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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(yīng)根據(jù)控制要求確定,。PLC主要用于順序邏輯控制，因此

,，大多數(shù)場合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，提高

PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量,。例如采用PID控制單元,、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元,、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等,。
(三)通信功能
大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接,。通信協(xié)議

應(yīng)符合ISO/IEEE通信標準,，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。
PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）,、RIO通信口,、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等,；大

中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置,，通信總線應(yīng)符合標準,，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求
PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps,，通信負荷不大于60%,。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò),；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站,，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò),；

3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的PLC通信網(wǎng)絡(luò)）,。
為減輕CPU通信任務(wù),，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點,、現(xiàn)場總線,、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處

理器。
(四)編程功能
離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU,，編程器在編程模式時,，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進行控制,。完成

編程后,，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進行控制,，不能進行編程,。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方

便,。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU,，主機CPU負責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換,，編程器把

在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機,，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行,。這種方式成本較高,，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便

，在大中型PLC中常采用,。
五種標準化編程語言：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(jié)構(gòu)文本

（ST）兩種文本語言,。選用的編程語言應(yīng)遵守其標準（IEC6113123），同時,，還應(yīng)支持多種語言編程形式,，如C，Basic等,，以滿

足特殊控制場合的控制要求,。
(五)診斷功能
PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷,。

通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診

斷,。

PLC的診斷功能的強弱,，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間,。
(六)處理速度
PLC采用掃描方式工作,。從實時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好,，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間,，則PLC將掃描不到該信

號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失,。
處理速度與用戶程序的長度,、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān),。目前,，PLC接點的響應(yīng)快、速度高,，每條二進制指令執(zhí)行時間約

0.2～0.4Ls,，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要,。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時間不大

于0.5ms/K,；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。
四,、機型的選擇
(一)PLC的類型
PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位,、4位,、8位、16位、

32位,、64位等,。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型,。
整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小,，用于小型控制系統(tǒng),；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可

較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù),，功能擴展方便靈活,，一般用于大中型控制系統(tǒng)。
(二)輸入輸出模塊的選擇
輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一,。例如對輸入模塊,，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離,、信號隔離,、信號供電方

式等應(yīng)用要求。對輸出模塊,，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型,，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣,、壽命短,、響應(yīng)時

間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁,，電感性低功率因數(shù)負荷場合,，但價格較貴，過載能力較差,。輸出模塊還有直流

輸出,、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)*,。
可根據(jù)應(yīng)用要求,，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本,。
考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等,。
(三)電源的選擇
PLC的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外,，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220VAC

電源,，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓*,。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電,。
如果PLC本身帶有可使用電源時,，應(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計外接供電電源,。為防止外部高壓電源因

誤操作而引入PLC,，對輸入和輸出信號的隔離是必要的,，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離,。
(四)存儲器的選擇
由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降,，因此,，為保證應(yīng)用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量,，

按256個I/O點至少選8K存儲器選擇,。需要復(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大,，檔次更高的存儲器,。
(五)冗余功能的選擇
1．控制單元的冗余
(1)重要的過程單元：CPU（包括存儲器）及電源均應(yīng)1B1冗余。
(2)在需要時也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng),、2重化或3重化冗余容錯系統(tǒng)等,。
2．I/O接口單元的冗余
(1)控制回路的多點I/O卡應(yīng)冗余配置。
(2)重要檢測點的多點I/O卡可冗余配置,。3）根據(jù)需要對重要的I/O信號,，可選用2重化或3重化的I/O接口單
(六)經(jīng)濟性的考慮
選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比,?？紤]經(jīng)濟性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴展性,、可操作性,、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和

兼顧,，終選出較滿意的產(chǎn)品,。
輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用,。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后,，相應(yīng)的存儲器

容量、機架,、母板等也要相應(yīng)增加,，因此,，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量,、控制功能范圍等選擇都有影響,。在估算和選用

時應(yīng)充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比,。

PLC基本指令系統(tǒng)特點
PLC的編程語言與一般計算機語言相比,，具有明顯的特點，它既不同于高級語言,，也不同與一般的匯編語言,，它既要滿足易于編

寫，又要滿足易于調(diào)試的要求,。目前,，還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言,，

OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言,。但不管什么型號的PLC，其編程語言都具有以下特點：
1. 圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達,，指令由不同的圖形符號組成,，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件*已把工業(yè)控

制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形,，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合,，并填入適當?shù)膮?shù)。在邏輯運算部分,，

幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖,，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示,，它沿用二進

制邏輯元件圖形符號來表達控制關(guān)系,，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運算,、定時計數(shù)等,，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示

，雖然象征性不如邏輯運算部分,，也受用戶歡迎
2. 明確的變量常數(shù)：圖形符相當于操作碼,，規(guī)定了運算功能，操作數(shù)由用戶填人,，如：K400,，T120等。PLC中的變量和常

數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定,，由產(chǎn)品型號決定,，可查閱產(chǎn)品目錄手冊,。
3. 簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu),，不同塊完成不同的功能,，使程序的調(diào)試者對整個程

