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。

电动机起动、自保持及停止控制电路的PLC程序设计

  传统的继电器—接触器控制的电动机的起动、自保持及停止电路，按下起动按钮SB2，接触器KM线圈得电并自锁，电动机起动运行，按下停止按钮SB1，接触器KM线圈失电，电动机停止运行。

和继电器控制系统类似，PLC也是由输入部分，逻辑部分和输出部分组成。其相对应的元件安排如下

按下起动按钮SB2，X000接收外部信号置“1”，Y000置“1”并自锁，自锁的目的是当起动按钮SB2松开，X000置“0”时，Y000仍然能保持置“1”状态，使电动机连续运行。需要停车时，按下停止按钮SB1，X001常闭触电置“0”，断开Y000，使Y000置“0”，使电动机停止运行。其相应的控制梯形图如图1所示：

程序清单：

LD  X000

OR  Y000

ANI  X001

OUT  Y000

END

电动机起动、自保持及停止控制电路是梯形图中**典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素，具体体现如下几点：

1．事件：每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线圈表示，本例中为Y000。

2．事件发生的条件：梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置“1”的条件即是事件发生的条件，本例中为起动按钮SB2使X000“1”。

3．事件得以延续得条件：触点组合中使线圈置“1”得以保持得条件是与X000并联得Y000自锁触点闭合。

4．使事件终止的条件：触点组合中使线圈置“1”中断的条件。本例中为停止按钮SB1使X001常闭触点断开。

S7-200系列PLC自由通信口初始化及通信指令 西门子PLC

在该通信方式下，通信端口完全由用户程序所控制，通信协议也由用户设定。PC机与PLC之间是主从关系，PC机始终处于主导地位。PLC的通信编程首先是对串口初始化，对S7-200PLC的初始化是通过对特殊标志位SMB30（端口0）、SMB130（端口1）写入通信控制字，设置通信的波特率，奇偶校验位、停止位和字符长度。显然，这些设定必须与PC的设定相一致。SMB30和SMB130的各位及含义如下：

其中，校验方式：00和11均为无校验、01为偶校验、10为奇校验；字符长度：0为传送字符有效数据是8位、1为有效数据是7位；波特率：000为38400baud、001为19200baud、010为9600baud、011为4800baud、100为2400baud、101为1200baud、110为600baud、111为300baud；通信协议：00为PPI协议从站模式、01为自由口协议、10为PPI协议主站模式、11为保留，缺省设置为PPI协议从站模式。

XMT及RCV命令分别用于PLC向外界发送与接收数据。当PLC处于RUN状态下时，通信命令有效，当PLC处于STOP状态时通信命令无效。

XMT命令将指定存储区内的数据通过指定端口传送出去，当存储区内**后一个字节传送完毕，PLC将产生一个中断，命令格式为 XMT TABLE，PORT，其中PORT指定PLC用于发送的通信端口，TABLE为是数据存储区地址，其**个字节存放要传送的字节数，即数据长度，**为255。

RCV命令从指定的端口读入数据存放在指定的数据存储区内，当**后一个字节接收完毕，PLC也将产生一个中断，命令格式为RCV  TABLE，PO RT，PLC通过PORT端口接收数据，并将数据存放在TBL数据存储区内，TABLE的**个字节为接收的字节数。

在自由口通信方式下，还可以通过字符中断控制来接收数据，即PLC每接收一个字节的数据都将产生一个中断。因而，PLC每接收一个字节的数据都可以在相应的中断程序中对接收的数据进行处理。

PLC系统的存储器分类介绍

PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。 

    （1）系统存储器 

    系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能更改。它使PLC具有基本的功能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。

    （2）用户存储器 

    用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和数据存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务采用PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同（可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器），其内容可以由用户修改或增删。用户数据存储器可以用来存放（记忆）用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指标之一。

    为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。

    工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中，以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。

    由于系统程序及工作数据与用户无直接联系，所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用，许多PLC还提供有存储器扩展功能。 

    存储器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器RAM，另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。

