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6ES7331-7PF01-0AB0

基于PLC的温度检测和控制系统

用PLC构成温度的检测和控制系统，接线图及原理图如图40，41所示。

1. 控制要求

温度控制原理：通过电压加热电热丝产生温度，温度再通过温度变送器变送为电压。加热电热丝时根据加热时间的长短可产生不一样的热能，这就需用到脉冲。输入电压不同就能产生不一样的脉宽，输入电压越大，脉宽越宽，通电时间越长，热能越大，温度越高，输出电压就越高。

 PID闭环控制：通过PLC+A/D+D/A实现PID闭环控制，接线图及原理图如图40，41所示。比例，积分，微分系数取得合适系统就容易稳定，这些都可以通过PLC软件编程来实现。

2. 程序设计

    如图42所示梯形图模拟量模块以EM235或EM231+EM232为例。

 

图42  PID控制梯形图

 图42（续）

 

  

图40  温度检测和控制示意图

近几年来PLC新兴的应用领域

(1) 近年来，和利时矿用PLC产品的不断推陈出新，以其可靠性、高性能等优势得到了用户的广泛认可。和利时矿用PLC产品大量应用于低压馈电开关、高压配电装置、组合开关、负荷中心等产品，正逐步替代单片机保护器和普通PLC类产品，装备和利时矿用PLC开始成为一些矿用设备公司产品的卖点和优势。

 

(2) 利用PLC来开发新型的集热式太阳能热水器，可以克服传统的太阳能热水器存在受气候影响大、水温不稳定等缺陷，还可以对多个用户集中供水。采用西门子S7-200 系列PLC 进行控制操作，配合相应的温度、液位和流量传感器及PLC的模拟量输入扩展实现对集热式太阳能热水器中水温、水位和流量的控制。同时，PLC与西门子文本显示器T D400 集成，实现人机交互界面，对集热式热水器内部的水温和水位进行实时在线显示和设置。

 

(3) 随着科技的发展和社会的进步，自动门在日常生活中也得到了广泛的应用。过去的自动门系统一般采用逻辑控制模块控制，因故障率高、可靠性低、维修不方便等原因而逐步被淘汰。在自动门控制系统中选用三菱PLC作为控制器，以一个发射的超声开关和一个接收的光电开关作为此系统的输入设备，两套不同的传感器输入控制信号给PLC，利用PLC对系统的编码表、I/O分配表和自动门的动作过程等实施控制，从而实现控制门的开放或关闭( 上升或下降) 。

 

其他还有很多新应用领域如：物联网，市政，新能源发电，智能楼宇电量采集，医疗系统配电电源等，就不一一列举了。

PLC的软件系统是指PLC所使用的各种程序的集合。它包括系统程序和用户程序。
（1）系统程序
       系统程序包括监控程序、编译程序及诊断程序等。监控程序又称为管理程序，主要用于管理全机。编译程序用来把程序语言翻译成机器语言。诊断程序用来诊断机器故障。系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接存取，故也不需要用户干预。
（2）用户程序
        用户程序是用户根据现场控制的需要，用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现各种控制要求。用户程序由用户用编程器键入到PLC内存。小型PLC的用户程序比较简单，不需要分段，而是顺序编制的。大中型PLC的用户程序很长，也比较复杂，为使用户程序编制简单清晰，可按功能结构或使用目的将用户程序划分成各个程序模块。按模块结构组成的用户程序， 每个模块用来解决一个确定的技术功能，能使很长的程序编制得易于理解，还使得程序的调试和修改变得很容易。
        对于数控机床来说，数控机床PLC中的用户程序由机床制造厂提供，并已固化到用户 EPROM中，机床用户不需进行写入和修改，只是当机床发生故障时，根据机床厂提供的梯形 图和电气原理图，来查找故障点，进行维修。

PLC的系统软件和用户程序简介

PLC控制系统的软件主要包括系统软件和用户程序。系统软件由PLC厂家固化在存储器中，用于控制PLC的运作。用户程序由使用者编制录入，保存在用户存储器中，用于控制外部对象的运行。

    1）、系统软件

     系统软件包括系统管理程序、用户指令解释程序、标准程序模块及系统调用。整个系统软件是一个整体，它的质量很大程度上影响了PLC的性能。通常情况下，进一步改进和完善系统软件就可以在不增加任何设备条件下大大改善PLC的性能，使其功能越来越强。