序的控制功能和控制順序有清晰的概念。
4. 簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序,，要完成編輯,、編譯和連接三個過程，而使用編程語言,，只

需要編輯一個過程,，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機對話下進行的,，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計能力,。
5. 強化調(diào)試手段：無論是匯編程序,，還是高級語言程序調(diào)試,，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的

條件,，使用編程器,，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯,、調(diào)試,、監(jiān)控等，并在軟件支持下,，診斷和調(diào)試操作都很簡單

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西門子股份公司是 良好的技術(shù)企業(yè),，創(chuàng)立于1847年，業(yè)務(wù)遍及 200多個,，專注于電氣化,、自動化和數(shù)字化領(lǐng)域。作為世界大的能源和資源節(jié)約型技術(shù)供應(yīng)商之一,，西門子在發(fā)電和輸電解決方案,、基礎(chǔ)設(shè)施解決方案、工業(yè)自動化,、驅(qū)動和軟件解決方案,，以及成像設(shè)備和實驗室診斷等領(lǐng)域占據(jù)良好地位。

西門子早在開展經(jīng)營活動可以追溯到1872年,，當時西門子向出口了臺指針式電報機,，并在19世紀末交付了臺蒸汽發(fā)電機以及輛有軌電車。1985年,，西門子與簽署了合作備忘錄,，成為家與進行深入合作的外國企業(yè),。145年來，西門子以創(chuàng)新的技術(shù),、的解決方案和產(chǎn)品堅持不懈地為的發(fā)展提供全面支持,，并以出眾的品質(zhì)和令人信賴的可靠性、良好的技術(shù)成就,、不懈的創(chuàng)新追求,，在業(yè)界獨樹一幟。

西門子見證了改革開放帶來的巨大變化,，同時也順應(yīng)時代潮流,，不斷積極進行自身的改革與發(fā)展。2016財年（2015年10月1日至2016年9月30日）,，西門子在的總營收達到64.4億歐元,。西門子在擁有約31000名員工，是大的外商投資企業(yè)之一,。

西門子已經(jīng)發(fā)展成為社會和經(jīng)濟不可分割的一部分,，以其環(huán)保業(yè)務(wù)組合與創(chuàng)新解決方案全面投入到與的合作中，共同致力于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,。2016年,，西門子發(fā)布全新宣言“博大精深，同心致遠”（Ingenuity for life）,。為實現(xiàn)“2020公司愿景”,，公司專注于電氣化、自動化,、數(shù)字化領(lǐng)域,，讓關(guān)鍵所在，逐一實現(xiàn),為客戶,、員工和社會創(chuàng)造可持續(xù)的價值,。


新型的西門子PLC SIMATIC S7-1500 控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標準,，程度提高生產(chǎn)效率,。無論是小型設(shè)備還是對速度和準確性要求較高的復(fù)雜設(shè)備裝置，都一一適用,。SIMATIC S7-1500 無縫集成到TIA 博途中,，提高了工程組態(tài)的效率。強大：杰出的系統(tǒng)性能,，可實現(xiàn)短響應(yīng)時間和控制質(zhì)量技術(shù)集成可確保通過運動控制功能和 PROFIdrive 實現(xiàn)的驅(qū)動集成信息安全集成的全面整合程度地保障您的投資


