新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多种创新技术之外，还设定了新标准，最大程度提高生产效率。无论是小型设备还是对速度和准确性要求较高的复杂设备装置，都一一适用。SIMATICS7-1500无缝集成到TIA博途中，极大提高了工程组态的效率。

性能

没有最快，只有更快！SIMATIC S7-1500卓越的系统性能极大缩短了系统响应时间，进而优化了控制质量并提高了系统性能。

处理速度

SIMATIC S7-1500 的信号处理速度更为快速，极大缩短系统响应时间，进而提高了生产效率。

高速背板总线

新型的背板总线技术采用高波特率和高效传输协议，以实现信号的快速处理。

通信

SIMATIC S7-1500带有多达3个PROFINET接口。

其中，两个端口具有相同的IP地址，适用于现场级通信；第三个端口具有独立的IP地址，可集成到公司网络中。

通过 PROFINET IRT，可定义响应时间并确保高度精准的设备性能。

集成 Web Server

无需亲临现场，即可通过Internet浏览器随时查看CPU状态。过程变量以图形化方式进行显示，同时用户还可以自定义网页，这些都极大地简化了信息的采集操作。

西门子S7-300信号模块SM331

根据功能流程图设计出PLC梯形图程序

根据图16所示的功能流程图，设计出梯形图程序。 

    1使用起保停电路模式的编程

对应的状态逻辑关系为：

对应的梯形图程序如图17所示。

 

2使用置位、复位指令的编程

对应的梯形图程序如图18所示。

3使用顺序控制指令的编程

对应的功能流程图如图19所示。对应的梯形图程序如图20所示。

 

（3）并行分支及编程方法

并行分支也分两种，图21a为并行分支的开始，图21b为并行分支的结束，也称为合并。并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图21a中，当工步2处于激活状态，若转换条件e=1，则工步3、4、5同时起动，工步2必须在工步3、4、5都开启后，才能关断。并行分支的合并是指：当前级步6、7、8都为活动步，且转换条件f成立时，开通步9，同时关断步6、7、8。

哪些措施可以提高PLC系统的搞干扰性能

1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰

 

在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。

 

此外，位保证电网馈点不中断，可采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。

 

2、电缆选择的敖设

 

为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。

 

不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠近平行敖设，以减少电磁干扰。

 

3、 硬件滤波及软件抗如果措施

 

由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。

 

信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。

 

对干较低信噪比的模拟量信号．常因现场瞬时干扰而产生较大波动，若仅用瞬时采样植进行控制计算会产生较大误差，为此可采用数字滤波方法。

 

  现场模拟量信号经A／D转换后变成离散的数字信号，然后将形成的数据按时间序列存入PLC内存。再利用数字滤波程序对其进行处理，滤去噪声部分获得单纯信号， 可对输入信号用m次采样值的平均值来代替当前值，但井不是通常的每采样。次求一次平均值，而是每采样一次就与最近的m－l次历史采样值相加，此方法反应速度快，具有很好的实时性，输入信号经过处理后用干信号显示或回路调节，有效地抑制了噪声干扰。

由干工业环境恶劣，干扰信号较多， I／ O信号传送距离较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行的可靠性，使PLC在信号出错倩况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制中可采用软件容错技术。

 

4、正确选择接地点，完善接地系统

接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。

 

系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置间距较大，应采用串联一点接地方式。用一根大截面铜母线（或绝缘电缆）连接各装置的柜体中心接地点，然后将接地母线直接连接接地极。接地线采用截面大于22 mm2的铜导线，总母线使用截面大于60mm2的铜排。接地极的接地电阻小于2Ω，接地极最好埋在距建筑物10 ~ 15m远处(或与控制器间不大于50m)，而且PLC系统接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。

 

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。

S7-200PLC的数据区

（一）数字量输入和输出映象区

1．输入映象寄存器（数字量输入映象区）（I）

数字量输入映象区是S7-200CPU为输入端信号状态开辟的一个存储区。输入映像寄存器的标识符为I，在每个扫描周期的开始，CPU对输入点进行采样，并将采样值存于输入映像寄存器中。

