的8种本功能和26种特殊功能，LOGO!可以代替数以百计的开关设备，从时间继电器一直到接触器。新的模块化LOGO!能够节省控制柜的空间，需要的附件更少从而进一步降低库存量，并且根据您的任务需求，可随时进行灵活扩展。因此，LOGO!不仅节约成本费用，而且能缩短工程时间达70%。LOGO!安装方便，几乎不需任何接线，编程也极其简单。更加值得一提的是，LOGO!有很好的抗振性和很高的电磁兼容性(EMC)，完全符合工业标准，能够应用于各种气候条件。LOGO!达到了B级无线电干扰抑制指标并通过了所有必需的国际认证，因此，LOGO!得以在全**范围内广泛应用！

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MICROMASTER 440 是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列有多种型号，额定功率范围120W 到200kW 恒定（转矩CT 控制方式），或者可达250kW （可变转矩VT控制方式），供用户选用。本变频器由微处理器控制，并采用具有现代**技术水平的绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护MICROMASTER 440 具有缺省的工厂设置数，它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MICROMASTER 440 具有全面而完善的控制功能，在设置相关参数以后，它也可用于更高级的电动机控制系统。MICROMASTER 440 既可用于单机驱动系统，也可集成到‘自动化系统’中。

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SIMATIC 人机界面产品真正满足不同用户的个性化需求，使您完美监控生产进程，保证您的机器和工厂时刻处于优化的高效运行状态。

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随着生产过程的日益复杂，生产机器和系统需要完成的控制任务更加多样。简化这种日益增长的复杂性是我们开发每件HMI 新产品的主要目标。开放的，标准化的硬件和软件接口使我们的产品遍及**各个角落。

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从简单的按钮面板到生产过程可视化监控系统，SIMATIC HMI全系列产品满足各种应用场合，包括个性化定制解决方案

图形介绍：

西门子电子手轮型号：
6FX2007-1AB00  6FX2007-1AB01  6FX2007-1AB02  6FX2007-1AB03  6FX2007-1AB10  6FX2007-1AB11
6FX2007-1AB12  6FX2007-1AB13  6FX2007-1AC00  6FX2007-1AC01  6FX2007-1AC02  6FX2007-1AC03
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6FC9320?5DM00  6FC9320-5DE02  6FC9320-5DH01  6FX2007-1AA00

