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，**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**，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**，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**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。

由PLC实现的三相异步电动机正反转控制线路

/O接线图

2、PLC的输入输出地址分配表

输入：

X0-----SB1(启动）

X1-----SB2（停止）

X2-----SB3

输出：

Y0-----KM1

Y1-----KM2

Y2-----KM3

Y3-----KM4

3、PLC的梯形图

4、指令表

脉冲电路的另一个特点是一定有电容器（用电感较少）作关键元件，脉冲的产生、波形的变换都离不开电容器的充放电。

产生脉冲的多谐振荡器

    脉冲有各种各样的用途，有对电路起开关作用的控制脉冲，有起统帅全局作用的时钟脉冲，有做计数用的计数脉冲，有起触发启动作用的触发脉冲等等。不管是什么 脉冲，都是由脉冲信号发生器产生的，而且大多是短形脉冲或以矩形脉冲为原型变换成的。因为矩形脉冲含有丰富的谐波，所以脉冲信号发生器也叫自激多谐振荡器 或简称多谐振荡器。如果用门来作比喻，多谐振荡器输出端时开时闭的状态可以把多谐振荡器比作宾馆的自动旋转门，它不需要人去推动，总是不停地开门和关门。

    （ 1 ）集基耦合多谐振荡器

    图 2 是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它由两个晶体管反相器经 RC 电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替充放电使两管交替导通和截止，使电路不停地从一个状态自动翻转到另一个状态，形成自激振荡。从 A 点或B 点可得到输出脉冲。当 R b1 =R b2 =R ， C b1 =C b2 =C 时，输出是幅度接近 E 的方波，脉冲周期 T=1.4RC 。如果两边不对称，则输出是矩形脉冲

（ 3 ） RC 环形振荡器

    图 4 是常用的 RC 环形振荡器。它用奇数个门、首尾相连组成闭环形，环路中有 RC 延时电路。图中 RS 是保护电阻，R 和 C 是延时电路元件，它们的数值决定脉冲周期。输出脉冲周期 T=2.2RC 。如果把 R 换成电位器，就成为脉冲频率可调的多谐振荡器。因为这种电路简单可靠，使用方便，频率范围宽，可以从几赫变化到几兆赫，所以被广泛应用。

 脉冲变换和整形电路

    脉冲在工作中有时需要变换波形或幅度，如把矩形脉冲变成三角波或尖脉冲等，具有这种功能的电路就叫变换电路。脉冲在传送中会造成失真，因此常常要对波形不好的脉冲进行修整，使它整旧如新，具有这种功能的电路就叫整形电路。

（ 1 ）微分电路

    微分电路是脉冲电路中**常用的波形变换电路，它和放大电路中的 RC 耦合电路很相似，见图 5 。当电路时间常数τ=RC<<t k 时，输入矩形脉冲，由于电容器充放电极快，输出可得到一对尖脉冲。输入脉冲前沿则输出正向尖脉冲，输入脉冲后沿则输出负向尖脉冲。这种尖脉冲常被用作触发 脉冲或计数脉冲。

（ 2 ）积分电路

    把图 5 中的 R 和 C 互换，并使 τ=RC>>t k ，电路就成为积分电路，见图 6 。当输入矩形脉冲时，由于电容器充放电很慢，输出得到的是一串幅度较低的近似三角形的脉冲波。

 （ 3 ）限幅器

    能限制脉冲幅值的电路称为限幅器或削波器。图 7 是用二极管和电阻组成的上限幅电路。它能把输入的正向脉冲削掉。如果把二极管反接，就成为削掉负脉冲的下限幅电路。

 用二极带或三极管等非线性器件可组成各种限幅器，或是变换波形（如把输入脉冲变成方波、梯形波、尖脉冲等），或是对脉冲整形（如把输入高低不平的脉冲系列削平成为整齐的脉冲系列等）。

