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西门子PLC程序设计方法有哪些

在工程中，对PLC应用程序的设计有多种方法，这些方法的使用，也因各个设计人员的技术水平和喜好有较大的差异，现将常用的儿种应用程序的设计方法作一简单介绍，供读者编理时参考。

  1、经验设计法

  经验设计法指在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，凭设计人员经验进行选择、组合。有时为了达到一个满意的设计结果，需要多次反复调试与修改，增加一些辅助触点和中间编程元件才能满足要求。这种方法没有一个可遵循的规律，而且陆意性很大，其设计结果也不是的，设计所需时间长短和设计的质量与设计人员经验的多少有关。

  经验设计法对于一些简单的控制系统的设计是比较有效的，可以收到快速、简单的效果,由于这种方法主要是依靠设计人员的实践经验，要求对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉，对于复杂的系统，经验设计法一般设计周期长，不易掌握，系统交付使用后，用户维修困难，所以，经验设计法一般只适合于比较简单或某些典型系统相类似的控制系统的设计。

  2、逻辑设计法

  工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器来实现的，而继电器、接触器的触点都只有两种状态，即吸合与断开，因此，用“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。其实早期的PLC就是用于替代继电器控制系统的，采用逻辑代敬设计PLC程序时，只要逻辑函数是用逻辑变量的基本运算式表达出来的，实现这个逻辑函数的线路也就相应确定了。当设计人员熟练掌握这种设计法后，可以直接写出与逻辑函数和表达式对应的指令语句程序，梯形陶都可以省略。

  逻辑设计法在初时用的比较多，它非常适合改造继电器控制系统，可以收到简单、、推确的效果，但大型PLC控制系统的设计就不能胜任了。

  3、状态分析法

  状态分析法程序编写过程是先将要编写的控制功能分成若干个程序单位，再从各程序单位中所要求的控制信号的状态关系分析山发，将输出信号置位复位的条件分类，然后结合其他控制条件确定输出信号控制逻辑。

  在进行状态分析之前，要绘制出状态关系图。状态关系图就足用高、低电平信号线表示的控制信号之间的状态关系曲线图。图中每一对相互联系的状态称为一组状态关系，各组状态关系之间应该是互相立的，如图8-2所示。

  图8-2为一电动机起动、停止控制信号状态关系图。这里将整个过程分为了A、B、C3组控制状态关系，分别表示如下。

  A:当电动机起动信号出现上升沿时，电动机就起动输出信号置位;

  B:当电动机停止信号出现上升沿时，电动机就停止输出信号复位;

  C:当电动机运转时并且起动信号还保持为有效状态，停止信号如果出现，电动机也就不再运转，也不再起动，直到下个起动信号上升沿山现。

  状态关系图只表示各控制信号之间的状态关系，不表示信号实际存在时间的长短，而每组状态关系没有先后顺序之分，只表示在当前状态下的一种必然的相互联系。状态关系图包含各信号之间所有可能的状态关系情况。

 在控制过程中，任何一个控制信号(包括中间信号)的声牛都可以归纳为一个置位有格的逻辑关系，称这个具有普遍意义的置位/复位逻辑为基本控制逻辑。

  在程序中，任何一个的用单个扰木坊制罗辑为士体来完成的功能单元，都称为一个程比单位。一段具有较完整的功能程序段都可能由若干个程序单位组成。各程序单位之间由其1信号相互联系在一起，这里的I/O信号都是相对于基本控制逻辑本身而言的。在程序设计时，可以先设计出各程序单位的程序，再将它们连接在一起，就构成了一个完整的控制程序。

  4。利用状态转移图设计法

  新一代的PLC编程设计除了采用梯形图编程外还采用适用于顺序控制的标准化SFC(Sequential Function Chart)语言编制，它实质上就是7章中的步进控制。该设计方法使程序设计大大简化，程序更加简洁、规范、可靠。三菱公司小型PLC除基本逻辑指令之外还增加了两条简单步进顺序控制指令，这样就可以采用类似SPC语言的状态转移图的方式进行编程设计。

  状态转移图又称流程图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是分析和设计PLC顺序控制的得力工具。

  所谓“状态”是指特定的功能，因此状态的转移实际上也就是控制系统的功能的转移。机电系统中机械的自动工作循环过程就足电气控制系统的状态白动、有序逐步转移的过程，所以也有人把状态流程图称之为功能流程图。

  5，综合设计法

  以上介绍的经验设计法、逻辑设计法、状态分析法、利用状态转移图设计法各有特点，具体采用什么方法是根据设计内容的不同与设计人员本人的情况来确定的。不过任何一种设计方法都很难满足要求，一般都是采用综合设计法。所谓综合设计法就是以状态转移图设计法为主再配以经验设计法或逻辑设计法或状态分析法完成整个PLC编程设计任务。

PLC系统设备选型

PLC主要的目的是控制外部系统。这个系统可能是单个机器，机群或一个生产过程。不同型号的PLC有不同的适用范围。根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有余量而不浪费资源的机型（小、中、大形机器）。并且结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定价格性能比较好的PLC机型。

目前市场上的PLC产品众多，国外品牌有德国的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美国的GE;韩国的LG等。国产品牌有研华、研祥、合力时等。近几年，PLC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高。PLC 的选型应从以下几个方面入手。

2.1 确定PLC 控制系统的规模

依据工厂生产工艺流程和复杂程度确定系统规模的大小。可分为大、中、小三种规模。

小规模PLC控制系统:单机或者小规模生产过程，控制过程主要是条件、顺序控制，以开关量为主，并且I/O点数小于128 点。一般选用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等规模PLC控制系统:生产过程是复杂逻辑控制和闭环控制，I/O点数在128——512 点之间。应该选用具有模拟量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大规模PLC控制系统:生产过程是大规模过程控制、DCS系统和工厂自动化网络控制，I/O点数在512点以上。应该选用具有通信联网、智能控制、数据库、中断控制、函数运算的PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工业现场总线结合实现工厂工业网络的通讯和控制。

2.2 确定PLC I/O 点的类型

根据生产工艺要求，分析被控对象的复杂程度，进行I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等）统计，列出清单。适当进行内存容量的估计，确定适当的留有软硬件资源余量而不浪费资源的机型（小、中、大型机器）。

根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

电磁阀的开闭、大电感负载、动作频率低的设备，PLC输出端采用继电器输出或者固态继电器输出;各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动/停止应采用晶体管输出。

2.3 确定PLC编程工具

（1） 一般的手持编程器编程。 手持编程器只能用商家规定语句表中的语句表（STL）编程。这种方式效率低，但对于系统容量小、用量小的产品比较适宜，具有体积小、价格低、易于现场调试等优点。 这主要用于微型PLC的编程。

（2） 图形编程器编程。图形编程器采用梯形图（LAD）编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高,主要用于微型PLC和中档PLC。

（3） 计算机加PLC软件包编程 。这种方式是的一种方式，但大部分公司的PLC 开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试，主要用于中PLC系统的硬件组态和软件编程。

3 PLC控制系统的设计

PLC 控制系统设计包括硬件设计和软件设计。