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設計步驟框圖

1．根據生產的工藝過程分析控制要求。如需要完成的動作(動作順序、動作條件、必須的保護和連鎖等)、操作方式(手動、自動、連續、單周期、單步等)。

2．根據控制要求確定系統控制方案。

3．根據系統構成方案和工藝要求確定系統運行方式。

4．根據控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設備，據此確定PLC的I／0點數。

5．選擇PLC。分配PLC的I／O點，設計I／O連接圖

6．進行PLC的程序設計，同時可進行控制臺(柜)的設計和現場施工。

7．聯機調試。如不滿足要求，再返回修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。

8．編制技術文件。交付使用。

一應用系統總體方案設計

1．PLC控制系統類型

F由PLC構成的單機控制系統。

F由PLC構成的集中控制系統。

F由PLC構成的分布式控制系統。

F用PLC構成遠程I／0控制系統。

2．系統的運行方式

F手動運行方式。

F半自動運行方式。

F自動運行方式。

二系統硬件設計根據

1．工藝要求

2．設備狀況

3．控制功能

4．I／0點數和種類

5．系統的*性

三可編程序控制器的機型選擇

1.CPU的功能

2.I/0點數

3.響應速度

4.指令系統

5.機型選擇的其他考慮

四輸入/輸出模板的選擇

1．數字量輸入模塊的選擇

2．數字量輸出模塊的選擇

3．模擬量模塊的選擇

4．智能I／0模塊的應用選擇

五系統硬件設計文件

1．系統硬件配置圖

2．模塊統計表

3．I／0硬件接口圖及I／0地址表

六系統供電設計

1．供電系統的保護措施

2．電源模塊的選擇

4．I／0模塊供電電源設計

5.系統接地設計

6.可編程序控制器供電系統設計

7.電纜設計和敷設

1.3光纖
按光在光纖中的傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。
多模光纖：中心玻璃芯較粗(50或62.5μm)，可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸的距離就比較近，一般只有幾公里。
單模光纖：中心玻璃芯較細(芯徑一般為9或10μm)，只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩定性有較高的要求， 即譜寬要窄，穩定性要好。
光纖技術只允許點對點的連接，即一個發送裝置只對應一個接收裝置。因而兩個站點之間需要有發送和接收兩根光纖進行連接。所有SIMATIC NET 標準的光纜都是兩根光纖。光纖的連接頭有很多種如圖7所示：

圖7 光纖的連接頭

其中各種連接頭都有各自的優點，例如：ST 連接頭安裝簡易，比較適合于現場連接，（西門子BFOC接頭就是ST 接頭）；FC 接頭有一個不固定的套環，可以提供較好的機械的隔離；SC 連接頭適合緊密連接，其推拉設計可以避免在安裝過程中的光纖平面受損，應用比較普遍。在西門子的網絡設備中，大多光纖鏈路設備使用BFOC接頭。
光纖通訊應用于工業以太網的優點：
隔離電氣的站點或網段
沒有電氣的接地問題
沒有屏蔽電流
數據傳輸不受外界電磁干擾
不受雷電的影響
不會產生電磁干擾
重量輕
根據光纖的類型不同，長距離的通訊依然可以保持高的通訊波特率
帶有RJ45接頭的SIMOTION 可以直接連接到交換機的電氣接口上，交換機之間可以通過光纖連接，增加通信距離和抗干擾性。

2．SIMOTION工業以太網網絡拓撲結構
通過西門子交換機組成的以太網有三種網絡拓撲結構：1）總線型；2）星型；3）冗余環網。圖8所示為SCALANCE 200組成的冗余環網。

圖8 冗余環網示例

3．配置SIMOTION以太網接口

3.1在硬件配置中設定以太網接口
在SCOUT界面中點擊SIMOTION CPU，右鍵點擊“Open HW configuration"進入硬件配置界面，例如D435，X120和X130為以太網接口，雙擊選擇的通信接口，在彈出的界面中定義IP地址和子網掩碼，如圖9所示：

圖9 設定通信接口

注意：
即使建立兩條以太網，兩個以太網通信接口不能設置在相同的網段中或相同的IP地址。

3.2 在線聯機設定以太網接口
將編程器連接到SIMOTION 以太網接口上，在控制面板“Setting the PG/PC Interface"接口中將訪問點指向使用的編程網卡例如“S7ONLINE（STEP7）->TCP/IP -> Intel(R) PRO/1000 MT "。打開SIMATIC Manager，使用菜單命令“PLC"->“Edit Ethernet Nodes"在界面中選擇“Browse"鍵瀏覽網絡上所有的站點，如圖10所示：