PCI104 接口卡，自带微处理器，用于将带有 PC/104Plus 接口的嵌入式系统连接到 PROFIBUS（传输速率高达 12 Mbit/s）功能与 CP 5613 A2 兼容通讯服务：1.PROFIBUS DP 1 级和 2 级主站或 DP 从站，符合 IEC 61158/61784 标准2.带 STEP 5 和 STEP7 的编程器/OP 通讯3.通过 S7-5613 软件包进行 S7 通讯4.开放式通讯（发送/接收）基于 FDL 接口5.PROFIBUS FMS 符合 IEC 61158/61784 标准，带有 FMS-5613 软件包6.用于模块安装，调试和操作的宽范围诊断功能7.减轻主机 CPU 负载的事件和筛选机制8.多达三个通讯处理器可多协议操作和并行操作9.相应的 OPC 服务器和组态工具都包含在通讯软件的供货范围内10.基于 Linux 的开发工具包带有集成至“非 Windows”操作环境中的驱动源PCI 卡（通用键 5 V/3.3 V），自身带微处理器，用于将 PC 和 SIMATIC 编程器/PC 连接到 PROFIBUS，**高速度 12 Mbit/s使用 CP 5613 A2，可以连接带有 PCI 插槽的 SIMATIC PG/PC 到光学 PROFIBUS。CP 5613 A2 为 PC 上的控制任务提供高性能的支持（基于 PC 机的控制，数字控制，机器人控制）。当 CP 5613 A2 用作 DP 主站、DP 从站或应用在 PROFIBUS DP 上的编程器1）FMS-5613 **多支持两个 CP 5613 A2/5614 A2。CP 5613 A2 作为 PROFIBUS DP 主站运行，它将过程映象（输入数据、输出数据和诊断数据）存储在 DP-RAM 内（CP 的存储区）。 CP 5613 A2 硬件独立地和 PROFIBUS 从站进行高性能的数据交换。 用户直接访问双端口 RAM。 从站的过程数据总是一致的，例如用户从同一个 DP 循环获得数据
DP-base 和 DP5613 软件的并行运行是不允许的CP 5613 A2 作为 1 类 DP 主站运行，符合 IEC 61158/EN 50170 标准，并可完全独立地处理分布式站（DP 从站）的数据通讯。以固定的，重复地报文循环，中央控制器与 DP 从站（例如 ET 200S）交换信息。 DP编程接口（DP Lib，DLL）为PC编程器提供传输数据的功能调用。 此外，DP接口提供SYNC和FREEZE以及从站的起动和释放等功能。主站 Class 1 的 DP 功能扩展，支持非循环“读”和“写”功能（DS_READ，DS_WRITE）以及和循环数据并行执行的报警确认（ALARM_ACK）。与循环测量值相比、非循环传输的数据（例如参数化数据）不经常变动，与**循环的有用数据传输相比较，它以较低的优先级发送。 主站中的中断确认，保证了从 DP 从站来的中断的可靠传输。DP-base和DP -5613软件的并行运行是不允许的。基于 FDL 接口 的发送/接收，安装 CP 5613 A2（DP-base）后，就可以为数据传送、诊断和管理提供服务。无需另外的软件包。
The CP 5613 A3 is operated as a PROFIBUS DP master module that stores the process image (input/output and diagnostic data) in the dual-port RAM (memory area on the CP). High-performance data transfer to and from the PROFIBUS slaves is performed autonomously by the hardware of the CP 5613 A3. The user accesses the dual-port RAM directly.CP 5611 A2 可在不同的软件包下进行操作，并允许用户通过 PROFI-BUS 和多点接口(MPI)执行编程设备的功能和 PC 函数。CP 5512 可在不同的软件包下进行操作，并允许用户通过 PROFI-BUS 和多点接口(MPI)执行编程设备的功能和 PC 函数。

每台 PG/PC/笔记本电脑上只能使用一个 CP。 每个CP 只能使用一个相同的协议 (PROFIBUS DP， S7 通信或者 FDL)。The CP 5612 permits the connection of programming devices (PGs) and PCs to PROFIBUS and to the multipoint interface (MPI) of the SIMATIC S7:The CP 5612 is operated under various software packages and offers the user the opportunity of performing functions of the programming devices and PCs by means of PROFIBUS and the multipoint interface (MPI).only one CP can be used per PG or PC. Similarly only one protocol (PROFIBUS DP, S7 communication or FDL) can be used per CP.CP 5621 可在各种软件包中运行，它可使用户通过 PROFIBUS 和多点接口 (MPI) 来执行编程设备与 PC 的功能。每台编程器或PC上只能使用一个通讯处理器。每个CP 只能使用一个相同的协议 (PROFIBUS DP， S7 通讯或者 FDL)。CP 5611 可在不同的软件包下操作，并且允许用户通过 PROFIBUS 和 多点式接口 （MPI） 执行编程设备功能和个人电脑的功能。

西门子数控：611U、伺服系统6FC、6FX、6SN、6FM西门子伺服电机：1FT6、1FK6、1FK7、1PH7、1PH4系列伺服电机，1LA,1LG系列普通电机、1FN、1FW、1FE、1FL等西门子直流调速备件、西门子变频器备件、大型传动备件（晶闸管、可控硅、EUPEC、IGBT、电容、电阻、风机等）6RA70、6SE70、6RY、6SY7、6SY8、6SE6、6QA 、6QM、6SG、FZ、BSM、7VV、6SL等

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用PLC构成交通灯控制系统梯形图举例

一、控制系统实现目标 

用PLC构成交通灯控制系统 

                  图1  交通灯控制示意图

 

二、控制要求及IO分配

 1．控制要求

起动后，南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。1s后，南北车灯即乙亮。南北绿灯亮了25s后闪亮，3s后熄灭，同时乙灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。                                    

2．I/O分配

 

 

三、交通灯控制语句表

 

 

四、交通灯控制梯形图

 