2）用户程序

        PLC的程序一般由三个部分构成：用户程序、数据块和参数块。用户程序是必选项，数据块和参数块是可选部分。

用户程序即应用程序，是用户针对具体控制对象编制的程序。PLC是通过在RUN方式下，循环扫描执行用户程序来完成控制任务的，用户程序决定了一个控制系统的功能。

        一个完整的用户程序应当包含一个主程序、若干子程序和若干中断程序三大部分。

（1）整体式（箱体式）

将PLC的中央处理器单元、输入、输出部件安装在一块印刷电路板上，并连同电源一起装在一个标准机壳内，形成一个箱体。这种结构简单，体积小，重量轻，通过输入、输出端子与外部设备连接。一般小型PLC常采用这种结构，它适用于单机自动控制。

三菱FX系列

（2）机架模块式

把PLC的各个部分制成独立的标准尺寸的模块，主要有CPU模块（包括存储器）、输入模块、输出模块、电源模块以及其他各种模块直接插入机架底板的插座上即可。这种结构形式配置灵活，装配方便，便于扩展，用户根据控制要求灵活地配置各种模块，构成各种控制系统。一般大型、中型PLC采用这种结构。

西门子PLC S7-300

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。

全自动洗衣机的控制PLC程序设计

一 程序设计要求

(1)    水位控制[高水位           25s

           [中水位进水        15s

           [低水位进水        10s

(2)    程序选择 [全程序

       [简易程序

(3)    全程序过程

进水à洗涤(正转3s,反转2s,停1s,200次)à排水(20s)à脱水(10s)à停止

 |            循环三次                            ︳

 |<----------------------------------------------------------------------︳

 

(4)    简易过程

进水à洗涤(正转3s,反转2s,停1s,200次)à排水(20s)à脱水(10s)à停止

 |            循环二次                            ︳

 |<----------------------------------------------------------------------︳

 

 

①     I/O分配

②     梯形图

③     软盘

 

 

 

进水阀(Y0)

排水阀(Y1)

电机正反转(Y1,Y2)

脱水(Y4)

 

 

 

 

 

二 I/O分配图

 

起动                                         进水

水位(高)                                      排水

水位(中)                                     电机正转

水位(低)                                     电机反转

全程序                                       脱水

简易程序

 

 

 

 

二 状态转换图

(见附录一)

 

三 梯形图

(见附录二)

分析如下

1,

初始脉冲M8002使初始状态S0置为1,当按驱动按钮X0.

先选择了水位,程序类型后再按X0起动的.

 

2,

按X04,选择的是全程序.

按X05,选择的是简单程序.

本来是以X04为全程序, X04非作为简单程序,但在程序结束的时候,不能令M0置零.所以增加了X05作为简单程序的选择按钮.

 

3,

X01控制高水位,按X01,起动M1,并自锁.

X02控制中水位,按X02,起动M2,并自锁.

X03控制低水位,按X03,起动M3,并自锁.

 

4,

状态转入S0后,对C2,C3清零.

并且,由M1+M2+M3与X0作为对S20的转移条件.

 

 

5,

状态转移到S20,驱动Y0(进水).

当X2闭合,即M1置1,状态转移S21;

当X3闭合,即M2置1,状态转移S31

当X4闭合,即M3置1,状态转移S41

 

 

6,

状态转移到S21时,T0计时25秒(进水25秒),然后T0置1,状态转移到S22.

状态转移到S31时,T1计时15秒(进水15秒),然后T1置1,状态转移到S22.

状态转移到S41时,T2计时10秒(进水10秒),然后T2置1,状态转移到S22.

 

7,

状态转移到S22,对Y0清除指令,即停止进水.当Y0停止时,即Y0非置1,状态转移到S23.

 

8,

状态转移到S23,如果选择的是全程序  (按X04),那么对C0清零.

              如果选择的是简单程序(按X05),那么对C1清零.

CO非,C1非置1,状态转移到S24.

 

9.

状态转移到S24,起动Y02(电机正转),T3计时3秒.计时完毕状态转移到S25.正转完毕.

 

 

10,

状态转移到S25,起动Y03(电机反转),T4计时2秒.

计时完毕后,无论选择的是全程序还是简单程序(无论按X04还是X05)状态都转移到S26.

 

 

11,

状态转移到S26,T5计时1秒,然后T5置1.

如果选择的是全程序  (按X04),那么C0计数,当计数不够200次时,状态转移到S24.计数满200次时,状态转移到S27.

如果选择的是简单程序(按X05),那么C1计数,当计数不够100次时,状态转移到S24.计数满100次时,状态转移到S27.

 

 

12,

状态转移到S27,起动Y01(排水).T7计时20秒,然后T7置1,状态转移到S28.

 

 

 

13,

状态转移到S28,起动Y04(脱水),T8计时10秒.