输入映像寄存器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从I0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从IB0~IB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从IW0~IW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从ID0~ID12，共有4个双字

2．输出映像寄存器（Q）

数字量输出映象区是S7-200CPU为输出端信号状态开辟的一个存储区。输出映像寄存器的标识符为Q（从Q0.0~Q15.7，共有128点），在每个扫描周期的末尾，CPU将输出映像寄存器的数据传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从Q0.0~I15.7，共有128点

（2）按“字节”方式：从QB0~QB15，共有16个字节

（3）按“字”方式：从QW0~QW14，共有8个字

（4）按“双字”方式：从QD0~QD12，共有4个双字

说明：实际没有使用的输入端和输出端的映象区的存储单元可以作中间继电器用。

（二）模拟量输入映象区和输出映象区

1．模拟量输入映象区（AI区）

模拟量输入映象区是S7-200CPU为模拟量输入端信号开辟的一个存储区。S7-200将测得的模拟量（如温度、压力）转换成1个字长（2个字节）的数字量，模拟量输入映像寄存器用标识符（AI）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AIW0~AIW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输入。

说明：模拟量输入值为只读数据。

2．模拟量输出映象区（AQ区）

模拟量输出映象区是S7-200CPU为模拟量输出端信号开辟的一个存储区。S7-200将1个字长（2个字节，16位）的数字量按比例转换为电流或电压。模拟量输出映像寄存器用标识符（AQ）、数据长度（W）及字节的起始地址表示。

从AQW0~AQW30，共有16个字，总共允许有16路模拟量输出。

（三）变量存储器（V）（相当于内辅继电器）

PLC执行程序过程中，会存在一些控制过程的中间结果，这些中间数据也需要用存储器来保存。变量存储器就是根据这个实际的要求设计的。变量存储器是S7-200CPU为保存中间变量数据而建立的一个存储区，用V表示。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从V0.0~I5119.7，共有40960点。CPU221、CPU222变量存储器只有2048个字节，其变量存储区只能到V2047.7位。

（2）按“字节”方式：从VB0~VB5119，共有5120个字节

（3）按“字”方式：从VW0~VW5118，共有2560个字

（4）按“双字”方式：从VD0~VD5116，共有1280个双字

（四）位存储器（M）区

PLC执行程序过程中，可能会用到一些标志位，这些标志位也需要用存储器来寄存。位存储器就是根据这个要求设计的。位存储器是S7-200CPU为保存标志位数据而建立的一个存储区，用M表示。该区虽然叫位存储器，但是其中的数据不仅可以是位、还可以是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从M0.0~M31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从MB0~MB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从MW0~MW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从MD0~MD28，共有8个双字

（五）顺序控制继电器区（S）

PLC执行程序过程中，可能会用到顺序控制。顺序控制继电器就是根据顺序控制的特点和要求设计的。顺序控制继电器区是S7-200CPU为顺序控制继电器的数据而建立的一个存储区，用S表示。在顺序控制过程中，用于组织步进过程的控制。

可以按位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从S0.0~S31.7，共有256点。

（2）按“字节”方式：从SB0~SB31，共有32个字节

（3）按“字”方式：从SW0~SW30，共有16个字

（4）按“双字”方式：从SD0~SD28，共有8个双字

（六）局部存储器区（L）（相当于内辅继电器）

S7-200PLC有64个字节的局部存储器，其中60个可以用作暂时存储器或者给子程序传递参数。

局部存储器和变量存储器很相似，主要区别是变量存储器是全局有效的，而局部存储器是局部有效的。全局是指同一个存储器可以被任何程序存取（例如，主程序、子程序或中断程序）。局部是指导存储器区和特定的程序相关联。

