《西门子S7-1200 PLC工程实例精解》课件 任务1 PLC基础知识

主讲：蒋明红PLC的产生和发展

目录CONTENTSPLC的定义PART01PLC的产生PART02PLC的发展PART03PLC的定义01PLC的定义

PLC是可编程序控制器（ProgrammableController）的简称。实际上可编程序控制器的英文缩写为PC，为了与个人计算机（PersonalComputer）相区别，人们就将最初用于逻辑控制的可编程序控制器（ProgrammableLogicController）叫做PLC。可编程序控制器（ProgrammableLogicController）一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC的产生02一、继电器控制系统的地位

在PLC诞生之前，继电器控制系统已广泛应用于工业生产的各个领域。随着生产规模的逐步扩大，继电器控制系统已越来越难以适应现代工业生产的要求。继电器控制系统通常针对某一固定的动作顺序或生产工艺而设计，它的控制功能也局限于逻辑控制、定时、计数等一些简单的控制，一旦动作顺序或生产工艺发生变化，就必须重新进行设计、布线、装配和调试，造成时间和资金的严重浪费。继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差。二、PLC的产生

1968年，当时，美国通用公司生产的汽车型号不断更新，品种不断增加，需要经常变更生产工艺，而每一次工艺变更都需要重新设计和安装继电器控制装置，十分费时、费工、费料，延长了工艺改造的周期，显得非常麻烦。美国通用公司为了适应发展，急需采用一种新的控制方式来取代继电器控制，提出了可编程逻辑控制器的十条技术指标在社会上公开招标。三、通用公司的十条技术指标1）编程简单，可在现场修改程序；2）维护方便，采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制柜；

4）体积小于继电器控制柜；5）成本可与继电器控制柜竞争；6）可将数据直接送入计算机；7）可直接使用115V交流输入电压；8）输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强，扩展方便;10）能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。

1969年，美国赫赫有名的数字设备公司（DEC）根据招标的要求，研制出了世界上第一台可编程逻辑控制器PDP-14，并在通用公司汽车生产线上首次应用成功。四、世界上第一台PLC研制成功PLC的发展03PLC的发展PLC的出现引起了世界各国的普遍重视，日本日立公司从美国引进了PLC技术并加以消化后，于1971年试制成功了日本第一台PLC,1973年德国西门子公司独立研制成功了欧洲第一台PLC,我国从1974年开始研制，1977年开始工业应用。1971年1969年1973年1974年1979年从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：第一代PLC(1969～1975年）：大多用一位机或

4位微处理器开发，用磁心存储器存储，只具有单一的逻辑控制功能，机种单一，没有形成系列化。

第二代PLC(1976～1982年）：采用了

8位微处理器及半导体存储器，增加了数字运算、传送、比较等功能，能实现模拟量的控制，开始具备自诊断功能，初步形成系列化。

从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：第三代PLC(1983～1990年）：随着

8位微处理器性能的提高及16位微处理器的推出，PLC的处理速度大大提高，从而促使它向多功能及联网通信方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数的运算、三角函数、表处理、脉宽调制输出等，自诊断功能及容错技术发展迅速。从PLC产生到现在，已发展到第四代产品。其过程基本可分为：第四代PLC(1991年～现在）：不仅全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能位片式微处理器，RISC(ReducedInstructionSetComputer)精简指令系统CPU等高级CPU,而且在一台PLC中配置多个微处理器，进行多通道处理，同时生产了大量内含微处理器的智能模块，使得第四代PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的真正名符其实的多功能控制器。同一时期，由PLC组成的PLC网络也得到飞速发展。感谢观看主讲：蒋明红主讲：蒋明红PLC的特点和应用