S7-200的扩展配置2 由CPU224组成的扩展

S7-200的扩展配置是由S7-200的基本单元和扩展模块组成。其扩展模块的数量受两个条件约束：一个是基本单元能带扩展模块的数量；另一个是基本单元的电源承受扩展模块消耗DC5V总线电流的能力。

编址举例

CPU224组成的扩展

由CPU224组成的扩展配置可以由CPU224基本单元和**多7个扩展模块组成，CPU224可以向扩展单元提供的DC5V电流为660mA。

例：若扩展单元为4个16DI/16DO继电器输出EM223模块和2个8DI的EM221模块组成。查得：EM223继电器输出模块耗DC5V总线电流为150 mA，EM221模块耗DC5V总线电流为30 mA，总消耗电流为660 mA，等于CPU222可以提供DC5V的电流，所以这种配置还是可行的。

CPU224	EM223	EM223	EM223	EM223	EM221	EM221
I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 Q0.2 I0.3 Q0.3 I0.4 Q0.4 I0.5 Q0.5 I0.6 Q0.6 I0.7 Q0.7 I1.1 Q1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5	I2.0 Q2.0 I2.1 Q2.1 I2.2 Q2.2 I2.3 Q2.3 I2.4 Q2.4 I2.5 Q2.5 I2.6 Q2.6 I2.7 Q2.7 I3.0 Q3.0 I3.1 Q3.1 I3.2 Q3.2 I3.3 Q3.3 I3.4 Q3.4 I3.5 Q3.5 I3.6 Q3.6 I3.7 Q3.7	I4.0 Q4.0 I4.1 Q4.1 I4.2 Q4.2 I4.3 Q4.3 I4.4 Q4.4 I4.5 Q4.5 I4.6 Q4.6 I4.7 Q4.7 I5.0 Q5.0 I5.1 Q5.1 I5.2 Q5.2 I5.3 Q5.3 I5.4 Q5.4 I5.5 Q5.5 I5.6 Q5.6 I5.7 Q5.7	I6.0 Q6.0 I6.1 Q6.1 I6.2 Q6.2 I6.3 Q6.3 I6.4 Q6.4 I6.5 Q6.5 I6.6 Q6.6 I6.7 Q6.7 I7.0 Q7.0 I7.1 Q7.1 I7.2 Q7.2 I7.3 Q7.3 I7.4 Q7.4 I7.5 Q7.5 I7.6 Q7.6 I7.7 Q7.7	I8.0 Q8.0 I8.1 Q8.1 I8.2 Q8.2 I8.3 Q8.3 I8.4 Q8.4 I8.5 Q8.5 I8.6 Q8.6 I8.7 Q8.7 I9.0 Q9.0 I9.1 Q9.1 I9.2 Q9.2 I9.3 Q9.3 I9.4 Q9.4 I9.5 Q9.5 I9.6 Q9.6 I9.7 Q9.7	I10.0 I10.1 I10.2 I10.3 I10.4 I10.5 I10.6 I10.7	I11.0 I11.1 I11.2 I11.3 I11.4 I11.5 I11.6 I11.7

的软件系统组成（图）

  由图1可见，PLC实质上是一种工业控制用的专用计算机。PLC系统也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。其软件主要有以下几个逻辑部件： 

（1）继电器逻辑

为适应电气控制的需要，PLC为用户提供继电器逻辑，用逻辑与或非等逻辑运算来处理各种继电器的连接。PLC内部有储单元有“1”和“0”两种状态，对应于“0N”和“0FF”两种状态。因此PLC中所说的继电器是一种逻辑概念的，而不是真正的继电器，有时称为“软继电器”。这些“软继电器”与通常的继电器相比有以下特点：

①体积小、功耗低

②无触点、速度快、寿命长

③有无数个触点，使用中不必考虑接点的容量

PLC一般为用户提供以下几种继电器（以FX2N系列PLC为例）：

输入继电器（X）：把现场信号输入PLC，同时提供无限多个常开、常闭触点供用户编程使用。在程序中只有触点没有线圈，信号由外部信号驱动。编号采用八进制，分别为X000—X007，X010-X017等。

