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    SIEMENS 脈晟電氣設備（上海）有限公司（西門子授權一級代理商）

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SIEMENS 可編程控制器

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西門子可編程控制器應用設計與調試的主要步驟
（ 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械、電氣設備、生產線或生產。
b ．控制要求主要指控制的基本、應完成的、自動工作循環的組成、必要的保護和聯鎖等。對較復雜的控制，還可將控制任務分成幾個部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調試。
（ 2 ）確定 I/O 設備
根據被控對象對 PLC 控制的功能要求，確定所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、傳感器等，常用的輸出設備有繼電器、器、指示燈、電磁閥等。
（ 3 ）選擇的 PLC 類型
根據已確定的用戶 /O 設備，統計所需的輸入和輸出的點數，選擇的 PLC 類型，包括機型的選擇、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。接著九可以進行 PLC 程序設計，同時可進行控制柜或操作臺的設計和現場施工。
（ 5 ）設計應用梯形圖程序
根據工作功能圖表或狀態流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用設計的核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐。
（ 6 ）將程序輸入 PLC
當使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。
（ 7 ）進行
程序輸入 PLC 后，應*行工作。因為在程序設計中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現場設備上去之前，必需進行，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。
（ 8 ）應用整體調試
在 PLC 軟硬件設計和控制柜及現場施工完成后，就可以進行整個的聯機調試，如果控制是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然后再進行整體調試；如果控制程序的步序較多，則可*行分段調試，然后再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。
（ 9 ）編制技術文件
技術文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細表、 PLC 梯形圖。

西門子說明書

西門子PLC的組成
程序由PLC制造廠商設計編寫的，并存入PLC的存儲器中，用戶不能直接讀寫與更改。程序一般包括診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監控程序等。
 PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言，根據控制要求編制的程序。在PLC的應用中，重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實現控制目的。由于PLC是專門為工業控制而的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術人員，為了他們的習慣和能力，PLC的主要編程語言采用比計算機語言相對簡單、易懂、形象的語言。
 PLC編程語言是多種多樣的，對于不同生產廠家、不同系列的PLC產品采用的編程語言的表達也不相同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達的編程語言，如語句表等；二是采用圖形符號表達編程語言，如梯形圖等。
    以下簡要介紹幾種常見的PLC編程語言。
   1.梯形圖語言
  梯形圖語言是在電器控制中常用的器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，繼承了電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用廣泛的PLC的編程語言，是PLC的編程語言。
如圖1所示是的電器控制線路圖和PLC梯形圖。

• 一、輸入輸出（I/O）點數的估算
      I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再10%～20%的可擴展
      余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。
      二、存儲器容量的估算
      存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。
      存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數（16位為一個字），另外再按此數的25%考慮余量。
      三、控制功能的選擇
      該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。
      (一)運算功
      簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他運算功能。隨著開放的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。
      (二)控制功能
      控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。
      (三)通信功能
      大中型PLC應支持多種現場總線和通信協議（如TCP/IP），需要時應能與工廠網（TCP/IP）相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信，應是開放的通信網絡。
      PLC的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業以太網、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合，通信距離應裝置實際要求
      PLC的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC的通信網絡主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網絡；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網絡；3）PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；4）PLC網絡（各廠商的PLC通信網絡）。
      為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業以太網）通信處理器。
•  (四)編程功能
      離線編程：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程可成本，但使用和調試不方便。在線編程：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種成本較高，但調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。
      五種化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結構文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其（IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以特殊控制的控制要求。

• 目前，PLC在已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類：

  　　1.開關量邏輯控制

  　　取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機***及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

  　　2.工業過程控制

  　　在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量（即模擬量），PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

  　　3.運動控制

  　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

  　　4.數據處理

  　　PLC具有數***算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

  　　5.通信及聯網

  　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。