目录CONTENTSPLC的特点PART01PLC的功能应用PART02PLC之父的故事PART03PLC的特点01PLC的特点

PLC的种类虽然多种多样，但是在现代工业自动化生产中它们有着许多共同的特点。(1)抗干扰能力强，可靠性高。工业生产对电气控制系统的可靠性要求是非常高的。PLC由于采用了现代大规模集成电路技术，它的工作可靠程度是使用机械触点的继电器无法比拟的。此外，为了保证PLC能够适应恶劣的工作环境，在硬件和软件的设计与制造过程中均采取了一些抗干扰的措施。(1)抗干扰能力强，可靠性高。具体采取了一些抗干扰的措施如下：1)PLC一般都采用光合器来传递信号，有效抑制了外部电路与PLC内部之间的电磁干扰。2)主机的输人、输出电路采用独立电源供电，避免了电源之间的干扰。3)在PLC的电源和输人、输出电路中设置多种滤波电路，避免了高频信号的干扰。4)PLC内部设置联锁、故障检测和诊断电路，出现问题时可及时发出警报信息，保证其工作安全性。5)在应用程序中，技术人员还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护，在软件方面提高了可靠性。6)

PLC采用密封、防尘、抗振的外壳封装，可以在恶劣的环境下工作。PLC的特点(2)

功能完善，适应性强。

目前的PLC已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根据实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不-的控制系统:可以控制一台单机、一条生产线，也可以控制一组机器、多条生产线;可以进行现场控制，也可以实现远程控制。(3)

编程语言易学易用。

作为通用工业控制装置，PLC的编语言简单易学，梯形图语言的图形符号、表达方式与继电器电路图相当接近，使不懂计算机原理和汇编语言的技术人员也能很容易地掌握。(4)

调试、使用、维修方便。

PLC用软件编程代替传统控制装置的硬件接线，大大减少了控制设备的外部接线，使控制系统设计及建造周期大大缩短。它的模块化结构，使得系统构成十分灵活。PLC的故障率很低，一旦发生故障可以依靠系统的自诊断能力和指示灯的状态迅速查明原因，排除故障。(5)

易于实现机电一体化。

由于小型的PLC体积小，很容易装入机械内部，因此它是实现机电一体化的理想控制设备。PLC的功能应用02一、PLC的功能应用

目前，PLC已经广泛应用于冶金、化工、建材、电力、矿山、机械制造、轻纺和交通行业。PLC的控制功能概括起来，有以下6个方面。（1）

开关量控制

开关量控制也就是逻辑控制，这是PLC最初的应用领域，运用在机控制、多机群控和自动生产线控制方面，如机床电气控制、起重机、传送带运输机、包装机械的控制、注塑机的控制和电梯的控制等，如图所示。一、PLC的功能应用

（2）

模拟量控制。

目前各种型号的PLC基本都有模拟量处理功能通过模拟量IO模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的模拟量进行控制，编程非常方便，如自动焊机控制、锅炉运行控制、轧机的速度和位置控制等都是典型的闭环过程控制的应用，如图所示。一、PLC的功能应用

（3）

运动控制

也称为位置控制，通过高速计数模块和位置控制模块进行单轴或多轴控制，实现直线运动或圆周运动。早期PLC通过开关量IO块与位置传感器和执行机构的连接来实现这一功能，现在一般都使用专用的运动控制模块来完成，目前广泛应用在金属切削机床、电梯、机器人等各种机械设备上典型的例子如:PLC和计算机数控装置CNC组合成一体，构成先进的数控机床，如图所示。

一、PLC的功能应用

（4）

数据处理

现代PLC能够完成数学运算(函数运算、矩阵运算、逻辑运算)，数据的移位、比较、传递，数值的转换和查表等操作，对数据进行采集、分析和处理，比如柔性制造系统、机器人控制系统、多点同步运行控制系统等。（5）

监控功能PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行;也可在线调整、修改控制程序中的定时、计数等设定值或强制V0状态，如图所示。

