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西門子SIMATIC系列PLC，誕生于1958年，經(jīng)歷了C3,S3,S5,S7系列，已成為應(yīng)用非常廣泛的可編程控制器。

西門子（SIMATIC）PLC的6代

1、西門子公司的產(chǎn)品早是1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3，它實(shí)際上是帶有簡(jiǎn)單操作接口的二進(jìn)制控制器。

2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器。

3、20世紀(jì)80年代初，S5系統(tǒng)進(jìn)一步升級(jí)——U系列PLC，較常用機(jī)型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U。

4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更化、更等級(jí)、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢(shì)，其機(jī)型為：S7-200、300、400。

5、1996年，在過(guò)程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過(guò)程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢(shì)的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)融為一體。

6、西門子公司提出TIA（Totally IntegratedAutomation）概念，即全集成自動(dòng)化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動(dòng)化領(lǐng)域。

由初發(fā)展至今，S3、S5系列PLC已逐步退出市場(chǎng)，停止生產(chǎn)，而S7系列PLC發(fā)展成為了西門子自動(dòng)化系統(tǒng)的控制核心，而TDC系統(tǒng)沿用SIMADYND技術(shù)內(nèi)核，是對(duì)S7系列產(chǎn)品的進(jìn)一步升級(jí)，它是西門子自動(dòng)化系統(tǒng)*，功能強(qiáng)的可編程控制器。

2產(chǎn)品分類編輯

可編程控制器是由現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要而產(chǎn)生的，可編程序控制器的分

西門子PLCS7-200系列

類也必然要符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。

一般來(lái)說(shuō)可以從三個(gè)角度對(duì)可編程序控制器進(jìn)行分類。其一是從可編程序控制器的控制規(guī)模大小去分類，其二是從可編程序控制器的性能高低去分類，其三是從可編程序控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)去分類。

控制規(guī)模

可以分為大型機(jī)、中型機(jī)和小型機(jī)。

西門子PLCS7-300系列

小型機(jī): 小型機(jī)的控制點(diǎn)一般在256點(diǎn)之內(nèi),適合于單機(jī)控制或小型系統(tǒng)的控制。

西門子小型機(jī)有S7-200：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量248點(diǎn)；模擬量35路 。

中型機(jī):中型機(jī)的控制點(diǎn)一般不大于2048點(diǎn),可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控，它適合中型或大型控制系統(tǒng)的控制。

西門子中型機(jī)有S7-300：處理速度0.8~1.2ms ；存貯器2k ；數(shù)字量1024點(diǎn)；模擬量128路；網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS；工業(yè)以太網(wǎng)；MPI。

大型機(jī)：大型機(jī)的控制點(diǎn)一般大于2048點(diǎn),不僅能完成較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)

西門子PLCS7-400系列

算還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。它不僅可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，還可以對(duì)多個(gè)下的可編程序控制器進(jìn)行監(jiān)控。

西門子大型機(jī)有S7-400 ：處理速度0.3ms / 1k字；

存貯器512k ；I/O點(diǎn)12672；

控制性能

可以分為機(jī)、中檔機(jī)和低檔機(jī)。

低檔機(jī)

這類可編程序控制器，具有基本的控制功能和一般的運(yùn)算能力。工作速度比較低，能帶的輸入和輸出模塊的數(shù)量比較少。

比如，德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-200就屬于這一類。

中檔機(jī)

這類可編程序控制器，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力。它不僅能完成一般的邏輯運(yùn)算，也能完成比較復(fù)雜的三角函數(shù)、指數(shù)和PID運(yùn)算。工作速度比較快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量也比較多，輸入和輸出模塊的種類也比較多。

比如，德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-300就屬于這一類。

機(jī)

這類可編程序控制器，具有強(qiáng)大的控制功能和強(qiáng)大的運(yùn)算能力。它不僅能完成邏輯運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)算和PID運(yùn)算，還能進(jìn)行復(fù)雜的矩陣運(yùn)算。工作速度很快，能帶的輸入輸出模塊的數(shù)量很多，輸入和輸出模塊的種類也很全面。這類可編程序控制器可以完成規(guī)模很大的控制任務(wù)。在聯(lián)網(wǎng)中一般做主站使用。