输出继电器（Y）：具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，对应物理元件有继电器、晶闸管和晶体管。外部信号不能直接驱动，只能在程序中用指令驱动。编号采用八进制，分别为Y000—Y007，Y010-Y017等。

内部继电器（M）：与外界没有直接联系，仅作运算的中间结果使用。有时也称为辅助继电器或中间继电器。和输出继电器一样，只能由程序驱动。每个辅助继电器有无限多对常开、常闭触点，供编程使用。地址号按十进制分配，通用型辅助继电器有M0-M499共500点，保持型辅助继电器有M500-M1023共524点，特殊型辅助继电器有M8000-M8255共157点。

(2)定时器逻辑

PLC一般采用硬件定时中断，软件计数的方法来实现定时逻辑功能，定时器一般包括：

定时条件：控制定时器操作。

定时语句：指定所使用的定时器，给出定时设定值。

定时器的当前值：记录定时时间。

定时继电器：定时器达到设定的值时为“1“（0N）状态，未开始定时或定时未达到设定值时为“0”（0FF）状态。

其逻辑功能如下表所示:

 

定时器：T

a.功能：该元件是定时用的，范围为0.001～32.767（1ms定时器）秒、0.01～327.67秒（10ms定时器）、0.1～3276.7秒（100ms定时器）。元件范围按十进制分配如下：

                            T246～T249：1ms定时器

                            T200～T245：10ms定时器

                            T0～T199：100 ms定时器

b.举例：

①梯形图：

 

  ②程序清单

LD      X000

OUT  T0  K123

LD  T0

OUT  y000

END

③波形图

(3)计数器逻辑

PLC为用户提供了若干计数器，它们是由软件来实现的，一般采用递减计数，一个计数器有以下几个内容：

计数器的复位信号R

计数器的计数信号（CP单位脉冲）

计数器设定值的记忆单元

计数器当前计数值单元

计数继电器，计数器计数达到设定值时为0N，复位或未到计数设定值时为0FF。

其逻辑功能如下表：

 

（4）计数器：C

a.功能：该元件完成记数功能。内部计数用的16位向上计数器（1～32767）和计数旋转编码器的输出等用的32位高速（向上、向下）计数器（-2，147，483648～+2，147，483，647）。该元件范围按十进制分配如下：

16位向上计数器：

C0～C99：一般用（非停电保持）；

C100～C199：保存用（停电保持）；

32位向上、向下高速计数器：

C200～C219：一般用（非停电保持）； C220～C234：保存用（停电保持）；

b.举例：①梯形图：

 

②程序清单：

            LD  X000

RST C0

LD  X001

OUT  C0  K5

LD  C0

OUT  Y000

            END

 

③波形图：

PLC除能进行位运算外，还能进行字运算。PLC为用户提供了若干个数据寄存器，以存储有效数据。

西门子PLCBCD码与整数的转换指令举例

  BCD码与整数之间的转换的指令

LAD
STL	BCDI  OUT	IBCD  OUT
操作数及数据类型	IN ：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, AC, 常量 OUT：VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AC IN/OUT数据类型：字
功能及 说明	BCD-I指令将二进制编码的十进制数IN转换成整数，并将结果送入OUT指定的存储单元。IN的有效范围是BCD码 0至9999	I-BCD指令将输入整数IN转换成二进制编码的十进制数，并将结果送入OUT指定的存储单元。IN的有效范围是0至9999
ENO=0的错误条件	0006   间接地址，SM1.6 无效BCD数值，SM4.3  运行时间      文章来自PLC之家pcl100.com

注意：（1）数据长度为字的BCD格式的有效范围为：0～9999（十进制），0000～9999（十六进制）0000 0000 0000 0000～1001 1001 1001 1001（BCD码）。

（2）指令影响特殊标志位SM1.6（无效BCD）。

（3）在表5-10的LAD和STL指令中，IN和OUT的操作数地址相同。若IN和OUT操作数地址不是同一个存储器，对应的语句表指令为： MOV  IN  OUT 

                                             BCDI  OUT  

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，而PLC技术是解决上述问题的**有效、**便捷的工具，因此PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。下面就PLC工业控制系统设计中的问题进行探讨。 

2 PLC系统设备选型 

PLC**主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。不同型号的PLC有不同的适用范围。根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。 