一、PLC的功能应用

（6）

通信联网

指PLC与PLC之间、PLC与上位计算机或PLC与能仪表和智能执行装置(如变频器)之间的通信，利用PLC和计算机的RS232或RS422接口、PLC的专用通信模块，用双绞线和同轴电缆或光缆将它们连成网络，可实现相互间的信息交换，构成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，建立自动化网络，如图所示。

PLC与工业互联网、工业物联网结合已经成为新技术的热点，新型PLC集PC、OPC服务器、边缘网管于一体，具有监测、控制、数据采集、可视化设备、过程控制、云服务等功能，实质上是一个工业物联网结构。PLC之父的故事03PLC之父——迪克·莫利的故事迪克·莫利（Richard

"Dick"

Morley，1932-2017）被公认为“PLC之父”，他的发明奠定了现代工业自动化的基础。【个人轶事】

“疯狂

科学家”形象：莫利以不拘一格的思维方式著称，常提出颠覆性创意。

专利与荣誉：他拥有超过20项专利，1994年入选美国自动化名人堂，2004年获IEEE终身成就奖。

晚年贡献：退休后投身于新兴技术研究，包括纳米技术、

电动汽车和可再生能源

。

思政教育【关键贡献】

1.发明第一台PLC（1968年）：

莫利当时是**Bedford

Associates**公司的工程师，应通用汽车（GM）的需求，带领团队开发了**Modicon

084**（Modular

Digital

Controller），这是世界上第一台商业化PLC。

Modicon

084采用固态电子元件替代继电器，支持编程逻辑，可通过软件修改控制流程。2.

技术突破：模块化设计：允许灵活扩展输入/输出模块。梯形图编程：沿用继电器逻辑符号，降低工程师学习成本。抗干扰能力：适应工厂恶劣环境，可靠性远超继电器系统。3.商业化与推广：

莫利创立Modicon公司（后被施耐德电气收购），推动PLC在汽车、化工等行业的普及。

到1970年代，PLC已成为工业控制的核心设备。感谢观看主讲：蒋明红主讲：蒋明红PLC的硬件结构

目录CONTENTSPLC的分类PART01PLC的硬件组成PART02PLC的分类01PLC的分类

一般PLC分为整体式和两类:整体式机型大多应用于小型单机控制，组合式机型应用于大型多机网络式控制。整体式组合式PLC种类很多，但结构大同小异，PLC的主机一般由CPU、存储器（EPROM、RAM）、输入/输出单元、外设I/O接口、通信接口、扩展接口及电源组成。对于整体式PLC，这些部件都在同一个机壳内。而对于模块式PLC，各部件独立封装，称为模块，各模块通过机架和电缆连接在一起。主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接，根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，构成不同的PLC控制系统。PLC的硬件结构02

PLC硬件结构组成示意图1.CPU

CPU又称中央处理器，为PLC的控制中心，它通过总线（包括数据总线、地址总线和控制总线）与存储器和各种接口连接，以控制它们有条不紊地工作。PLC的档次越高，所用的CPU的位数也越多，运算速度也越快，功能越强。CPU的主要功能有：1）

接收通信接口送来的程序和信息，并将其存入存储器。2）

采用循环检测（即扫描检测）方式不断检测输入接口送来的状态信息，以判断输入设备的输入状态。3）逐条运行存储器中的程序，并进行各种运算，再将运算结果存储下来，然后通过输出接口输出，以对输出设备进行有关控制。4）监测和诊断内部各电路的工作状态。

2.存储器

PLC配有系统存储器和用户存储器两种存储器。在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序和系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。用户存储器用来存放用户编制的控制程序。存储器常用类型有ROM、RAMEPROM和EEPROM。3输入/输出（I/O）部件（接口）

输入/输出部件（即输入/输出电路）又称I/O接口或I/O模块，是PLC与外围设备之间的连接桥梁。PLC通过输入接口电路检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时又通过输出接口电路对输出设备进行控制。PLC的I/O接口能接收的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。PLC外围设备提供或需要的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU只能处理标准电平信号，所以I/O接口要能进行电平转换；另外，为了提高PLC的抗干扰能力，I/O接口一般具有光电隔离和滤波功能；此外，为了便于了解I/O接口的工作状态，I/O接口还带有状态指示灯。