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圖10 瀏覽網絡上的站點

每一個接口在硬件的前面板標有網卡的MAC地址，選擇站點，在“Edit Ethernet Nodes"界面中設置IP地址和子網掩碼，點擊“Assign IP Configuration"鍵傳送設定的命令。如圖11所示：

圖11設置站點地址

IP地址設置完成后，可以使用以太網接口編程。

4．編寫通信程序
通過以太網進行站點間的通信有兩種方式：1）UDP；2)TCP。

4.1 UDP通信方式
UDP通信協議不需要在通信前建立連接，在發送和接收的數據報文中帶有通信方的IP地址和端口號。通信函數存儲于在“Communication"->“Data transfer"目錄下，在發送方調用發送函數的示例程序如圖12所示（使用LAD編寫）：

圖12 UDP發送程序

發送函數參數解釋如下：
SourcePort
發送方的端口號，數據類型UINT，例如2001。

DestinationAddress
接收方的IP地址，數據類型為數組，ARRAY [0..3] OF USINT，在4個字節中輸入接收方的IP地址，例如192、168、0、122，表示IP地址為192.168.0.122。

DestinationPort
接收方的端口號，數據類型UINT，例如2000。

CommunicationMode
通信模式，“EnumUdpCommunicationMode"枚舉數據類型，有兩種選擇:
(1)“CLOSE_ON_EXIT"，通信完成后釋放通信資源；
(2) “DO_NOT_CLOSE_ON_EXIT"， 通信完成后仍占用通信資源。

DataLength
發送的數據長度，數據類型UDINT，大長度1400字節。

Data
發送數據區，數據類型為數組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

OUT
發送函數狀態信息，數據類型DINT。
在數據接收方調用接收函數的示例程序如圖13所示：

圖13 UDP接收程序

接收函數參數解釋如下：
Port
定義本方的端口號，數據類型為UINT。定義的端口號必須與發送方參數“DestinationPort"的端口號相同。

CommunicationMode
通信模式，與發送函數通信模式相同。

NextCommand
枚舉數據類型，元素中包括“IMMEDIATELY "、“WHEN_COMMAND_DONE"和“ABORT_CURRENT_COMMAND"。
“IMMEDIATELY"：接收命令與后續所要執行的命令同步執行。
“WHEN_COMMAND_DONE"：接收命令執行或失敗后執行后續的命令，異步執行。
“ABORT_CURRENT_COMMAND"：終止當前的任務后執行執行后續的命令。

ReceiveVariable
數據接收區，數據類型為數組，ARRAY [0..1399] OF BYTE。

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OUT
接收函數信息，包括接收數據的源地址和端口、狀態信息等，數據類型為結構體，接收函數信息參考表1：

表1：接收函數信息

4.2 TCP通信方式
TCP通信方式在發送接收數據前必須建立通信連接，連接需要在通信雙方編程建立。主動連接的一方作為客戶端，被動連接的一方作為服務器。下面以SIMOTION D435與S7-300 CP343-1通信為例介紹TCP通信方式。

4.2.1在PLC側建立通信連接
在STEP7項目下創建S7-300站點，插入以太網通信處理器CP343-1，選擇與SIMOTION在相同的網絡上。在NETPRO中點擊CPU，在下面的連接表中插入一個連接如圖14所示：

圖14 建立TCP連接

連接的站點選擇“Unspecified"，連接方式選擇“TCP connection"，點擊“Apply"鍵確認進入連接屬性界面，如圖15所示：

圖14 配置TCP常規信息

在“General Information"欄中，“Block Parameters"參數顯示CP343-1的地址及連接號，這兩個參數也是PLC調用發送和接收通信功能塊賦值參數?！癆ctive connection establishment"選項決定通信雙方哪一個是主動連接（戶端），哪一個是被動連接（數據服務器）。選擇該選項為主動連接，在SIMOTION 側需要調用函數“_tcpOpenServer"與PLC建立連接，如果沒有選擇該選項為被動連接，在SIMOTION 側需要調用函數“_tcpOpenClient" 與PLC建立連接。本例中選擇PLC為數據服務器，SIMOTION為戶端。
點擊“Address"欄配置SIMTION的IP地址及端口號，如圖15所示：

圖15 配置通信方IP地址

配置完成后將配置選項下載到PLC中。