目前市场上的PLC产品众多，国外**品牌有德国的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美国的GE;韩国的LG等。国产品牌有研华、研祥、合力时等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高。PLC 的选型应从以下几个方面入手。 

2.1 确定PLC 控制系统的规模 

依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。 

小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程，控制过程主要是条件、顺序控制，以开关量为主，并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。 

中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制，I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。 

大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制，I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的**PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。 

2.2 确定PLC I/O 点的类型 

根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型（小、中、大型机器）。 

根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。 

电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备，PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。 

2.3 确定PLC编程工具 

（1） 一般的手持编程器编程。 手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表（STL）编程。这种方式效率低，但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜，具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。 

（2） 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图（LAD）编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。 

（3） 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是效率**高的一种方式，但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试，主要用于中**PLC系统的硬件组态和软件编程。 

3 PLC控制系统的设计 

PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。 

3.1 PLC控制系统的硬件设计 

硬件设计是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。 

（1） PLC控制系统的输入电路设计。PLC供电电源一般为AC85—240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1:1隔离变压器等）;隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC 输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。 

PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。 

（2） PLC控制系统的输出电路设计。依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用晶体管输出，它适应于高频动作，并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应**继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。 

如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。 

当PLC扫描频率为10次／min 以下时，既可以采用继电器输出方式，也可以采用PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器（SSR），再驱动负载。 

对于两个重要输出量，不仅在PLC内部互锁，建议在PLC外部也进行硬件上的互锁，以加强PLC系统运行的安全性、可靠性。 

对于常见的AC220V交流开关类负载，例如交流接触器、电磁阀等，应该通过DC24V微小型中间继电器驱动，避免PLC的DO接点直接驱动，尽管PLC手册标称具有AC220V交流开关类负载驱动能力。 

（3） PLC控制系统的抗干扰设计。随着工业自动化技术的日新月异的发展，晶闸管可控整流和变频调速装置使用日益广泛，这带来了交流电网的污染，也给控制系统带来了许多干扰问题，防干扰是PLC控制系统设计时必须考虑的问题。一般采用以下几种方式: 

隔离:由于电网中的高频干扰主要是原副边绕组之间的分布电容耦合而成，所以建议采用1:1超隔离变压器，并将中性点经电容接地。 

屏蔽:一般采用金属外壳屏蔽，将PLC系统内置于金属柜之内。金属柜外壳可靠接地，能起到良好的静电、磁场屏蔽作用，防止空间辐射干扰。 

布线:强电动力线路、弱电信号线分开走线，并且要有一定的间隔;模拟信号传输线采用双绞线屏蔽电缆。 

3.2 PLC 控制系统的软件设计 

在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的**关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。 

（1） PLC控制系统的程序设计思想。由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。 

基本程序:既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序;依据计算机程序的设计思想，基本程序的结构方式只有三种:顺序结构、条件分支结构和循环结构。 

模块化程序:把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，**后组合成一个完成总任务的完整程序。这种方法叫做模块化程序设计。我们建议经常采用这种程序设计思想，因为各模块具有相对独立性，相互连接关系简单，程序易于调试修改。特别是用于复杂控制要求的生产过程。 

（2） PLC控制系统的程序设计要点。PLC控制系统I/O分配，依据生产流水线从前至后，I/O点数由小到大;尽可能把一个系统、设备或部件的I/O信号集中编址，以利于维护。定时器、计数器要统一编号，不可重复使用同一编号，以确保PLC工作运行的可靠性。 

程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位（不是I/O位），也要统一编号，进行分配。 

在地址分配完成后，应列出I/O分配表和内部继电器或者中间标志位分配表。 
彼此有关的输出器件，如电机的正/反转等，其输出地址应连续安排，如Q2.0/Q2.1等。 

（3） PLC控制系统编程技巧。PLC程序设计的原则是逻辑关系简单明了，易于编程输入，少占内存，减少扫描时间，这是PLC 编程必须遵循的原则。下面介绍几点技巧。 
PLC各种触点可以多次重复使用，无需用复杂的程序来减少触点使用次数。 