（1）开关量I/O接口1）开关量输人接口

被控对象的现场信号通过开关、按钮或传感器，以开关量的形式，由开关量输人接口送入CPU进行处理，开关量输人接口组成框图如下图所示。通常开关量输人接口按信号电源的不同分为三种类型:DCI2~24V输入、AC100~120V或200~240V输入和ACDCI2~24V输入，常用的是DC24V的输入模块。1）开关量输人接口

PLC所控制的现场执行元件有电磁阀、继电器、接触器、指示灯、电动机等，CPU输出的控制信号，经输出模块驱动执行元件。开关量输出接口组成框图如图9-11所示，其中输出电路常由隔离电路和功率放大电路组成。开关量输出接口的输出形式有三种;继电器输出、品闸管输出和品体管输出。目前常用的是继电器输出和品体管输出。2）开关量输出接口PLC所控制的现场执行元件有电磁阀、继电器、接触器、指示灯、电动机等，CPU输出的控制信号，经输出模块驱动执行元件。开关量输出接口组成框图如图所示，其中输出电路常由隔离电路和功率放大电路组成。

开关量输出接口的输出形式有三种;继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。目前常用的是继电器输出和晶体管输出。①

继电器输出(AC/DC)模块。继电器输出模块原理图如图1-12所示，在图中，继电器既是输出开关器件，又是隔离器件:电阻R1和LED指示灯组成输出状态显示器;电阻R2和电容器C组成RC灭弧电路，消除继电器触点火花。当CPU输出一个接通信号时,LED指示灯亮,继电器线圈得电,其常开触点闭合，使电源、负载和触点形成回路。继电器触点动作的响应时间约为10ms。继电器输出模块的负载回路，可选用直流电源，也可选用交流电源。外接电源及负载电源的大小由继电器的触点决定，通常在电阻性负载时，继电器输出的最大负载电流为2A/点。②

晶闸管输出（AC）模块。晶闸管输出模块原理图如图所示，在图中，双向晶闸管为输出开关器件，由它组成的固态继电器(ACSSR)具有光电隔离作用，作为隔离元件。电阻R2和电容器C组成高频滤波电路，减小高频信号干扰。压敏电阻作为消除尖峰电压的浪涌吸收器。当CPU输出一个接通信号时，LED指示灯亮，固态继电器中的双向晶闸管导通，负载得电。双向晶闸管开通响应时间不大于1ms，关断时间不大于10ms。由于双向晶闸管的特性，因此输出负载回路中的电源只能选用交流电源。③

晶体管输出（AC）模块晶体管输出模块原理图如图所示，在图中，晶体管V1作为输出开关器件，光电耦合器为隔离器件，稳压管VS和熔断器FU分别用于输出端的过电压保护和过电流保护,二极管VD可禁止负载电源反相接入。当CPU输出一个接通信号时，LED指示灯亮。该信号通过光电耦合器使V1导通，负载得电。晶体管输出模块所带负载只能使用直流电源。采用电阻型负载时，晶体管输出的最大负载电流通常为0.5A点，通断响应时间均小于0.1ms。（2）

模拟量I/O接口在实际的生产过程中，经常需要检测连续变化的模拟量信号，如温度、流量、压力等将其转变为PLC能处理的数字信号;处理完成，又需要把数字信号变换成模拟信号，去制现场设备。因此，PLC需要具有模拟量处理的能力。1)模拟量输入模块。生产现场中连续变化的模拟量信号，如温度、流量、压力，通过变送器转换成DC0~5V、DC1~5V、DC0~I0V、DC10~10V、DC0~20mA、DC4~20mA等标准电压、电流信号。模拟量输入模块的作用是把这些连续变化的电压、电流信号转换成CPU能处理的数字信号。模拟量输入模块一般由变送器、模/数转换(AD)、光电隔离等部分组成，其组成框图如图所示。2）