西门子S7-214与SIMOVERT电机驱动器通信设计

    S7-214通过与一台SIMOVERT微型主电机驱动器通信来起动，停止电机，以及改变输出到电机的频率。通信是通过S7-200自由通信口模式进行，使用USS5字协议。输入仿真器用来初始化发给电机驭动器的命令。

这个程序假定使用者己正确地将电机和微型主电机驭动器接好线，并且所有的电机和微型主电机驱动器的参数已诵讨人工设定了。必须把微型主电机驱动器设置在遥控方式。

程序结构

程序和注释

设计PLC控制系统时应遵循的基本原则

任何一种控制系统都是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。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1. **限度地满足被控对象的控制要求

充分发挥PLC的功能，**限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中**的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关**的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。

2. 保证PLC控制系统安全可靠

保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。

3. 力求简单、经济、使用及维修方便

一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。

4. 适应发展的需要

由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。

仓库存储PLC控制系统设计

仓库存储控制系统模型如下图所示：

在两台传送带之间有一个仓库区。传送带1将包裹运送至仓库区，传送带1由电动机M1驱动。传送带2将包裹运出仓库区，传送带2有电动机M2驱动。传送带1靠近仓库一端安装光电开关PEB1确定入库的包裹数，传送带2靠近库区一端安装光电开关PEB2确定出库的包裹数。

控制要求如下：

（1）5个指示灯（HL1~HL5）显示仓库区的占用程度。

（2）电机M1的起停由按钮SB1和SB2控制，若仓库装满则传送带1自动停止。电动机M2的起停由按钮SB3和SB4控制，若仓库已空，则传送带2自动停止。

（3）库区存储量由MW0中的值决定，MW0的初值为100。MW0中的内容可以通过按钮SB5增加，每按一次SB5，MW0中的内容增加10，每按一次按钮SB6，MW0中的内容减10。MW0的内容**小不能少于10，**不能大于200。只用当两台电动机都处于停止状态时才可修改MW0中的值。

（4）仓库内剩余空间的包裹存储数以BCD码格式保存在MW10中。

1.       PLC硬件配置   

 控制系统中的硬件配置如下：

2．分析控制要求进行输入输出点分配，并根据分配画出外部接线图。

输出：

输入：

西门子PLC S7-200处理**响应信号的对策有那些？

使用CPU内置的高速计数器和高速脉冲发生器处理序列脉冲信号

使用部分CPU数字量输入点的硬件中断功能，在中断服务程序中处理；进入中断的延时可以忽略S7-200拥有“直接读输入”和“直接写输出”指令，可以越过程序扫描周期的时间限制，使用部分CPU数字量输入点的“脉冲捕捉”功能捕捉短暂的脉冲 。

注意： S7-200系统中**小周期的定时任务为1ms。所有实现**信号处理的措施，都要考虑所有限制因素的影响。例如，为一个需要毫秒级响应速度的信号选择500μs输出延时的硬件，显然是不合理的。

S7-200在CPU单元上设有硬件电路（芯片等）处理高速数字量I/O，如高速计数器（输入）、高速脉冲输出。这些硬件电路在用户程序的控制下工作，可以达到很高的频率；但点数受到硬件资源的限制。