同一个继电器线圈在同一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易引起误动作，在程序中尽量要避免线圈重复使用。如果必须是双线圈输出，可以采用置位和复位操作（以S7-300为例如SQ4.0或者 RQ4.0）。 

如果要使PLC多个输出为固定值 1 （常闭），可以采用字传送指令完成，例如 Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同时都为1，可以使用一条指令将十六进制的数据0A9H直接传送QW2即可。 

对于非重要设备，可以通过硬件上多个触点串联后再接入PLC输入端，或者通过PLC编程来减少I/O点数，节约资源。例如:我们使用一个按钮来控制设备的启动/停止，就可以采用二分频来实现。 

模块化编程思想的应用:我们可以把正反自锁互锁转程序封装成为一个模块，正反转点动封装成为一个模块，在PLC程序中我们可以重复调用该模块，不但减少编程量，而且减少内存占用量,有利于大型PLC 程序的编制。 

4 PLC控制系统程序的调试 

PLC控制系统程序的调试一般包括I/O端子测试和系统调试两部分内容，良好的调试步骤有利于加速总装调试的过程。 

4.1 I/O端子测试 

用手动开关暂时代替现场输入信号，以手动方式逐一对PLC输入端子进行检查、验证，PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常;反之，应检查接线或者是I/O点坏。 

我们可以编写一个小程序，在输出电源良好的情况下，检查所有PLC输出端子指示灯是否全亮。PLC输入端子的指示灯点亮，表示正常。反之，应检查接线或者是I/O点坏。 

4.2 系统调试 

系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于PLC中，运行PLC进行调试。将PLC与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。 

把PLC控制单元的工作方式设置为“RUN”开始运行。反复调试消除可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行: 

（1） 对每一个现场信号和控制量做单独测试; 
（2） 检查硬件/修改程序; 
（3） 对现场信号和控制量做综合测试; 
（4） 带设备调试; 
（5） 调试结束。 

5 结束语 

PLC控制系统的设计是一个步骤有序的系统工程，要想做到熟练自如，需要反复设计和实践。本文是PLC控制系统的设计和实践经验的总结，在实际应用中具有良好的效果。

S7-200 CPU22X 系列PLC I/O 点数扩展和编址

S7-200 CPU22X 系列的每种主机所提供的本机I/O点的I/O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块。如图所示，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I/O链中所处的位置。输入与输出模块的地址不会冲突，模拟量控制模块地址也不会影响数字量。

    编址方法是同样类型输入或输出点的模块在链中按所处的位置而递增，这种递增是按字节进行的，如果CPU或模块在为物理I/0点分配地址时未用完一个字节，那些未用的位也不能分配给I/O链中的后续模块。

    例如，某一控制系统选用CPU224，系统所需的输入／输出点数为：数字量输入24点、数字量输出20点、模拟量输入6点和模拟量输出2点。

本系统可有多种不同模块的选取组合，并且各模块在I/O链中的位置排列方式也可能有多种，图2所示为其中的一种模块连接形式。表1所示为其对应的各模块的编址情况。

    表1  各模块的编址

● 同类型输入或输出的模块按顺序进行编制。 
● 数字量模块总是保留以8位（1个字节）递增的过程映象寄存器空间。如果模块没有给保留字节中每一位提供相应的物理点，那些未用位不能分配给I/O链中的后续模块。对于输入模块，这些保留字节中未使用的位会在每个输入刷新周期中被清零。
● 模拟量I/O点总是以两点递增的方式来分配空间。如果模块没有给每个点分配相应的物理点，则这些I/O点会消失并且不能够分配给I/O链中的后续模块。

S7-200 CPU 22X 的输入/输出接口

S7-200主机配置的输入接口是数字信号输入接口。为了提高抗干扰能力，输入接口均有光电隔离电路，即由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。

    S7-200主机配置的输出接口通常是继电器和晶体管输出型。继电器输出型为有触点输出，外加负载电源既可以是交流，也可以是直流。CPU 226 AC/DC/继电器输出的CPU外围接线图如图所示。

CPU 226 AC/DC/继电器输出的CPU外围接线图

7-200系列PLC数字量I/O扩展模块

 

西门子PLC模块6ES7 331-7PF01-0AB0

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