模拟量输出模块。模拟量输出模块的作用是将CPU处理后的若位数字信号转换成相应的模拟量信号输出，以满足生产控制过程中需要模拟信号的要求。模拟量输出模块组成框图如图所示。CPU的控制信号由输出锁存器经光电隔离、数/模转换(D/A)和运算放大器，变换成模拟量信号输出。模拟量输出为DC0~5V、DCI~5V、DC0~10V、DC-10~10V、DC0~20mA、DC4~20mA等标准电压、电流信号。注意：AD、D/A转换的主要参数有分辨率、精度、转换速度、输入阻抗、输出阻抗、最大允许输入范围、内部电流消耗等。4电源部件

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。PLC配有开关稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成供PLC内部CPU、存储器I/O接口等电路工作所需的直流电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源，用于对外部传感器供电，避免由于外部电源污染或不合格电源引起的故障。小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大、中型PLC都有专用电源部件。5I/O扩展单元扩展口是PLC的总线接口，当用户所需的I/O点数超出主机点数时，可以通过加接I/O扩展单元来解决，主机与I/O扩展单元通过扩展口连接。PIC具有多种I/O模块，常见的有A/D、D/A模块，另外有快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块和定位控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。针对不同的工业控制应用场合，选择I/O功能模块与基本单元连用，可充分发挥PLC灵活、通用可靠、迅捷的优势。6外设接口外部设备通过外设接口与PLC联系，完成人机对话，如外存储器、EPROM写人器、人机接口（触摸屏）；也可以通过此接口与专用编程器或计算机相连，进行编写PLC控制。输人程序、调试程序、修改程序，以及在线监视PLC的工作状态等。感谢观看主讲：蒋明红主讲：蒋明红PLC的工作过程

目录CONTENTSPLC的工作方式PART01PLC程序执行的过程PART02PLC的工作方式01PLC的工作方式

PLC采用循环扫描工作方式，当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输人装置的状态和数据，并分别存入输入映像存储器，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定将执行逻辑或算术运算的结果送入输出映像寄存器或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将输出映像寄存器的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，完成一个扫描周期。如此循环，直到停止运行，如图所示。每个扫描过程顺序分为3个阶段，每重复一次就是一个扫描周期，用T0表示。PLC程序执行的过程021.输入采样阶段

这一阶段也称为输入刷新阶段，即PLC以扫描方式按顺序先将所有输入端的信号状态读入输入映像存储器。输入采样结束后，即使输入信号状态发生改变，输入映像存储器中的相应内容也不会发生改变。

2.程序执行阶段

PLC将按梯形图从上至下、从左到右的顺序，对由各种继电器、定时器、计数器等的接点构成的程序控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新输出寄存器的状态。3.输出刷新阶段

当所有的指令执行完毕时，PLC输出映像寄存器中所有状态通过输出电路输出驱动用户输出设备(负载)，也就是PLC的输出刷新阶段。输出刷新后，PLC再次执行输入采用，开始一个新的扫描周期。

讨论：我们知道PLC采用循环扫描工作方式，为什么会出现输出滞后的现象呢？

请按下暂停键

图1所示为继电器控制:用一个按钮SB1(输人信号)控制3个输出量KM1、KM2和KM3。电路中KM2与KM3具有相同的响应速度(SB1闭合→KM1接通→KM2、KM3同时接通)。用PLC转换成同样的梯形图程序，用一个输人信号I0.0控制3个输出量Q0.1、Q0.2和Q0.3，如图2所示。