S7-200 CPU按照以下机制循环工作：

读取输入点的状态到输入映像区

执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态

将输出信号写入到输出映像区

只要CPU处于运行状态，上述步骤就周而复始地执行。在第二步中，CPU也执行通讯、自检等工作。

上述三个步骤是S7-200 CPU的软件处理过程，可以认为就是程序扫描时间。

实际上，S7-200对数字量的处理速度受到以下几个因素的限制：

输入硬件延时（从输入信号状态改变的那一刻开始，到CPU刷新输入映像区时能够识别其改变的时间）

CPU的内部处理时间，包括：

读取输入点的状态到输入映像区

执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态

将输出信号写入到输出映像区

输出硬件延时（从输出缓冲区状态改变到输出点真实电平改变的时间）

上述A,B,C三段时间，就是限制PLC处理数字量响应速度的主要因素。

一个实际的系统可能还需要考虑输入、输出器件的延时，如输出点外接的中间继电器动作时间等 。

CPU上的部分输入点延时（滤波）时间可以在编程软件Micro/WIN的“系统块”中设置，其缺省的滤波时间是6.4ms。

如果把容易受到干扰的信号接到CPU上可改变滤波时间的DI点上，调整滤波时间可能改善信号检测的质量。

支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能同样有效。

有些输出点要比其他点更快些，是因为它们可以用于高速输出功能，在硬件上有特殊设计。没有专门使用硬件高速输出功能时，它们只是和普通点一样处理

继电器输出开关频率为1Hz。

PLC的基本工作原理

可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。 
1.1实现控制要点 
输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。 
输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。 
可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC的I/O电路，都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 
I/O电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点，一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所以，所占体积并不大。 
输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 
输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应的 
这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信息读到PLC的内存中，称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成1，表示接点通，置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输入状态。 
输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的。一个输出锁存器也有一个内存位（bit）与其对应，这个位称为输出继电器，或称输出线圈。靠运行系统程序，输出继电器的状态映射到输出锁存器。这个映射也称输出刷新。输出刷新主要也是靠运行系统程序实现的。这样，用户所要编的程序只是，内存中输入映射区到输出映射区的变换，特别是怎么按输入的时序变换成输出的时序。这是一个数据及逻辑处理问题。由于PLC有强大的指令系统，编写出满足这个要求的程序是完全可能的，而且也是较为容易的。
1.2实现控制过程
简单地说，PLC实现控制的过程一般是：

                           图1.1 PLC典型开机流程
输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新--再输入刷新--再运行用户程序--再输出刷新……**停止地循环反复地进行着。 
图1.1所示的流程图反映的就是上述过程。它也反映了信息的时间关系。
有了上述过程，用PLC实现控制显然是可能的。因为：有了输入刷新，可把输入电路监控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输出。又由于这个过程是**停止地循环反复地进行着，所以，输出总是反映输入的变化的。只是响应的时间上，略有滞后。当然，这个滞后不宜太大，否则，所实现的控制不那么及时，也就失去控制的意义。
为此，PLC的工作速度要快。速度快、执行指令时间短，是PLC实现控制的基础。事实上，它的速度是很快的，执行一条指令，多的几微秒、几十微秒，少的才零点几，或零点零几微秒。而且这个速度还在不断提高中。
图1.1所示的过程是简化的过程，实际的PLC工作过程还要复杂些。除了I/O刷新及运行用户程序，还要做些公共处理工作。
公共处理工作有：循环时间监控、外设服务及通讯处理等。
监控循环时间的目的是避免"死循环"，避免程序不能反复不断地重复执行。办法是用"看门狗"（Watchingdog）。只要循环超时，它可报警，或作相应处理. 
外设服务是让PLC可接受编程器对它的操作，或通过接口向输出设备如打印机输出数据. 
通讯处理是实现PLC与PLC，或PLC与计算机，或PLC与其它工业控制装置或智能部件间信息交换的。这也是增强PLC控制能力的需要。 
也就是说，实际的PLC工作过程总是：公共处理--I/O刷新--运行用户程序--再公共处理--……反复不停地重复着。
1.3可编程控制器实现控制的方式 
用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外，计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下，需处理的控制先申请中断，被响应后正运行的程序停止运行，转而去处理中断工作（运行有关中断服务程序）。待处理完中断，又返回运行原来程序。哪个控制需要处理，哪个就去申请中断。哪个不需处理，将不被理睬。显然，中断方式与扫描方式是不同的。 
在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及时处理。但是，如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？可能会出现照顾不到之处。所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用。 
但是，PLC在用扫描方式为主的情况下，也不排斥中断方式。即，大量控制都用扫描方式，个别急需的处理，允许中断这个扫描运行的程序，转而去处理它。这样，可做到所有的控制都能照顾到，个别应急的也能进行处理。 
PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些，分析其基本原理，也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现--信息处理、I/O电路--空间、时间关系--扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎样去实现控制的，也就好把握住PLC基本原理的要点了。