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。

根据指令语句表画出对应的梯形图的方法及举例

画出下列指令语句表对应的梯形图。

  ①  LD        00000

      OR        00001

      AND-NOT  00002

      OR        00003

      LD        00004

      AND       00005

      OR         00006

      AND-LD

      OR         00007

      OUT        10000

将指令语句转换成梯形图时，首先应将以LD指令为起点的电路块找出来，然后根据两个电路块后面的指令确定其相互关系。

①  图所示。

使用位处理技术，可开发出一个用户定义的键盘

当按下一个数字键时，其值被加入存储在单个数据字中的数据串中。这个程序可以对0到9999的数字进行操作。如果超过**限值，则**高位溢出、丢失。每个新近输入位放置在数据串的“单元”位置。经处理，输入的数字输出，给一个7段显示DSP1，表示当前输入数据串是什么。

程序通过对位数据找(首地址M110>左移4位(SFTL,指令)，把输入数字加到当前串。为实现这个目的，“空”数据值被移入到位元件M110, 11, 12和13。当键入的数据值移入到寄存器D010后，D010内容与位数据找(首地址M110 )通过WOR相连结。因为D010的内容总是1个数字(一个按粗输入)，即一个4位模式，可以说，D010的前4位被复制到位数据栈的预先“置空”区域中，此区域也为4位。

接着位数据找的内容被直接移出到一个7段显示的输出。同时使用BIN指令处理同一个位栈，其结果存在D000中。这是一个直接读取当前数字串的过程。

西门子PLC模拟量输入EM235的处理

本示例描述了模拟量模块EM235 3A1/1AQ与CPU-212或CPU-214一起使用的一种探讨。本例中模拟量输入值是给定采样次数的采样平均值，然后试验决定怎样设置输出。EM235配置成士10V。

程序结构

程序和注解

本程序描述了模拟量模块EM235 (3A1/1A0)的功能，从AIWO中取输入值，为了增加稳定性而求多次采样值的平均值，再依据计算出的平均值在AOWO中输出模拟电压。

模拟量模块经过测试可提供模块错误信息。如果**个扩展模块小是模拟量模块，01.0接通。另外模拟量模块检查到的错误是电源出错，则将CPU上01.1接通。模拟量模块上有EXTF字样。

本程序中所用除法是简单的移位除法(用采样次数的2的方次)。因为移位只花费较短的扫描时问，该数能从2变化到32768。

输入字是12位长。如果采样次数大于16 (2的4次方)，那么和的长度将大于一个字(16位)。于是需要用双字(32位)存贮采样和。为把输入值加到采样和中，你应当把它转成双字。

当输入数为负值时，**高有效字增添1;若为正值，**高有效字增添0来校正输入值。

本程序长度为118个字。

移植设计法的PLC编程步骤

1．分析原有系统的工作原理 

了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。

2．PLC的I/O分配 

确定系统的输入设备和输出设备，进行PLC的I/O分配，画出PLC外部接线图。

3．建立其它元器件的对应关系 

确定继电器电路图中的中间继电器、时间继电器等各器件与PLC中的辅助继电器和定时器的对应关系。

以上（2）和（3）两步建立了继电器电路图中所有的元器件与PLC内部编程元件的对应关系，对于移植设计法而言，这非常重要。在这过程中应该处理好以几个问题：

1）继电器电路中的执行元件应与PLC的输出继电器对应，如交直流接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯等；

2）继电器电路中的主令电器应与PLC的输入继电器对应，如按钮、位置开关、选择开关等。热继电器的触点可作为PLC的输入，也可接在PLC外部电路中，主要是看PLC的输入点是否富裕。注意处理好PLC内、外触点的常开和常闭的关系。

3）继电器电路中的中间继电器与PLC的辅助继电器对应；

4）继电器电路中的时间继电器与PLC的定时器或计数器对应，但要注意：时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，而定时器只有“通电延时型”一种。

4．设计梯形图程序 

根据上述的对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。对于复杂的控制电路可划整为零，**行局部的转换，**后再综合起来。

5．仔细校对、认真调试 

对转换后的梯形图一定要仔细校对、认真调试，以保证其控制功能与原图相符。

1．卧式镗床继电器控制系统分析

如图5-51所示为某卧式镗床继电器控制系统的电路图，包括主电路、控制电路、照明电路和指示电路。镗床的主轴电机M1是双速异步电动机，中间继电器KA1和KA2控制主轴电机的起动和停止，接触器KM1和KM2控制主轴电机的正反转，接触器KM4、KM5和时间继电器KT控制主轴电机的变速，接触器KM3用来短接串在定子回路的制动电阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是变速操纵盘上的限位开关，SQ5和SQ6是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关，SQ7和SQ8是镗头架和工作台的正、反向**移动开关。