几种程序之间不能互访。

局部存储器区是S7-200CPU为局部变量数据建立的一个存储区，用L表示。该区域的数据可以用位、字节、字、双字四种方式来存取。

（1）按“位”方式：从L0.0~L63.7，共有512点。

（2）按“字节”方式：从LB0~LB63，共有64个字节

（3）按“字”方式：从LW0~LW62，共有32个字

（4）按“双字”方式：从LD0~LD60，共有16个双字

（七）定时器存储器区（T）

PLC在工作中少不了需要计时，定时器就是实现PLC具有计时功能的计时设备。定时器的编号：

T0、T1、……、T255

S7-200有256个定时器。

（八）计数器存储器区（C）

PLC在工作中有时不仅需要计时，还可能需要计数功能。计数器就是PLC具有计数功能的计数设备。

计数器的编号：

C0、C1、……、C255

（九）高速计数器区（HSC）

高速计数器用来累计比CPU扫描速率更快的事件。S7-200各个高速计数器不仅计数频率高达30kHz。

S7-200各个高速计数器有32位带符号整数计数器的当前值。若要存取高速计数器的值，则必须给出高速计数器的地址，即高速计数器的编号。

高速计数器的编号为：HSC0、HSC1、……、HSC5。

S7-200有6个高速计数器。其中CPU221和CPU222仅有4个高速计数器（HSC0、HSC3、HSC4、HSC5）

（十）累加器区（AC）

累加器是可以像存储器那样进行读/写的设备。例如，可以用累加器向子程序传递参数，或从子程序返回参数，以及用来存储计算的中间数据。

S7-200CPU提供了4个32位累加器（AC0、AC1、AC2、AC3）。

可以按字节、字或双字来存取累加器数据中的数据。但是，以字节形式读/写累加器中的数据时，只能读/写累加器32位数据中的最低8位数据。如果是以字的形式读/写累加器中的数据，只能读/写累加器32位数据中的低16位数据。只有采取双字的形式读/写累加器中的数据时，才能一次读写全部32位数据。

因为PLC的运算功能是离不开累加器的。因此不有像占用其他存储器那样占用累加器。

（十一）特殊存储器区（SM）

特殊存储器是S7-200PLC为CPU和用户程序之间传递信息的媒介。它们可以反映CPU在运行中的各种状态信息，用户可以根据这些信息来判断机器工作状态，从而确定用户程序该做什么，不该做什么。这些特殊信息也需要用存储器来寄存。特殊存储器就是根据这个要求设计的。

1．特殊存储器区

它是S7-200PLC为保存自身工作状态数据而建立的一个存储区，用SM表示。特殊存储器区的数据有些是可读可写的，有一些是只读的。特殊存储器区的数据可以是位，也可是字节、字或双字。

（1）按“位”方式：从SM0.0~SM179.7，共有1440点。

（2）按“字节”方式：从SM0~SM179，共有180个字节

（3）按“字”方式：从SMW0~SMW178，共有90个字

（4）按“双字”方式：从SMD0~SMD176，共有45个双字

说明：特殊存储器区的头30个字节为只读区。

2．常用的特殊继电器及其功能

特殊存储器用于CPU与用户之间交换信息，例如SM0.0一直为“1”状态，SM0.1仅在执行用户程序的第一个扫描周期为“1”状态。SM0.4和SM0.5分别提供周期为1min和1s的时钟脉冲。SM1.0、 SM1.1和 SM1.2分别是零标志、溢出标志和负数标志。

PLC可编程序控制器的历史和展望

 引言

可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十世纪70-80年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC;加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器(PLC-Programmable Logic Controller)，为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。

2 PLC的发展和市场情况

2.1 PLC的发展历史

 1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一代可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。

在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作;另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制;以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的—离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占一定的百分比。

在80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。由于PLC机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场(过程控制)并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC(IPC)的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度，总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。

2.2 PLC的市场情况

国内PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。

在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿元人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。我国市场上流行的有如下几家PLC产品:

(1) 施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品;

(2) 罗克韦尔公司(包括AB公司)PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品;

(3) 西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品;

(4) GE公司的产品;日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。

PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。

从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS(计算机集成制造系统)，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。

 PLC具有稳定可*、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。

3 PLC的硬件和软件

3.1 PLC的分类

PLC在90年代已经形成微、小、中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为:

l 微型PLC: 32 I/O

l 小型PLC: 256 I/O

l 中型PLC: 1024 I/O

l 大型PLC: 4096 I/O

l 巨型PLC: 8195 I/O

近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统对应中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O