图1继电器控制

图1-18PLC梯形图第一个周期:输人端子信号还未进入映像区，I0.0输人映像寄存器中的状态为“OFF”，所有输出Q0.1、Q0.2、Q0.3均为“OFF"。第二个周期:在输入采样阶段,I0.0输入信号进人映像区，I0.0输入映像寄存器中的状态变为“ON”。由于先扫描到Q0.2时，Q0.2尚处在断开状态，所以Q0.2=“OFF”;而在第二个周期中，Q0.1在输出映像寄存器中的状态在程序执行后变为“ON”，所以，后扫描的Q0.3在其输出映像寄存器中的状态也变为“ON”。这样，第二个周期的结果为:输出端子Q0.2=“OFF”，Q0.1=Q0.3=“ON"。第三个周期:由于Q0.1在其输出映像寄存器中的状态已为“ON”此时Q0.2才能接通为“ON”。显然，Q0.2的响应滞后Q0.3一个扫描周期，在输入条件为“ON”时。以3个扫描周期(见左图)来说明控制过程中输出的滞后问题。Q0.2的输出延迟响应。若在梯形图中，将00.2和00.3互换位置，则执行结果使Q0.3的响应滞后于00.2一个扫描周期。实际上，输入输出滞后现象除了与上述PLC的“集中输入刷新，顺序扫描工作方式有关，还与输入滤波器的时间常数以及输出继电器机械滞后有关。对于一般工业控制设备这些滞后现象是完全允许的。但对于有些设备，需要I/O迅速响应的，则应采用快速响应模块、高速计数模块及中断处理，并且编制程序应尽量简捷，选择扫描速度快的PLC机型从而减少滞后时间。

感谢观看主讲：蒋明红主讲：蒋明红PLC的编程语言

目录CONTENTSPLC编程语言分类PART01PLC编程语言介绍PART02PLC编程语言分类01PLC编程语言分类

IEC61131-3是世界上第一个，也是至今唯一的工业控制系统的编程语言标准，已经成为DCS、IPC、FCS、SCADA和运动控制系统的软件标准。IEC61131-3的5种编程语言如下：●

梯形图(LadderDiagram，LD)，在西门子中简称LAD。●

功能块图(FunctionBlockDiagram,FBD)。●

结构文本(StucturedText,ST),西门子S7-1200为结构化控制语言(StructuredControlLanguage,SCL)。●指令表(InstructionList,IL)。●

顺序功能图(SequentialFunctionChart,SFC)。

西门子公司为S7-1200PLC提供了3种标准编程语言:梯形图(LAD)、功能块图(FBD)和结构化控制语言(SCL)。如下图所示：梯形图(LAD)能块图(FBD)结构化控制语言(SCL)常见编程语言应用场景

LAD是基于电路图来表示的一种图形编程语言,FBD是基于布尔代数中使用的图形逻辑符号来表示的一种编程语言，SCL是一种基于文本的高级编程语言。当创建代码块时，应选择该块要使用的编程语言。用户程序可以使用由任意编程语言创建的代码块。PLC编程语言介绍021)LAD

LAD沿用了继电器、触头、串/并联等类似的图形符号，并简化了符号，还向多种功能(如数学、定时器、计数器和移动等)提供功能框指令。LAD是融逻辑操作、控制于一体，面向对象的、实时的、图形化的编程语言。LAD首先按自上而下、从左到右的顺序排列，最左边的竖线称为起始母线(也称左母线)，然后按一定的控制要求和规则连接各个节点，最后以继电器线圈或功能框指令(或再接右母线)结束，称为一个逻辑行或一个“梯级”。通常一个LAD程序段中有若干逻辑行(梯级)，形似梯子，“梯形图”由此而得名。LAD信号流向清楚、简单、直观、易懂，很适合电气工程人员及初学者使用。LAD在PLC中应用非常广泛。各厂家各型号PLC都把LAD作为第一编程语言。

LAD由触点、线圈和用方框表示的指令框组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、按钮、传感器，内部的定时器、计数器触点等。线圈代表逻辑运算的结果，常用来控制外部的负载和内部的标志位等。指令框用来表示定时器、计数器或运算、控制等指令。触点和线圈等元素组成的电路称为程序段，英文名称为Network（网络），博途软件自动为程序段编号。①