图5-51  卧式镗床的继电器控制电路

2．画PLC外部接线图

改造后的PLC控制系统的外部接线图中，主电路、照明电路和指示电路同原电路不变，控制电路的功能由PLC实现，PLC的I/O接线图如图5-52所示。

图5-52  卧式镗床PLC控制系统I/O接线图

3．设计梯形图

根据PLC的I/O对应关系，再加上原控制电路（图5-51）中KA1、KA2和KT分别与PLC内部的M300、M301和T0相对应，可设计出PLC的梯形图如图5-53所示。

图5-53  卧式镗床PLC控制系统的梯形图

设计过程中应注意梯形图与继电器电路图的区别。梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序，PLC梯形图是串行工作的，而在继电器电路图中，各电器可以同时动作（并行工作）。

    移植设计法主要是用来对原有机电控制系统进行改造，这种设计方法没有改变系统的外部特性，对于操作工人来说，除了控制系统的可靠性提高之外，改造前后的系统没有什么区别，他们不用改变长期形成的操作习惯。这种设计方法一般不需要改动控制面板及器件，因此可以减少硬件改造的费用和改造的工作量。

读写西门子S7-214的实时时钟的举例

 怎样读和写S7-214的实时时钟?

   下面这个程序示例涉及到关于实时时钟的两种特殊指令:读和写日期及时钟时间。为了进行这些操作，需要有如下结构的8字节缓冲区:

   为了读或写方便，这些数据用BCD码存储。当操作开关10.0为1时，就将预定日期和时间写入实际时钟。为了显示当前的秒值，将其值拷贝到输出字节QB0。当10.1=1时，则用BCD码显示;当10.1=0时，则用二进制码显示。

例程：

程序框图

程序和注释

   通过按输入开关10.0可调用子程序0。这个子程序按照要求的日期和时问，预先将其值置入VB100到VB107这8个字节，然后用TODW指令，将此设置传送给实时时钟。

每个周期都读出实时时钟的值，这些数据以BCD码形式(4位代表0至9的数字)存储在VB400到VB407这8个字节中。如果输入10.1为1，这些值就被自接拷贝到输出字节QB0，以供显示。

如果输入开关10.1为0，将数据定VW404拷贝到VW204，再将包含分钟值的VB204清零。这一步是必须的，因为把秒值从BCD码形式转换成二进制码形式，只能按字来转换。现时的二进制码的秒值被传输到输出字节QB0，以供显示。

本程序长度为46个字。

可编程控制器定义的各部分含义

国际电工委员会(IEC)曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案**稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”

定义强调了可编程控制器是“数字运算操作的电子系统”，是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机，是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完成各种各样的控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功能。

这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术操作，它还具有“数字量和模拟量输入输出控制”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。

定义还强调了可编程控制器应直接应用于工业环境，它须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。

应该强调的是，可编程控制器与以往所讲的顺序控制器在“可编程”方面有质的区别。PLC引入了微处理机及半导体存储器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，能灵活地修改，即用软件方式来实现“可编程”的目的。

可编程序控制器是应用面**广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。

S7-200 PLC输出继电器（Q）的作用和使用

  输出继电器是用来将PLC的输出信号传递给负载，是专设的输出过程映像寄存器。它只能用程序指令驱动。在每次扫描周期的结尾，CPU将输出映像寄存器中的数值复制到物理输出点上，并将采样值写入，以驱动负载。输出继电器一般采用八进制编号，一个端子占用一个点。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取输出过程映像寄存器中的数据。
位： Q〔字节地址］．［位地址〕如：Q0.2
字节、字或双字： Q［长度］［起始用户可以用变量存储区存储程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以用它来保存与工序或任务相关的其他数据。它有4种寻址方式即可以按位、字节、字或双字来存取变量存储区中的数据。
位： V［字节地址］．［位地址］如：V10.2
字节、字或双字： V[数据长度] [起始字节地址］如：VB 100、VW200, VD300字节地址］如：QB2 QW6 QD4

在S7-200 PLC中，定时器作用相当于时间继电器，可用于时间增量的累计。其分辨率分为三种：1ms、10ms、100ms。

定时器有以下两种寻址形式。

    ●当前值寻址：16位有符号整数，存储定时器所累计的时间。

    ●定时器位寻址：根据当前值和预置值的比较结果置位或者复位。

    两种寻址使用同样的格式：T+定时器编号。例如：T37

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。

PLC控制系统设计的基本原则和主要内容

1.   设计基本原则

    为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。

1.      PLC的选择除了应满足技术指标的要求外，还应重点考虑该公司产品技术支持与售后服务情况。（尽量选择主流产品）

2.      **限度地满足被控对象的控制要求。

3.      在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。

4.      保证控制系统得安全、可靠。

5.      考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。

2.   设计的主要内容

1.      拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；

2.      选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；

3.      选定 PLC 的型号；

4.      编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；

5.      根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；

6.      了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

7.      设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；