64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。

3.2 PLC的硬件

 PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架(CPU母板)上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板;如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板;另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商(代理商)、系统集成商、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。

 PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强干扰场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完善。

 PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同，采用快速的巡回扫描周期，一般为0.1~0.2s，更快的则选用50ms或更小的扫描周期。它是一个数字采样控制系统。

3.3 PLC的软件

为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块(或子程序)，称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有:基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，为编程带来极大方便。

4 基于Windows的编程语言标准—IEC61131-3

由于各PLC厂家产品在指令系统上的差异及编程方法上用户要求不同，近年来IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3(1993年IEC颁布可编程序控制器的国际标准IEC1131)，它规定了指令表(IL)、梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)五种编程语言。这包括了文本化编程(IL、ST)和图形编程(LD、FBD)两个方面，而SFC则在两类编程语言中均可使用。IEC技术委员会(TC65)进来开展了 IEC61499项目，将IEC61131-3进行了扩展，它是针对通过通信网络互联的模块化分布系统的体系结构的标准，将对IEC61131-3有所改善。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件，是PLC发展的一大趋势。

5 PLC的网络及发展趋势

一个或若干PLC与PC机联出系统，PC机起到原编程器及人机界面操作站的作用，这20世纪90年代的新潮流，这样为系统集成带来了商机，同时编程软件和人机界面软件(监控软件或称组态软件)及软件接口(或称驱动软件)也得到了发展。

近年来，PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展，所以PLC构成的PCS系统比DCS的开放性所处的现状稍好一些。目前罗克韦尔AB公司已形成了多层结构体系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等现场总线(原DH+网也可兼容)。西门子公司在Profibus-DP通讯网络及Profibus-FMS网络以外，提出了S7 Routing网络，即Profibus-DP和Industrial Enternet两层结构。网络还在发展，我国应已积极的姿态投入其中。

 2001年我国机械工业成为工业发展新亮点，总产值比上年增长17.15%，汽车产量为世界前10位，机床产量为世界第5位。机械工业利润增长33.35%，占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化，对这一点，PLC从业人员应有清醒的认识，应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可*性、安全性、先进性上特别下功夫。

网络向上连是互联网问题，向下连是现场总线问题，另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用OPC方式等问题都有待进一步落实。PLC与智能MCC马达控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备，以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统;PLC要与DCS分工合作，充当DCS的远程I/O站等;PLC要与IPC分工合作，除用IPC作人机界面外，作软件PLC的I/O部件也是可行的;此外还有PLC与紧急停车安全系统(ESD，Emergency Shut Down Systems)的关系、与立体仓库、机器人、CAD/CAM等等都要处理好关系。总之，PLC要兼容各种新技术，使PLC成为真正意义上的“电脑”。

 PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证(深圳盐田)、自动售药(若干中药店)在我国已有实例。另外，在离散事件系统中，如公路网交通流(车辆计数、乘客计数及停留时间计量)、物流系统、柔行制造系统(敏捷制造系统)及一切非标准随服务系统中，均可以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间！