    （ 4 ）箝位器

    能把脉冲电压维持在某个数值上而使波形保持不变的电路称为箝位器。它也是整形电路的一种。例如电视信号在传输过程中会造成失真，为了使脉冲波形恢复原样，接收机里就要用箝位电路把波形顶部箝制在某个固定电平上。

    图 8 中反相器输出端上就有一个箝位二极管 VD 。如果没有这个二极管，输出脉冲高电平应该是 12 伏，现在增加了箝位二极管，输出脉冲高电平被箝制在 3 伏上。

化学反应生产过程的PLC控制编程实例实验

一、项目所需设备、工具、材料

表1所列为采用实验模板所需的输入输出设备情况。利用扳动开关取代传感器，用指示灯代替各泵和搅拌器。

表1 实训所需设备、材料、工具表

二、训练内容

1、项目描述

图1中表示该项目工艺要求。图中罐A、罐B的容量相等且为罐C、罐D容量的一半。要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵2加到罐A和罐B中，罐B满后将溶液B加热到60℃，然后用泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液全部加入到罐C中以1比1的比例混合，罐Ｃ装满后要继续搅拌60秒进行充分的化学反应，然后由泵5把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中，罐D装满后开启泵6把整罐成品全部抽走。接着开始新一周期的循环。注意，当罐空时，传感器应处于断开状态。

2、 实训要求

2.1  输入与输出点分配

见表2。

表2   输入与输出点分配表

2.2  PLC接线图

按照输入与输出点的分配和项目描述的控制要求，设计PLC的接线图如图2所示。如用指示灯代替泵，用24V直流电作电源。若控制实际泵应接220V交流，如图中虚线部分。“□”表示控制泵的接触器线圈或模拟中的指示灯。

2.3 程序设计

根据工艺要求设计出顺序控制功能图如图3所示。图中各步用状态继电器S表示，这里S作普通辅助继电器使用，在进入步进程序之后，开始分别进入A、B两罐的A液、B液注入程序。由于B罐要进行加热，因此，比A罐要多一步。为了同时开始将A、B两液体注入反应罐C前，关掉A罐注入泵1，人为增加一个时间定时步，已完成对S10步的复位。

当B罐加热到60℃且T0延时到，开始进入将A、B两种液体注入C罐进行反应的S3步。在打开泵3、4输送A、B两种液体的同时，搅拌器就开始搅拌，为了延续该动作到反应结束，采用SET指令。

当A罐与B罐空，而C罐满时，注入结束。进入反应计时步S4。60s后反应结束，C罐反应液将通过泵5经过滤器输送到D罐。

当D罐满时，C罐也应空。D罐通过泵6排出，当D罐空时，循环以上过程。

2.4 运行并调试程序

（1）将梯形图程序输入到计算机。

（2）下载程序到PLC，并对程序进行调试运行。

（3）调试运行并记录调试结果。

3、  编程练习

（1）为了提高效率，当A、B两罐液体排空后，关闭泵3、4后，即开始重新注入A、B两种液体，其他条件不变。

（2）如果四个罐不成比例，试重新编写顺序功能图。

（3）尝试采用基本指令完成该化学反应控制程序。

读取或传送状态字——西门子S7系列PLC

  LSTW    //将状态字中0—8位装入累加器1中，累加器9—31位被清0

  TSTW    //将累加器1中的内容传送到状态字中

注：对 S7-300系列的CPU， LSTW不对状态字中的SC、STA、OR位进行操作,仅将状态字中的1,4,5,6,7位装入累加器1的对应位。

定时器字中的剩余时间值以二进制格式保存，用L指令从定时器字中读出二进制时间值装入累加器1中，称为直接装载。也可用LC指令以DCD码格式读出时间值，装入累加器1低字中，称为BCD码格式读出时间值。以BCD码格式装入时间值可以同时获得时间值和时基，时基与时间值相乘就得到定时剩余时间。