不能创建如图1-21（a）所示可能导致反向能流的分支；②

不能创建如图1-21（b）所示可能导致短路的分支。③每个LAD程序段都必须使用线圈或功能框指令来终止。④梯形图是在继电器电路图基础之上演变过来的，其结构和继电器电路十分相似。在梯形图中以左母线和右母线（通常不画出）代替电源线，而用“能流”（能量流）的概念来代替继电器电路中的电流。和真实电流一样，梯形图中的能流只能单向流动。创建LAD程序段时应注意以下规则：梯形图（LAD）编程规则2）FBD

函数块图类似于普通的逻辑功能图，它沿用了半导体逻辑电路的逻辑框图的表达方式，使用布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，使用指令框来表示复杂的功能，有基本功能模块和特殊功能模块两类。基本功能模块如AND、OR、XOR等，特殊功能模块如脉冲输出、计数器等。一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号表达了该功能块图的功能。如图所示，第一个框表示进行时间比较，比较的结果和第二个框的“I0.0”进行与运算，与运算的结果控制“Q0.0”的状态。3）SCL

结构化控制语言（StructuredControlLanguage，SCL）是用于SIMATICS7CPU的基于PASCAL的高级编程语言。SCL支持STEP7的块结构，还可以将用LAD和FBD编写的程序块包括在用SCL编写的程序块中，例如:结构化控制语言（SCL）

SCL指令使用标准编程运算符，例如，用“:=”表示赋值，算术功能(+表示相加，-表示相减，*表示相乘，/表示相除)。SCL使用标准PASCAL程序控制操作，如I-THEN-ELSE、CASE、REPEAT-UNTIL、GOTO和RETURN。许多SCL的其他指令(如定时器和计数器)与LAD和FBD指令匹配。由于SCL能像PASCAL一样提供条件处理、循环和嵌套控制结构，因此在SCL中可以比在LAD或FBD中更轻松地实现复杂的算法。感谢观看主讲：蒋明红主讲：蒋明红认识西门子PLC家族

目录CONTENTS西门子公司简介PART01常见西门子PLCPART02西门子公司简介01西门子公司简介

西门子公司为满足工业4.0的需求，提供了完整的数字化软件套件解决方案。方案涵盖了产品设计、生产规划、生产工程、生产制造及服务等环节，集产品生命周期管理(PLM)、制造执行系统(MES)、全集成自动化(TIA)于一体，基于共有的数据平台(Teamcenter)，实现了对整个项目数据的统一管理。西门子公司在自动化技术领域的产品主要有自动化系统、识别系统、低压控制与保护产品、工业软件、操作控制和监控系统、电源、过程控制系统、过程仪表特殊应用产品等。

西门子PLC是其在自动化技术领域中的一个产品门类。西门子PLC的种类齐全，在航空航天、汽车、冶金和化工等领域都有应用。西门子公司的PLC系列产品主要包括LOGO!、S7200、S7-1200、S7-300、S7-1500、S7-400等。西门子PLC系列产品定位如图所示。

西门子PLC的种类比较多，上图我们看到的是其中的一部分常用类型。简单来讲，西门子PLC分为以下几种系列。大型:SIMATICS7-400系列。中型:SIMATICS7-1500系列、SIMATICS7-300系列。小型:SIMATICS7-1200系列、SIMATICSMART-200和S7-200系列、LOGO!系列。常见西门子PLC02

1.西门子SIMATICS7-400

SIMATICS7-400采用模块化无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使SIMATICS7-400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。S7-400可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。SIMATICS7-400的应用领域主要包括自动化工业生产线、机械工程、建筑系统自动化、食品和饮料加工、工艺工程等较大型的应用场景。