可编程控制器梯形图设计规则

1．触点的安排 

梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。 

2．串、并联的处理 

在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。 

3．线圈的安排 

不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。 

4．不准双线圈输出 

    如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。

5．重新编排电路

 如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。

 6．编程顺序

     对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。

1．控制要求 

XCXDXEXF用PLC-01的常开开关表示，当XCXDXEXF取值不是（0001，0010，0011，0100，0101）时，L1闪亮表示出错，按停止按扭无效。必须取XCXDXEXF为（0001，0010，0011，0100，0101）后，再按停止按扭，复位一下，再按起动按钮，则L2亮表示可以进邮件，同时M5亮，S1产生1s的脉冲闪亮。在这基础上当XCXDXEXF取值0001时，表示邮编第一个数字为1，当按下S2表示检测到了，脉冲开始计数，经五个脉冲后M1亮2s，表示开头为1的邮编进北京的邮箱，同时M5,L2,S1灭2s。当XCXDXEXF取值0010时，表示邮编第一个数字为2，当按下S2表示检测到了，脉冲开始计数，经十个脉冲后M2亮2s，表示开头为2的邮编进上海的邮箱，同时M5,L2,S1灭2s。当XCXDXEXF取值0011时，表示邮编第一个数字为3，当按下S2表示检测到了，脉冲开始计数，经十五个脉冲后M3亮2s，表示开头为3的邮编进天津的邮箱，同时M5,L2,S1灭2s。当XCXDXEXF取值0100时，表示邮编第一个数字为4，当按下S2表示检测到了，脉冲开始计数，经二十个脉冲后M4亮2s，表示开头为4的邮编进武汉的邮箱，同时M5,L2,S1灭2s。当XCXDXEXF取值0101时，表示邮编第一个数字为5，当按下S2表示检测到了，脉冲开始计数，经二十五个脉冲后，M5,L2,S1灭2s，表示开头为5的邮编进广州的邮箱。当开头为1的邮编检测到了，但M1还没亮时，转变XCXDXEXF的值，发生错误L1闪亮，情况就跟开头说的一样了，以此类推当其他号码检测到了，但还没投进箱子时，转变号码就发生错误。当邮编投进邮箱后再按S2表示检测到邮件工作。

图1  邮件分拣控制示意图

SIMATIC S7-1200小型可编程控制器简介

2009年5月18日，西门子在西门子北京中心举办了全新小型可编程控制器系列S7-1200发布仪式，自此，这款全球销售的小型可编程控制器系列正式在中国发售。这款SIMATIC家族的新成员集成

PROFINET接口，具有卓越的灵活性和可扩展性，同时集成高级功能，如高速计数、脉冲输出、运动控制等。至此，编程软件STEP 7 Basic V10.5与其完美整合的小型可编程控制器和KTP精简系列形成统一工程系统，为小型自动化领域紧凑、复杂的自动化任务提供了整体解决方案。SIMATIC 系列控制器诞生于1958年，历经50余年锤炼，她已成为全球冶金、交通、环保、市政等各领域均有广泛应用的自动化控制器产品。

SIMATIC S7-1200 小型可编程控制器充分满足于中小型自动化的系统需求。在研发过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。SIMATIC S7-1200 集成了PROFINET接口，使得编程、调试过程以及控制器和人机界面的通信可以全面地使用PROFINET工业以太网技术，并对现有的PROFIBUS系统的升级提供了很好的支持。

同时，SIMATIC S7-1200 小型控制器的设计具备可扩展性和灵活性，使其能够精确完成自动化任务对控制器的复杂要求。CPU本体可以通过嵌入输入/输出信号板完成灵活扩展。“信号板” 是S7-1200的一大亮点，信号板嵌入在CPU模块的前端，可以提供两个数字量输入/数字量输出接口或者一个模拟量输出。这一特点使得系统设计紧凑，配置灵活。同时通过独立的RS-232 或 RS-485通信模块可实现S7-1200通信灵活扩展。

SIMATIC S7-1200 系列的问世，标志着西门子在原有产品系列基础上拓展了产品版图，代表了未来小型可编程控制器的发展方向，西门子也将一如既往开拓创新，引领自动化潮流。

S7-200系列PLC其它常用指令

1.脉冲产生指令EU/ED的应用

EU指令在EU指令前的逻辑运算结果由OFF到ON时就产生一个宽度为一个扫描周期的脉冲，驱动其后面的输出线圈。

2．逻辑堆栈的操作

LPS为进栈操作，LRD为读栈操作，LPP为出栈操作。

   S7-200系列PLC中有一个9层堆栈，用于处理逻辑运算结果，称为逻辑堆栈。

3．NOT、NOP和MEND指令

NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。

表4-19  NOT、NOP及MEND指令的形式及功能

STL	功能	操作数
NOT	逻辑结果取反	—
NOP	空操作	—
MEND	无条件结束	—

NOT为逻辑结果取反指令，在复杂逻辑结果取反时为用户提供方便。NOP为空操作，对程序没有实质影响。MEND为无条件结束指令，在编程结束时一定要写上该指令，否则会出现编译错误。调试程序时，在程序的适当位置插入MEND指令可以实现程序的分段调试。