L  T1   //将定时器T1中二进制格式的时间值直接装入累加器1的低字中

LC T1   //将定时器T1中的时间值和时基以BCD码格式装入累加器1 低字中

对当前计数值也可以直接装载和以BCD码格式读出当前计数值。

L  C1   //将计数器C1中计数值以二进制格式装入累加器1的低字中

LC C1   //将计数器C1中的计数值以BCD码格式装入累加器1低字中

对于地址寄存器，可以不经过累加器1而直接将操作数装入或传出，或将两个地址寄存器的内容直接交换。

指令格式： LAR1 

说明：将操作数的内容装入地址寄存器1(ARl)；

指令格式： LAR2

说明：将操作数的内容装入地址寄存器2(AR2)；

指令格式：TAR1

说明：将ARl的内容传送给存储区或AR2；

指令格式：TAR2

说明：将ARl的内容传送给存储区或AR2；

指令格式：CAR

说明：交换ARl和AR2的内容

例 3.4.2

   LARl  P#I0.0 //将输入位I0.0的地址指针装入ARl

   LAR2  P#0.0  //将二进制数2#00000000 00000000 00000000 00000000

                   装入AR2

LAR1  P#Start   //将符号名为Start的存储器的地址指针装入ARl

LARl  AR2       //将AR2的内容装入ARl

LARl  DBD20     //将数据双字DBD 20的内容装入ARl

TARl  AR2       //将ARl的内容传送至AR2

TAR2            //将AR2的内容传送至累加器1

TARl  MD 20     //将ARl的内容传送至存储器双字MD 20

CAR             //交换ARl和AR2的内容    

 plc与dcs的分析比较

dcs和plc的设计原理区别较大，plc是由继电器控制原理发展起来的，它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控 
制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入plc的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。plc的cpu内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到**终步（通常为end指令），然后再返回起始步循环运算。plc每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的plc，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。程序计数器这样的循环操作，这是dcs所没有的。这也是使plc的冗余不如dcs的原因。dcs是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数和过程变量之间的关系都做成功能块（有的dcs系统称为膨化块）。dcs和plc的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是还是有区别。80年代以后，plc除逻辑运算外，控制回路用的算法功能已经大大加强，但 plc用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出**的优点，在微秒量级，解算1k逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。而dcs把所有输入都当成模拟量，1位就是开关量。解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。对于plc解算一个pid运算在几十毫秒，这与dcs的运算时间不相上下。

在接地电阻方面，对plc也许要求不高，但对dcs一定要在几欧姆以下（通常在4欧姆以下）。模拟量隔离也是非常重要的。

相同i/o点数的系统，用plc比用dcs，其成本要低一些（大约能省40%左右）。plc没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比dcs要低很多。如果被控对象主要是设备连锁、回路相对很少，采用plc较为合适。如果主要是模拟量控制、并且函数运算很多，**采用dcs。dcs在控制器、i/o板、通讯网络等的冗余方面，一些高级运算、行业的特殊要求方面都要比plc好的多。plc由于采用通用监控软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。

PLC程序设计一般分为以下几个步骤

PLC程序设计一般分为以下几个步骤：

1. 程序设计前的准备工作

程序设计前的准备工作就是要了解控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、是否有特殊功能的接口、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。接着进一步熟悉被控对象，可把控制对象和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模及之间的关系。

2. 设计程序框图

根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。

3. 编写程序

根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释。

4. 程序调试

调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果在现场进行测试，需将可编程控制器系统与现场信号隔离，可以切断输入/输出模板的外部电源，以免引起机械设备动作。程序调试过程中先发现错误，后进行纠错。基本原则是“集中发现错误，集中纠正错误”。

5. 编写程序说明书

在说明书中通常对程序的控制要求、程序的结构、流程图等给以必要的说明，并且给出程序的安装操作使用步骤等.