如果选择的是全程序  (按X04),那么C2计数,当计数不够3次时,状态转移到S20.计数满3次时,状态转移到S0.

如果选择的是简单程序(按X05),那么C3计数,当计数不够2次时,状态转移到S20.计数满2次时,状态转移到S0.

步进阶梯结束.

PLC编程时经常用到逻辑运算表

1．步进顺控概述：

一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态或者步。状态与状态之间由转换条件分隔。当相邻两状态之间的转换条件得到满足时，就实现状态转换。状态转移只有一种流向的称作单流程顺控结构。

2．FX系列PLC的状态元件

   每一个状态或者步用一个状态元件表示，S0为初始步，也称为准备步，表示初始准备是否到位。其它为工作步。

状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程控制器的软元件之一。 FX2N 共有 1000个状态元件，其分类、编号、数量及用途如表1所示。

表1 FX2N的状态元件

注：①状态的编号必须在指定范围内选择。

②各状态元件的触点，在PLC内部可自由使用，次数不限。

③在不用步进顺控指令时，状态元件可作为辅助继电器在程序中使用。

④通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。

3．状态转移图（SFC）的画法

状态转移图（SFC）也称功能表图。用于描述控制系统的控制过程。

状态转移图的三要素：驱动动作、转移目标和转移条件。其中转移目标和转移条件必不可少，而驱动动作则视具体情况而定，也可能没有实际的动作。

步与步之间的有向连线表示流程的方向，其中向下和向右的箭头可以省略。图中流程方向始终向下，因而省略了箭头。

利用S7-200 PLC定时中断功能编制一个程序

利用定时中断功能编制一个程序，实现如下功能：当I0.0由OFF→ON，Q0.0亮1s，灭1s，如此循环反复直至I0.0由ON→OFF，Q0.0变为OFF。

程序如图1所示。

主程序

LD     I0.0

EU

ATCH   INT_0, 21

ENI

LDN    M0.0

A      I0.0

TON    T32, +1000

LD     T32

=      M0.0

LD     I0.0

ED

DTCH   21

DISI

 

 

INT0

LDN    Q0.0

=       Q0.0

高速计数器指令有两条：高速计数器定义指令HDEF、高速计数器指令HSC。指令格式如表1所示。

（1）高速计数器定义指令HDEF。指令指定高速计数器（HSCx）的工作模式。工作模式的选择即选择了高速计数器的输入脉冲、计数方向、复位和起动功能。每个高速计数器只能用一条“高速计数器定义”指令。

（2）高速计数器指令HSC。根据高速计数器控制位的状态和按照HDEF指令指定的工作模式，控制高速计数器。参数N指定高速计数器的号码。

表1 高速计数器指令格式

LAD
STL	HDEF  HSC，MODE	HSC  N
功能说明	高速计数器定义指令HDEF	高速计数器指令HSC
操作数	HSC：高速计数器的编号，为常量（0～5）数据类型：字节 MODE工作模式，为常量（0～11） 数据类型：字节	N：高速计数器的编号，为常量（0～5）数据类型：字
ENO=0的出错条件	SM4.3（运行时间），0003（输入点冲突）， 0004（中断中的非法指令），000A（HSC重复定义）	SM4.3 （运行时间），0001（HSC在HDEF之前），0005（HSC/PLS同时操作）

PLC的基本工作方式图解介绍

 PLC的基本工作方式是顺序执行用户程序，每一时钟周期执行一条指令。对用户程序的执行一般有循环扫描和定时扫描两种，扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，如图1所示。

（1）输入采样阶段。PLC在输入采样阶段以扫描方式顺序读人所有输入端子的状态，存人输人寄存器，接着转入程序执行阶段。

（2）程序执行阶段。PLC在程序执行阶段中顺序对每条指令进行扫描。先从输人寄存器读人所有输入端子的状态。

  图 PLC程序执行过程

（3）输出刷新阶段。所有指令执行完毕后，将输出寄存器中所有的输出状态送到输出电路，成为PLC的实际输出。

PLC执行完上述的三个阶段称为一个扫描周期。

PLC的核心部件是CPU和存储器：

（1）中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器键入的用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能检查用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区, 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算术运算等任务。并将逻辑或算术运算等结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为止。

（2）存储器

与微型计算机一样，除了硬件以外，还必须有软件。才能构成一台完整的PLC。PLC的软件分为两部分: 系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

PLC存储空间的分配：虽然大、中、小型 PLC的CPU的最大可寻址存储空间各不相同，但是根据PLC的工作原理， 其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区，系统RAM存储区（包括I/O映象区和系统软设备等）和用户程序存储区。