比如，德國(guó)SIEMENS公司生產(chǎn)的S7-400就屬于這一類。

結(jié)構(gòu)

整體式

整體式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器把電源、CPU、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)都集成

plc結(jié)構(gòu)

在一個(gè)單元內(nèi)，該單元叫做作基本單元。一個(gè)基本單元就是一臺(tái)完整的PLC。

控制點(diǎn)數(shù)不符合需要時(shí)，可再接擴(kuò)展單元。整體式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是非常緊湊、體積小、成本低、安裝方便。

組合式

組合式結(jié)構(gòu)的可編程序控制器是把PLC系統(tǒng)的各個(gè)組成部分按功能分成

plc組合

若干個(gè)模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等等。其中各模塊功能比較單一，模塊的種類卻日趨豐富。比如，一些可編程序控制器，除了－些基本的I/O模塊外，還有一些特殊功能模塊，像溫度檢測(cè)模塊、位置檢測(cè)模塊、PID控制模塊、通訊模塊等等。組合式結(jié)構(gòu)的PLC特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出均為立的模塊。模塊尺寸統(tǒng)一、安裝整齊、I/O點(diǎn)選型自由、安裝調(diào)試、擴(kuò)展、維修方便。

疊裝式

疊裝式結(jié)構(gòu)集整體式結(jié)構(gòu)的緊湊、體積小、安裝方便和組合式結(jié)構(gòu)的I/O點(diǎn)搭配靈話、安裝整齊的優(yōu)點(diǎn)于一身。它也是由各個(gè)單元的組合構(gòu)成。其特點(diǎn)是CPU自成立的基本單元（由CPU和一定的I/O點(diǎn)組成），其它I/O模塊為擴(kuò)展單元。在安裝時(shí)不用基板，僅用電纜進(jìn)行單元間的聯(lián)接，各個(gè)單元可以一個(gè)個(gè)地疊裝。使系統(tǒng)達(dá)到配置靈活、體積小巧。

一、定時(shí)器的介紹

PLC中的定時(shí)器相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器，如圖一所示，它具有定時(shí)的功能。定時(shí)器主要用于對(duì)時(shí)間有一定要求的控制系統(tǒng)中，如電機(jī)的順啟逆停以及交通燈的控制中。

圖1

二、定時(shí)器的分類

在S7-1200PLC中定時(shí)器主要分為2類，分別為功能框定時(shí)器和線圈型定時(shí)器，如圖2所示

圖2

三、定時(shí)器指令的介紹

1、接通延時(shí)定時(shí)器

接通延時(shí)定時(shí)器的指令標(biāo)識(shí)符為TON，接通延時(shí)定時(shí)器輸出端Q在預(yù)設(shè)的延時(shí)時(shí)間過(guò)后，輸出狀態(tài)為ON。如圖3程序所示，描述的接通延時(shí)定時(shí)器的指令格式及執(zhí)行時(shí)序圖。

圖3

2、關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器

關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器的指令標(biāo)識(shí)符為TOF，只要IN為“1”時(shí)，Q即輸出為“1”。IN從“1”變?yōu)椤?”，定時(shí)器啟動(dòng);當(dāng)ET=PT時(shí)，Q立即輸出“0”，ET立即停止計(jì)時(shí)并保持。在任意時(shí)刻，只要IN變?yōu)椤?”，ET立即停止計(jì)時(shí)并回到0。如圖4程序所示，描述的關(guān)斷延時(shí)定時(shí)器的指令格式及執(zhí)行時(shí)序圖。

?當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)圖2-10中的掃描過(guò)程，不斷循環(huán)掃描地工作下去。為方便進(jìn)一步分析上述掃描過(guò)程，暫不考慮遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和其他通信服務(wù)，這樣掃描工作過(guò)程就只剩下輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新3個(gè)階段，并用圖2-11表示。

??(1)輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。

??(2)程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按先左后右、先上后下的順序逐句掃描，但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。