：創(chuàng)新設(shè)計和簡單操作可實現(xiàn)極其簡單的操作,、調(diào)試以及安全的運行集成式系統(tǒng)診斷使設(shè)備狀態(tài)*透明，且能夠自動生成并統(tǒng)一顯示設(shè)備狀態(tài)TIA 博途 限度地提高工程組態(tài)效率,，降低項目成本 性能：沒有快,，只有更快,，SIMATIC S7-1500：系一無二的工作能力實現(xiàn)了極其快速的響應(yīng)時間，有助于控制質(zhì)量的優(yōu)化和系統(tǒng)執(zhí)行能力的提高,。+ 迅速SIMATIC S7-1500 提供更快速的信號處理方式,，以縮短響應(yīng)時間，提高生產(chǎn)能力,。+ 快的背板總線憑借著高波特率和的傳輸協(xié)議,，新型背板總線成為了快速信號處理中決定性的性能優(yōu)勢。+ 通訊SIMATIC S7-1500 裝配有三個 PROFINET 端口：兩個端口具有相同的 IP 地址,，用于現(xiàn)場層面的通訊,，另一個端口具有另外的 IP 地址，以便集成到公司網(wǎng)絡(luò)中,。PROFINETIO IRT可以實現(xiàn)的響應(yīng)時間和高度 的設(shè)備性能,。+ 集成式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過一個標準網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，便可隨時隨地查詢 CPU 的狀態(tài),。圖形化的過程量和用戶自定義的網(wǎng)頁簡化了信息的采集,。
o PROFINET IO（2 端換機）接口；
從 CPU 1515-2 PN 起,，具有一個更多額外的集成 PROFINET 接口,，例如,，用于網(wǎng)絡(luò)分離
o 可針對總線和點到點連接,，通過通信模塊進行擴展
集成技術(shù)
? 無需附加模塊就可集成運動控制功能：
o 通過化的塊 (PLCopen) 來連接模擬驅(qū)動器和 PROFIdrive 驅(qū)動器
o 運動控制功能支持轉(zhuǎn)速控制軸和定位軸以及外部編碼器
o 軸之間實現(xiàn)位置的齒輪傳動
? 跟蹤所有 CPU 標簽，以進行實時診斷和間歇錯誤檢測,；
擁有有效調(diào)試和快速驅(qū)動器和控制裝置
? 廣泛的控制功能：
例如,，可組態(tài)的塊可進行控制參數(shù)的自動以實現(xiàn)更優(yōu)控制
? 通過提供的工藝模塊附加功能：
例如，高速計數(shù),、位置檢測或高達 1 MHz 的測量
集成訂貨號西門子模塊6ES7518-4AP00-0AB0 產(chǎn)品名稱參數(shù)
6ES75184AP000AB0 CPU 1518-4 PN/DP,，4 MB 程序，20 MB 數(shù)據(jù),；1 ns,；集成 2x PN 接口，2x 以太網(wǎng)接口,，1x DP接口
6ES75173AP000AB0 CPU 1517-3 PN/DP,，2 MB 程序，8 MB 數(shù)據(jù),；2 ns,；集成 2x PN 接口，1x 以太網(wǎng)接口,，1x DP接口
6ES75163AN010AB0 CPU 1516-3 PN/DP,，1 MB 程序,，5 MB 數(shù)據(jù)；10 ns ,；集成 2xPN 接口,，1x 以太網(wǎng)接口，1x DP 接口
6ES75152AM010AB0 CPU 1515-2 PN,，500 KB 程序,，3 MB 數(shù)據(jù)；30 ns,；集成 2x PN 接口,1x 以太網(wǎng)接口
6ES75131AL010AB0 CPU 1513-1 PN,，300 KB 程序，1.5 MB 數(shù)據(jù),；40 ns,；集成 2x PN 接口
6ES75111AK010AB0 CPU 1511-1 PN，150 KB 程序,，1 MB 數(shù)據(jù),；60 ns；集成 2x PN 接口
6ES75121CK000AB0 CPU 1512C-1 PN, 250 KB程序,，1 MB數(shù)據(jù),；48 ns；集成2x PN接口,；集成 32 DI/32 DO, 5 AI/2 AO, 6 HSC@100kHz
6ES75111CK000AB0 CPU 1511C-1 PN, 175 KB程序,，1 MB數(shù)據(jù)；60 ns,；集成2x PN接口,；集成 16 DI/16 DO, 5 AI/2 AO, 6 HSC@100kHz
6ES75121DK010AB0 CPU 1512SP-1 PN，200KB 程序,，1 MB 數(shù)據(jù),；48 ns；集成 1x PN 接口 (可用ET 200SP總線適配器再拓展2個PN 接口)
6ES75101DJ010AB0 CPU 1510SP-1 PN,，100KB 程序,，750 KB 數(shù)據(jù)；72 ns,；集成 1x PN 接口(可用ET 200SP總線適配器再拓展2個PN 接口)
6ES76772AA310EB0 CPU 1515SP PC,2 GB RAM,8 GB CFAST,； 預(yù)裝32位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 E，預(yù)裝CPU 1505S V1.7控制器
6ES76772AA410FB0 CPU 1515SP PC,4 GB RAM,16 GB CFAST,； 預(yù)裝64位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 P,，預(yù)裝CPU 1505S V1.7控制器
6ES76772AA410FK0 CPU 1515SP PC,4 GB RAM,16 GB CFAST； 預(yù)裝64位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 P，預(yù)裝CPU 1505S V1.7控制器和WINCC ADVANCED RUNTIME(帶有128點)
6ES76772AA410FL0 CPU 1515SP PC,4 GB RAM,16 GB CFAST,； 預(yù)裝64位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 P,，預(yù)裝CPU 1505S V1.7控制器和WINCC ADVANCED RUNTIME(帶有512點)
6ES76772AA410FM0 CPU 1515SP PC,4 GB RAM,16 GB CFAST； 預(yù)裝64位WINDOWS EMBEDDED STANDARD 7 P,，預(yù)裝CPU 1505S V1.7控制器和WINCC ADVANCED RUNTIME(帶有2048點)
6ES76727AC000YA0 CP

（ 3 ）分配定時器 / 計數(shù)器

PLC 的定時器 / 計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊,。

7.3 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟

7.3.1 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法

在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)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。

@
圖解法編程

圖解法是靠畫圖進行 PLC 程序設(shè)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，是編程方法,。

(2) 邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行過程,，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)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(guān)系及聯(lián)鎖條件明確,。邏輯流程圖會使整個程序脈絡(luò)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(fù)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(yīng)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(yīng)該進行哪項控制的控制時序圖）,，再根據(jù)時序關(guān)系畫出對應(yīng)的控制任務(wù)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(shè)計復(fù)雜的控制程序。一般比較復(fù)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(fù)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(wù)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(shè)計,。多數(shù)是設(shè)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(shè)計經(jīng)驗，就需要日積月累,，善于總結(jié),。