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面向即將到來(lái)的工業(yè)4.0時(shí)代，人是整個(gè)價(jià)值鏈的關(guān)鍵，勞動(dòng)力將被從基礎(chǔ)勞動(dòng)中解放出來(lái)，投入到更有價(jià)值的創(chuàng)新、規(guī)劃、協(xié)調(diào)工作當(dāng)中去。西門子作為一個(gè)負(fù)責(zé)任的企業(yè)公民，十余年來(lái)，一直致力于將德國(guó)*的工程人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)介紹到中國(guó)，攜手教育部、全國(guó)高校和職業(yè)院校，推出了一系列人才發(fā)展計(jì)劃，培養(yǎng)創(chuàng)新型工程人才，助力中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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S7-200系列PLC的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

 

在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它們是梯形圖、語(yǔ)句表、順序功能流程圖、功能塊圖等。

梯形圖和語(yǔ)句表是基本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。

供S7-200系列PLC使用的STEP7-Micro/Win32編程軟件支持SIMATIC和IEC1131-3兩種基本類型的指令集，SIMATIC是PLC的指令集，執(zhí)行速度快，可使用梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖編程語(yǔ)言。IEC1131-3是可編程控制器編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，IEC1131-3指令集中指令較少，只能使用梯形圖和功能塊圖兩種編程語(yǔ)言。SIMATIC指令集的某些指令不是IEC1131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令。SIMATIC指令和IEC1131-3中的標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)并不兼容。我們將重點(diǎn)介紹SIMATIC指令。

西門子PLC和三菱PLC在編程方式上的區(qū)別

　三菱PLC英文名又稱：Mitsubish Programmable Logic Controller，是三菱電機(jī)在大連生產(chǎn)的主力產(chǎn)品。 它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。三菱PLC在中國(guó)市場(chǎng)常見的有以下型號(hào)： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。

　　德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、 S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。

　　三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)比較輕松，但指令較多。而西門子plc是德國(guó)品牌，指令比較抽象，學(xué)習(xí)難度較大，但指令較少，所以學(xué)習(xí)三菱和學(xué)習(xí)西門子的周期是一樣的。

　　三菱（日系的中高端品牌）PLC的軟件至少落后西門子5年以上，大中型的暫且不說，就拿三菱比較有優(yōu)勢(shì)的小型機(jī)FX系列和西門子S7-200系列相比，西門子有如下優(yōu)勢(shì)：

　　1、三菱的編程軟件從早期的FXGPWIN到近期的GX8.0（我所知道的），和所有的日系品牌一樣，該軟件的編程思路是自上而下的單一縱向結(jié)構(gòu)，而西門子的MicroWIN則是縱向和橫向兼?zhèn)涞慕Y(jié)構(gòu)，而且子程序支持局部變量，相同的功能只需要編一次程序即可，大大減少了開發(fā)難度和時(shí)間。

　　2、S7-200一直以來(lái)支持強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算，編程軟件直接支持小數(shù)點(diǎn)輸入輸出，而三菱直至近年推出的FX3U系列才有此種功能，以前的FX2N系列的浮點(diǎn)功能都是假的。

　　3、S7-200的模擬量輸入輸出程序非常簡(jiǎn)單方便，AD、DA值可以不需編程直接存取的，三菱的FX2N及其以前的系列都需要非常繁瑣的FROM TO指令。FX3U如今倒支持此功能了，但足足晚了五年甚至更多。

　　4、當(dāng)然三菱的FX2N系列也有它自己的優(yōu)勢(shì)，一是高速計(jì)數(shù)器指令比S7-200方便，二是422口比西門子的PPI口皮實(shí)（因?yàn)?00系列的PPI口是非光電隔離的，非規(guī)范操作和仿制的編程電纜可能會(huì)導(dǎo)致串口損壞）。

　　以上的比較僅僅是小型機(jī)，至于西門子的300和400系列以及更大型的TDC系列，這里就無(wú)需多言了。

　　學(xué)PLC，三菱是很容易上手的，因?yàn)橹眮?lái)直去思路簡(jiǎn)單，但從學(xué)習(xí)的角度講，肯定是西門子更好。

梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。梯形圖與操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待。LAD圖形指令有3個(gè)基本形式：

                                    

                                                          

（1）觸點(diǎn)：                                                               

 觸點(diǎn)符號(hào)代表輸入條件如外部開關(guān)，按鈕及內(nèi)部條件等。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時(shí)，表示“能流”能通過。計(jì)算機(jī)讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)可以使用無(wú)數(shù)次。

                 

（2）線圈：  

線圈表示輸出結(jié)果，通過輸出接口電路來(lái)控制外部的指示燈、接觸器等及內(nèi)部的輸出條件等。線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，“能流”可以達(dá)到線圈，使線圈得電動(dòng)作，CPU將線圈的位地址的存儲(chǔ)器的位置位為1，邏輯運(yùn)算結(jié)果為0，線圈不通電，存儲(chǔ)器的位置0。即線圈代表CPU對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個(gè)線圈只能使用一次。

（3）指令盒：指令盒代表一些較復(fù)雜的功能。如定時(shí)器，計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等。當(dāng)“能流”通過指令盒時(shí)，執(zhí)行指令盒所代表的功能。

梯形圖按照邏輯關(guān)系可分成網(wǎng)絡(luò)段，分段只是為了閱讀和調(diào)試方便。在舉例中將網(wǎng)絡(luò)段省去。圖1是梯形圖示例。

　西門子PLC變量的采集模式

　　變量具有三種采集模式，循環(huán)連續(xù)，循環(huán)使用及根據(jù)命令。

　　默認(rèn)情況下，我們應(yīng)該將其設(shè)置為循環(huán)使用的方式。這表示只有當(dāng)前畫面中使用到了某變量，該變量才會(huì)被刷新，才會(huì)產(chǎn)生通信負(fù)荷。如果錯(cuò)誤地設(shè)置為循環(huán)連續(xù)，那么不管當(dāng)前畫面中是否使用該變量，面板都會(huì)在后臺(tái)不停地刷新該變量，從而產(chǎn)生不必要的通信負(fù)荷，降低了面板整體的通信速度。

　　設(shè)置為循環(huán)連續(xù)方式常見的應(yīng)用是該變量組態(tài)了數(shù)值更改事件。

　　1、變量的刷新周期

　　普通的通信方式，面板能支持的最小刷新周期是100ms。

　　是不是設(shè)置得越短，通信就越快呢？當(dāng)變量很少時(shí)，基本上是這樣。但若變量很多時(shí)，則不然。因?yàn)榇罅康耐ㄐ湃蝿?wù)執(zhí)行的時(shí)間遠(yuǎn)超刷新周期，將導(dǎo)致通信堵塞。表現(xiàn)就是通信速度反而會(huì)下降。所以應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，變量刷新周期該長(zhǎng)的長(zhǎng)，該短的短。

　　對(duì)于某些特殊的應(yīng)用，如直接鍵。則可以將面板組態(tài)為 DP 從站。從而保證某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的快速傳送。

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