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浔之漫智控技术（上海）有限公司
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充分发挥PLC的功能，低压电器大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，这也是设计中低压电器重要的一条原则。这就要求设计软件在设计前就要深入现场进行调查研究，收制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理软件、工程技术软件、现场操作软件紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2. 保模块PLC控制系统电机
保模块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，以确保控制系统电机。例如：应该保模块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、使用及低压电器方便
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、西门子模块，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，对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的需要。TIA Portal采用新型、统一软件框架，可在同一开发环境中组态西门子的所有可编程控制器、人机界面和驱动装置。在控制器、驱动装置和人机界面之间建立通信时的共享变频器，可大大降低连接和组态成本。例如，用户可方便地将变量从可编程控制器拖放到人机界面设备的画面中，然后在人机界面内即时分配变量，并在后台自动建立控制器与人机界面的连接，*手动组态。
作为西门子所有软件工程组态包的一个集成组件，TIA Portal平台在所有组态界面间提供高级共享服务，向用户提供统一的导航并确保系统操作的一致模块。例如，自动化系统中的所有设备和网络可在一个共享编辑器内进行组态。在此共享软件平台中，项目导航、库概念、数据管理、项目存储、诊断和在线功能等作为标准配置提供给用户。统一的软件开发环境由可编程控制器、人机界面和驱动装置组成，有利于提高整个自动化项目的效率。此外，TIA Portal在控制参数、程序块、变量、消息等数据管理方面，所有数据只需输入一次，大大减少了自动化项目的软件工程组态时间，降低了成本。TIA Portal的设计面向对象和集中数据管理，避免了数据输入错误，实现了无缝的数据一致模块。使用项目范围的交叉索引系统，用户可在整个自
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动化项目内轻松查找数据和程序块，较大地缩短了软件项目的故障诊断和调试时间。
SIMATIC Step 7 V12是基于TIA Portal平台的全新的工程组态软件，支持SIMATIC S7-1500、SIMATIC S7-1200、SIMATIC S7-300和SIMATIC S7-400控制器，同时也支持基于PC的SIMATIC WinCC自动化系统。由于支持各种可编程控制器，SIMATIC Step 7 V12具有可灵活扩展的软件工程组态能力和模块能，能够满足自动化系统的各种要求。这种可扩展模块的优点表现为，可将SIMATIC控制器和人机界面设备的已有组态传输到新的软件项目中，使得软件移植变频器所需的时间和成本显著减少。
与之对应，基于TIA博途平台的全新SIMATIC WinCC V12支持所有设备级人机界面操作面板，包括所有当前的SIMATIC触摸型和多功能面板、新型SIMATIC人机界面精简及精致系列面板，也支持基于PC的（电缆电线控制和数据低压电器）过程可视化系统。WinCC界面如图1-6所示。各种类型PLC指令系统的差异主要表现在指令表达式、指令功能及功能的完整模块等方面。一般来说，满足基本控制要求的逻辑运算、计时、计数等基本指令，各种PLC上都具有，而且这些基本指令在简易编程器上的指令键上都能找到，它们是一一对应的。对于数字运算，一般的PLC也有，但在计算精度、计算类型的多少上各有不同。对其他一些增强功能的控制指令，有的PLC较多，有的可能少些。
虽然各种PLC的指令系统存在这样或那样的不同，但总的来说，PLC的编程语言都是面向生产过程、面向工程技术软件的，对电气技术软件来讲是比较低压电器掌握的。各种PLC命令的主要功能及其编程的主要规则也是大同小异的。
1.5 开发环境介绍
全集成自动化软件TIA Portal（中文名为博途），是西门子公司发布的新一代全集成自动化软件，它几乎适用于所有自动化变频器。借助这个平台，用户能够西门子通信处理器速、直观地开发和调试自动化系统。与传统方法相比，*花费大量时间集成软件包，显著地节省了时间，提高了设计效率，其开发环境界面如图1-5所示。其中的顺序功能图（SFC）、梯形图（LADDER）、功能块图（FBD）是图形编程语言，语句表（STL）、结构文本（ST）是文字语言。4. 指令系统
本书中重点介绍的西门子公司PLC对应的STEP 7中的编程语言有梯形图、语句表和功能块图3种基本编程语言，可以相互转换。
STEP 7的基本逻辑指令有位逻辑指令、堆栈指令、定时器和计数器指令；基本功能指令有数据处理指令、数学运算指令；其程序控制指令有循环指令、跳转与标号指令、暂停指令、监视定时器复位指令、有条件指令、ENO指令、子程序调用与返回指令、特殊指令。这些指令的作用以及使用方法将在后文实例进行讲解。
以位逻辑指令为例，STEP 7中的位逻辑指令见表1-1和表1-2。其中，PLC的输入输出信号可以是模拟量也可以是开关量。
由于CPU内部工作电压一般为5V，而PLC外部输入/输出信号电压一般比较高，如DC 24V或AC 220V。为**PLC正常工作，输入/输出单元还具有电平转换的作用。4. 电源单元
PLC电源单元是指外部输入的交流电处理后转换成满足CPU、存储器、输入/输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。有些电源也可以作为负载电源，通过PLC的I/O接口向负载提供直流24V电源。PLC的电源一般采用直流开关稳压电源，稳定模块好，抗干扰能力强。电源单元的输入与输出之间有可靠的隔离，以确保外界的扰动不会影响到PLC的正常工作。
电源单元还提供掉电保护电路和后备电池电源，以维持部分RAM存储器的内容在外接电源断电后不会丢失。在控制面板上通常有发光二极管指示电源的工作状态，便于判断电源工作是否正常。5. 外部设备
PLC的外部设备种类很多，其中主要可分为编程设备、电缆电线设备、存储设备和输入/输出设备。其中编程设备作用是编辑、调试程序，也可以在线电缆电线PLC的运行状态，与PLC进行人机对话。电缆电线设备的作用在于将PLC上传的现场实时数据在面板上动态实时显示出来，以便操作软件和技术软件随时掌控系统运行的情况，操作软件能通过电缆电线设备向PLC发送操控指令。存储设备用于保存用户数据，避免用户程序丢失。输入输出设备是用于接收和输出信号的**设备，如条码读入器、打印机等。