??當(dāng)指令中涉及I/O狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件(軟繼電器)的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對(duì)元件映像寄存器來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件(軟繼電器)的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。

??(3)輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開(kāi))在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

??PLC的中斷處理

??，外部信號(hào)的輸入總是通過(guò)PLC掃描由“輸入傳送”來(lái)完成，這就不可避免地帶來(lái)了“邏輯滯后”。PLC能不能像計(jì)算機(jī)那樣采用中斷輸入的方法，即當(dāng)有中斷申請(qǐng)信號(hào)輸入后，系統(tǒng)會(huì)中斷正在執(zhí)行的程序而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相關(guān)的中斷子程序；系統(tǒng)若有多個(gè)中斷源時(shí)，它們之間按重要性是否有一個(gè)先后順序的排隊(duì)；系統(tǒng)能否由程序設(shè)定允許中斷或禁止中斷等。PLC關(guān)于中斷的概念及處理思路與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本是一樣的，但也有特殊之處。

??1)中斷響應(yīng)問(wèn)題

??一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的CPU，在執(zhí)行每一條指令結(jié)束時(shí)去查詢有無(wú)中斷申請(qǐng)。而PLC對(duì)中斷的響應(yīng)則是在相關(guān)的程序塊結(jié)束后查詢有無(wú)中斷申請(qǐng)和在執(zhí)行用戶程序時(shí)查詢有無(wú)中斷申請(qǐng)，如有中斷申請(qǐng)，則轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)程序。如果用戶程序以塊式結(jié)構(gòu)組成，則在每塊結(jié)束或?qū)嵭袎K調(diào)用時(shí)處理中斷。

??2)中斷源先后順序及中斷嵌套問(wèn)題

??在PLC中，中斷源的信息是通過(guò)輸入點(diǎn)而進(jìn)入系統(tǒng)的，PLC掃描輸入點(diǎn)是按輸入點(diǎn)編號(hào)的先后順序進(jìn)行的，因此，中斷源的先后順序只要按輸入點(diǎn)編號(hào)的順序排列即可。系統(tǒng)接到中斷申請(qǐng)后，順序掃描中斷源，它可能只有一個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷，也可能同時(shí)有多個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷。系統(tǒng)在掃描中斷源的過(guò)程中，就在存儲(chǔ)器的一個(gè)特定區(qū)建立起“中斷處理表”，按順序存放中斷信息，中斷源被掃描過(guò)后，中斷處理表亦已建立完畢，系統(tǒng)就按該表順序先后轉(zhuǎn)至相應(yīng)的中斷子程序入口地址去工作。

??必須說(shuō)明的是，多中斷源可以有優(yōu)先順序，但無(wú)嵌套關(guān)系。即中斷程序執(zhí)行中，若有新的中斷發(fā)生，不論新中斷的優(yōu)先順序如何，都要等執(zhí)行中的中斷處理結(jié)束后，再進(jìn)行新的中斷處理。因此，在PLC系統(tǒng)工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)入下一中斷服務(wù)子程序時(shí)，并不自動(dòng)關(guān)閉中斷，所以，也沒(méi)有必要去開(kāi)啟中斷。

??3)中斷服務(wù)程序執(zhí)行結(jié)果信息輸出問(wèn)題

??PLC按巡回掃描方式工作，正常的I/O在掃描周期的一定階段進(jìn)行，這給外設(shè)希望及時(shí)響應(yīng)帶來(lái)了困難。采用中斷輸入，解決了對(duì)輸入信號(hào)的高速響應(yīng)。當(dāng)中斷申請(qǐng)被響應(yīng)，在執(zhí)行中斷子程序后有關(guān)信息應(yīng)當(dāng)盡早送到相關(guān)外設(shè)，而不希望等到掃描周期的輸出傳送階段，就是說(shuō)對(duì)部分信息的I/O要與系統(tǒng)CPU的周期掃描脫離，可利用專門的硬件模塊(如快速響應(yīng)I/O模塊)或通過(guò)軟件利用專門指令使某些I/O立即執(zhí)行來(lái)解決。