4．比较指令

比较指令是将两个操作数按规定的条件作比较，条件成立时，触点就闭合。比较运算符有：=、>=、<=、>、<和<>。

（1）字节比较  字节比较用于比较两个字节型整数值INl和IN2的大小，字节比较是无符号的。比较式可以是LDB、AB或OB后直接加比较运算符构成。如：LDB=、AB<>、OB>=等。

整数INl和IN2的寻址范围：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常数。

指令格式例如： LDB=  VBl0，VBl2

（2）整数比较  整数比较用于比较两个一字长整数值INl和IN2的大小，整数比较是有符号的（整数范围为16#8000和16#7FFF之间）。比较式可以是LDW、AW或OW后直接加比较运算符构成。如：LDW=、AW<>。OW>=等。

整数INl和IN2的寻址范围：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常数。

指令格式例如： LDW=  VWl0，VWl2

（3）双字整数比较  双字整数比较用于比较两个双字长整数值INl和IN2的大小，双字整数比较是有符号的(双字整数范围为16#80000000和16#7FFFFFFF之间)。比较式可以是LDD、AD或OD后直接加比较运算符构成。如：LDD=、AD<>、OD>=等。

双字整数INl和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常数。

指令格式例如： LDD=  VDl0，VDl2

（4）实数比较  实数比较用于比较两个双字长实数值INl和IN2的大小，实数比较是有符号的（负实数范围为-1.175495E-38和-3.402823E+38，正实数范围为+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比较式可以是LDR、AR或OR后直接加比较运算符构成。如：LDR=、AR<>、OR>=等。

实数INl和IN2的寻址范围：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常数。

指令格式例如： LDR=  VDl0，VDl2

PLC程序的内容和质量评价指标

1．PLC程序的内容

PLC应用程序应最大限度地满足被控对象的控制要求，在构思程序主体的框架后，要以它为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序。经过不断他调整和完善。使程序能完成所要求的控制功能。另外，PLC应用程序通常还应包括以下几个方面的内容：

（1）初始化程序  在 PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是为启动作必要的准备，并避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容为：将某些数据区、计数器进行清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出量置位或复位；显示某些初始状态等等。

（2）检测、故障诊断、显示程序  应用程序一般都设有检测、故障诊断和显示程序等内容。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。它们也可以是相对独立的程序段。

（3）保护、连锁程序  各种应用程序中，保护和连锁是不可缺少的部分。它可以杜绝由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，保证系统的运行更安全、可靠。因此要认真考虑保护和连锁的问题。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。

2．PLC程序的质量

对同一个控制要求，即使选用同一个机型的PLC，用不同设计方法所编写的程序，其结构也可能不同。尽管几种程序都可以实现同一控制功能，但是程序的质量却可能差别很大。程序的质量可以由以下几个方面来衡量：

（1）程序的正确性  应用程序的好坏，最根本的一条就是正确。所谓正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验，离开这一条对程序所做的评价都是没有意义的。

（2）程序的可靠性好  好的应用程序可以保证系统在正常和非正常（短时掉电再复电、

某些被控量超标、某个环节有故障等）工作条件下都能安全可靠地运行，也能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮）等情况下不至于出现系统控制失误。

（3）参数的易调整性好  PLC控制的优越性之一就是灵活性好，容易通过修改程序或参数而改变系统的某些功能。例如，有的系统在一定情况下需要变动某些控制量的参数（如定时器或计数器的设定值等），在设计程序时必须考虑怎样编写才能易于修改。

（4）程序要简练  编写的程序应尽可能简练，减少程序的语句，一般可以减少程序扫描时间，提高PLC对输入信号的响应速度。当然，如果过多地使用那些执行时间较长的指令，有时虽然程序的语句较少，但是其执行时间也不一定短。

（5）程序的可读性好  程序不仅仅给设计者自己看，系统的维护人员也要读。另外，为了有利于交流，也要求程序有一定的可读性。