1.西门子SIMATICS7-400图片2.西门子SIMATICS7-1500

西门子PLCS7-1500系列是西门子PLC新一代产品，它通过多方面的创新，为用户提供了更高性价比的产品，提高了用户的工程实施效率。西门子PLCS7-1500为用户在自动化控制系统中提供了更高的运行能力，而且简单易用，节省了大量的系统开发时间，西门子PLCS7-1500系列有很强的通讯功能，和扩展能力，为用户提供了多种性能优异的解决方案。其中全新的CPU模块，相应时间快速，集成了显示面板，具有相应的调试诊断功能，大幅度的提升了生产效率，降低了成本。

2.西门子SIMATICS7-1500图片

S7-300是西门子公司1994年第一批发布的S7系列中一款中小型PLC，它具有高效、节能、易操作等特点。与大型PLC相比，S7-300的体积更小，价格更便宜，因此更适合于一些空间有限、成本敏感的场合。例如，在机械加工、包装、物流等领域，S7-300得到了广泛的应用。大多数S7-300的PLC没有以太网口，而具有拓展以太网口的CP模块又价值昂贵，作为中型PLC，无法满足工业4.0和智能制造的发展需求，越来越多的新技术和设备涌现出来，这使S7-300逐渐失去了竞争优势。西门子宣布SIMATICS7-300产品在2023年10月1日退市，推荐适应SIMATICS7-1500/1200产品代替IMATICS7-300产品。3.西门子SIMATICS7-3003.西门子SIMATICS7-300图片

SIMATICS7-1200是西门子PLC系列的新产品，它将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET、高速运动控制IO、多种工艺功能及板载模拟量输入等紧凑地集成到一起。由于其设计紧凑、组态灵活、扩展方便、功能强大，可满足各种各样的自动化控制需求，因此成为了各种控制应用中比较完美的解决方案。SIMATICS7-1200标配PROFINET接口，集成了强大的以太网通信功能。其最多可以支持23个以太网连接，数据传输速率达100MbPS。如果将SIMATICS7-1200和西门子NET工业无线局域网组件一起使用，则可以达到一个全新的组网规模。

4.西门子SIMATICS7-12004.西门子SIMATICS7-1200图片标准型SIMATICS7-1200CPU模块的主要技术数据如表所示。主要技术参数CPU型号CPU1211CCPU1212CCPU1212FCCPU1214CCPU1214FCCPU1215CCPU1215FCCPU1217C标准

CPUDC/DC/DC，AC/DC/RLY，DC/DC/RLYDC/DC/DC故障安全

CPU——DC/DC/DC，DC/DC/RLY-物理尺寸(mm)90x100x75110x100x75130x100x75150x100x75用户存储器工作存储器50KB75KB100KB100KB125KB125KB150KB150KB装载存储器1MB2MB2MB4MB4MB4MB4MB4MB保持性存储器10KB10KB10KB10KB10KB10KB10KB10KB本体集成I/O数字量6入/出8入/6出14入/10出14入/10出模拟量2输入2输入2输入2输入/2输出过程映像大小1024字节输入(I)和1024字节输出(Q)位存储器(M)4096个字节8192个字节信号模块扩展无28信号板1最大本地

I/O数字量1482284最大本地

I/O-模拟量3196769通信模块3(左侧扩展)高速计数器总计最多可组态

6个使用任意内置输入或SB输入的高速计数器差分1MHz————————Ib.2到Ib.5100kHzIa.0到Ia.530kHz

Ia.6到Ia.7Ia.6到Ib.5Ia.6到Ib.1使用

SB1223DI2x24VDC，DQ2x24VDC时可达30/20kHz。200kHz使用

SB1221DI4x24VDC，200kHz、SB1221DI4x5VDC，200kHz、SB1223DI2x24VDC/DQ2x24VDC，200kHz、SB1223DI2x5VDC/DQ2x5VDC，200kHz时最高可达200kHz。脉冲输出总计