接近开关的作用、外形图和电气符号

 接近开关是非接触式的监测装置，当运动着的物体接近它到一定距离范围内，就能发出信号。

   PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
       PLC由中央处理器CPU、存储器、输入输出接口和编程器组成。
      中央处理器CPU是核心，它的作用是接收输入的程序并存储程序。扫描现场的输入状态，执行用户程序，并自诊断，
      存储器用来存放程序和数据；
     输入接口采集现场各种开关接点的信号状态，并将其转化成标准的逻辑电平。

      输出接口用于输出电信号来控制对象；
      编程器用于用户程序的编制、编辑、调试、检查和监视，还可以显示PLC的各种状态。

STEP7-Mirco/WIN软件项目管理功能

1 打印

(1). 打印程序和项目文档的方法

用下面的方法打印程序和项目文档：

2        2        单击“打印” 按钮。

2        2        选择菜单命令“文件”→“打印”。

2        2        按Ctrl+P快捷键组合。

(2). 打印单个项目元件网络和行

以下方法可以从单个程序块打印一系列网络，或从单个符号表或状态图打印一系列行：

  1选择适当的复选框，并使用“范围”域指定打印的元素。

2选中一段文本、网络或行，并选择“打印”。此时应检查以下条目：在“打印内容／顺序”帧中写入的正确编辑器；在“范围”条目框中选择正确的POU（如适用）；POU“范围”条目框空闲正确的单选按钮；“范围”条目框中显示正确的数字。

如图1所示，从USR1符号表打印行6-20，则应采取以下方法之一：

2        2        仅选择“打印内容／顺序”题目下方的“符号表”复选框以及“范围”下方的“USR1”复选框，定义打印范围6至20，

2        2        在符号表中增亮6-20行，并选择“打印”。

2        

2        图1  打印内容／顺序

2 复制项目

在STEP 7-Micro/WIN 32项目中可以复制：文本或数据域、指令、单个网络、多个相邻的网络、POU中的所有网络、状态图行或列或整个状态图、符号表行或列或整个符号表、数据块。但不能同时选择或复制多个不相邻的网络。不能从一个局部变量表成块复制数据并粘贴至另一个局部变量表，因为每个表的只读L内存赋值必须惟一。

剪切、复制或删除LAD或FBD程序中的整个网络，必须将光标放在网络标题上。

3 导入文件

从STEP 7-Micro/WIN 32之外导入程序，可使用“导入”命令导入ASCII文本文件。“导入”命令不允许导入数据块。打开新的或现有项目，才能使用“文件”→“导入”命令。

如果导入OB1（主程序），会删除所有现有POU。然后，用作为OB1和所有作为ASCII文本文件组成部分的子程序或中断程序的ASCII数据创建程序组织单元。

如果只导入子程序或中断程序（ASCII文本文件中无定义的主程序），则ASCII文本文件中定义的POU将取代所有现有STEP 7-Micro/WIN 32项目中的对应号码的POU（如果STEP 7-Micro/WIN 32项目未空置）。现有STEP 7-Micro/WIN 32项目的主程序以及未在ASCII文本文件中定义的所有STEP 7-Micro/WIN 32 POU均被保留。

如现有STEP 7-Micro/WIN 32项目中可能包括OB1和SUB1、SUB3和SUB5，然后从一个ASCII文本文件导入SUB2、SUB3和SUB4。**后得到的项目为：OB1（来自STEP 7-Micro/WIN 32项目）、SUB1（来自STEP 7-Micro/WIN 32项目）、SUB2（来自ASCII文本文件）、SUB3（来自ASCII文本文件）、SUB4（来自ASCII文本文件）、SUB5（来自STEP 7-Micro/WIN 32项目）。

4 导出文件

将程序导出到STEP 7-Micro/WIN 32之外的编辑器，可以使用“导出”命令创建ASCII文本文件。默认文件扩展名为“·awl”，可以指定任何文件名称。程序只有成功通过编译才能执行“导出”操作。“导出”命令不允许导出数据块。打开一个新项目或旧项目，才能使用“导出”功能。

用“导出”命令按下列方法导出现有POU（主程序、子例行程序和中断例行程序）：

2        2        如果导出OB1（主程序），则所有现有项目POU均作为ASCII文本文件组合和导出。

2        2        导出子例行程序或中断例行程序，当前打开编辑的单个POU作为ASCII文本文件导出。