西門子可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)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(jī)械、電氣設(shè)備,、生產(chǎn)線或生產(chǎn)。b ．控制要求主要指控制的基本,、應(yīng)完成的,、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等,。對較復(fù)雜的控制,，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)部分，這種可化繁為簡,，有利于編程和調(diào)試,。（ 2 ）確定 I/O 設(shè)備根據(jù)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(shè)備,。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān),、行程開關(guān),、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器,、器,、指示燈、電磁閥等,。（ 3 ）選擇的 PLC 類型根據(jù)已確定的用戶 /O 設(shè)備,，統(tǒng)計(jì)所需的輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)，選擇的 PLC 類型,，包括機(jī)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(diǎn)分配 PLC 的輸入輸出點(diǎn),，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(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì),，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工,。（ 5 ）設(shè)計(jì)應(yīng)用梯形圖程序根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的核心工作,，也是比較困難的一步,，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求,，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐,。（ 6 ）將程序輸入 PLC當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 PLC 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符,，以便輸入,。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去,。（ 7 ）進(jìn)行程序輸入 PLC 后,，應(yīng)行工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)中,，難免會(huì)有疏漏的地方,。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行,，以排除程序中的錯(cuò)誤,，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期,。（ 8 ）應(yīng)用整體調(diào)試在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場施工完成后,，就可以進(jìn)行整個(gè)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制是由幾個(gè)部分組成,，則應(yīng)先作局部調(diào)試,，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多,，則可行分段調(diào)試,，然后再連接起來總調(diào)。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題,，要逐一排除,，直至調(diào)試成功。（ 9 ）編制技術(shù)文件技術(shù)文件包括說明書,、電氣原理圖,、電器布置圖,、電氣元件明細(xì)表、 PLC 梯形圖,。
西門子PLC的組成程序由PLC制造廠商設(shè)計(jì)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(jiān)控程序等。 PLC的用戶程序是用戶利用PLC的編程語言,，根據(jù)控制要求編制的程序,。在PLC的應(yīng)用中，重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序,，以實(shí)現(xiàn)控制目的,。由于PLC是專門為工業(yè)控制而的裝置，其主要使用者是廣大電氣技術(shù)人員,，為了他們的習(xí)慣和能力,，PLC的主要編程語言采用比計(jì)算機(jī)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(chǎn)廠家,、不同系列的PLC產(chǎn)品采用的編程語言的表達(dá)也不相同，但基本上可歸納兩種類型：一是采用字符表達(dá)的編程語言,，如語句表等,；二是采用圖形符號表達(dá)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(dá)符號的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算和輸入輸出形式,，具有形象,、直觀、實(shí)用的特點(diǎn),。因此,，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知,，是應(yīng)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,。
西門子s7400選型資料如下：
| 6ES7 407-0DA02-0AA0 | 電源模塊(4A) |
| 6ES7 407-0KA02-0AA0 | 電源模塊(10A) |
| 6ES7 407-0KR02-0AA0 | 電源模塊(10A)冗余 |
| 6ES7 407-0RA02-0AA0 | 電源模塊(20A) |
| 6ES7 405-0DA02-0AA0 | 電源模塊(4A) |
| 6ES7 405-0KA02-0AA0 | 電源模塊(10A) |
| 6ES7 405-0RA02-0AA0 | 電源模塊(20A) |
| 6ES7 971-0BA00 | 備用電池 |
| CPU | |
| 6ES7 412-3HJ14-0AB0 | CPU 412-3H; 512KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 414-4HM14-0AB0 | CPU 414-4H; 冗余熱備CPU 2.8 MB RAM |
| 6ES7 417-4HT14-0AB0 | CPU 417-4H; 冗余熱備CPU 30 MB RAM |
| 6ES7 400-0HR00-4AB0 | 412H 套件包括 2 個(gè)CPU、1個(gè)H型機(jī)架,、2個(gè)電源,、2個(gè)1M 存儲卡、4個(gè)同步模塊,、2根同步電纜,，以及4個(gè)備用電池(PS407 10A) |
| 6ES7 400-0HR50-4AB0 | 412H 套件包括 2 個(gè)CPU、1個(gè)H型機(jī)架,、2個(gè)電源,、2個(gè)1M 存儲卡、4個(gè)同步模塊,、2根同步電纜,，以及4個(gè)備用電池(PS405 10A) |
| 6ES7 412-1XJ05-0AB0 | CPU412-1,144KB程序內(nèi)存/144KB數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 412-2XJ05-0AB0 | CPU412-2,256KB程序內(nèi)存/256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 414-2XK05-0AB0 | CPU414-2,512KB程序內(nèi)存/512KB數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 414-3XM05-0AB0 | CPU414-3,1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個(gè)IF模板插槽 |
| 6ES7 414-3EM05-0AB0 | CPU414-N/DP 1.4M程序內(nèi)存/1.4M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個(gè)IF模板插槽 |
| 6ES7 416-2XN05-0AB0 | CPU416-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 416-3XR05-0AB0 | CPU416-3,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個(gè)IF模板插槽 |
| 6ES7 416-3ER05-0AB0 | CPU416-N/DP 5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 1個(gè)IF模板插槽 |
| 6ES7 416-2FN05-0AB0 | CPU416F-2,2.8M程序內(nèi)存/2.8M數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 416-3FR05-0AB0 | CPU416F-N/DP,5.6M程序內(nèi)存/5.6M數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
| 6ES7 417-4XT05-0AB0 | CPU417-4,15M程序內(nèi)存/15M數(shù)據(jù)內(nèi)存 |
西門子PLC的選型：在PLC設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案,，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型,。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的,、的,，按照易于與工業(yè)控制形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績,、成熟可靠的,，PLC的硬件、配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng),。熟悉可編程序控制器,、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時(shí)間，因此,，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí),，應(yīng)詳細(xì)分析工藝的特點(diǎn)、控制要求,，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和,，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù),、所需存儲器容量,、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制,。
I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再10%～20%的可擴(kuò)展
余量后,，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù),。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn),，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)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(yīng)用項(xiàng)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(shè)計(jì)階段,，由于用戶應(yīng)用程序還未編制,，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的,，需在程序調(diào)試之后才知道,。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)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(nèi)存容量的估算沒有固定的公式,，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍,，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍,，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量,。
三,、控制功能的選擇
該選擇包括運(yùn)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(yùn)算功
簡單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能,；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位,、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算,、數(shù)據(jù)傳送等,；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他運(yùn)算功能。隨著開放的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能,，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信,，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能,。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā),，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用,，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能,，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時(shí),，才使用代數(shù)運(yùn)算,，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算,。
(二)控制功能
控制功能包括PID控制運(yùn)算,、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)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)常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制,，有時(shí)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(jié)省存儲器容量,。例如采用PID控制單元,、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元,、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等,。
(三)通信功能
大中型PLC應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠網(wǎng)（TCP/IP）相連接,。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信,，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。
PLC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，通信距離應(yīng)裝置實(shí)際要求
PLC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(fù)荷不大于60%。PLC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(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對點(diǎn),、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：PLC和編程器公用一個(gè)CPU,，編程器在編程時(shí),，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制,。完成編程后,，編程器切換到運(yùn)行，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制,，不能進(jìn)行編程,。離線編程可成本，但使用和調(diào)試不方便,。在線編程：CPU和編程器有各自的CPU,，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)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(jī),，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行,。這種成本較高,，但調(diào)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(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其（IEC6113123）,，同時(shí),，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等,，以特殊控制的控制要求,。
(五)診斷功能
PLC的診斷功能包括硬件和的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,，診斷分內(nèi)診斷和外診斷,。通過對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷
