西門子PLC工作原理
原理
當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
輸入采樣
在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。
用戶程序執(zhí)行
在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。輸出刷新當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之間沒有什么區(qū)別了。
西門子plc選型分析：
設(shè)備在西門子PLC在選型的時(shí)候，要遵循一定的原則，避免PLC的容量小無法滿足使用要求的想象。在滿足控制要求的前提下選型時(shí)應(yīng)選較佳的性價(jià)比，一般可以從以下幾個(gè)方面考慮：
      I/O點(diǎn)數(shù)估算
      I/O點(diǎn)數(shù)是西門子PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求有可使系統(tǒng)總投資較低。西門子PLC的輸入輸出點(diǎn)總數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的模擬量、開關(guān)量、輸入/輸出設(shè)備狀況(包括模擬量、開關(guān)量、輸出類型)來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的擴(kuò)充，一般應(yīng)估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)再加上15%～20%的備用量。
一、用戶存儲(chǔ)容量估算
用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、量程結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器占用內(nèi)存大致如下：
開關(guān)量輸入元件：10～20B/點(diǎn);
開關(guān)量輸出元件：5～10B/點(diǎn);
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè);
模擬量：100～150B/點(diǎn);
通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上;支持與MT6100IV5威綸觸摸屏通訊。
根據(jù)上面算出總字?jǐn)?shù)再加上25%左右的備用量，可以估算出程序所需要的內(nèi)存量，從而選擇合適的西門子PLC內(nèi)存。
二、本設(shè)計(jì)所占用的I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算
輸入信號(hào)：開始按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn);停止按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn);計(jì)數(shù)值加1按鈕，需一個(gè)輸入點(diǎn);計(jì)數(shù)值減1按鈕，需要一個(gè)輸入點(diǎn)。以上共需要4個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即用4×20%=1，取1個(gè)點(diǎn)，這樣共用5個(gè)輸入點(diǎn)
輸出信號(hào)：一共要用十七個(gè)LED數(shù)碼管，段選碼需要使用8個(gè)輸出點(diǎn);位選通信號(hào)如果使用74LS138譯碼器則需要4個(gè)輸出點(diǎn);以上共需要13個(gè)輸出點(diǎn)考慮以后對(duì)系統(tǒng)的調(diào)整與擴(kuò)充留有20%的備用點(diǎn)，即13×20%=2.6，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共用16個(gè)輸出點(diǎn)

西門子PLC模塊控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
一、線性化編程
線性化編程是將用戶程序連續(xù)放置在一個(gè)指令塊內(nèi)，即一個(gè)簡(jiǎn)單的程序塊內(nèi)包含系統(tǒng)的所有指令。線性化編程不帶分支，通常是OB1程序按順序執(zhí)行每一條指令，軟件管理的功能相對(duì)簡(jiǎn)單。
二、分部編程
分部式編程是把一項(xiàng)控制任務(wù)分成若干個(gè)立的塊，每個(gè)塊用于控制一套設(shè)備或一系列工作的邏輯指令，而這些塊的運(yùn)行靠組織塊OB內(nèi)指令來調(diào)用。
三、結(jié)構(gòu)化編程
結(jié)構(gòu)化程序把過程要求的類似或相關(guān)的功能進(jìn)行分類，并試圖提供可以用于幾個(gè)任務(wù)的通用解決方案。向指令塊提供有關(guān)信息（以參數(shù)形式），結(jié)構(gòu)化程序能夠重用這些通用模塊。
控制軟件分為五個(gè)功能塊：
FC10   功能塊用于控制成分A的供料泵；
FC20   功能塊用于控制成分B的供料泵；
FC30   功能塊用于控制攪拌馬；
F0   功能塊用于控制排料電磁閥；
FC50   功能塊用于控制操作站上的指示燈。

西門子模塊有各種類型，如單元操作模塊（換熱器、精餾塔、壓縮機(jī)等)、計(jì)算方法模塊(加速收斂算法、簡(jiǎn)化算法等)、物理化學(xué)性質(zhì)模塊（汽液相平衡計(jì)算、熱恰計(jì)算等)等。

西門子模塊分為開關(guān)量輸入輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸入輸出模塊，模擬量輸出模塊，通訊模塊，擴(kuò)展模塊等，西門子模塊具有足夠的穩(wěn)定性，確保運(yùn)行過程中的安全，西門子自己的模塊采用了一系列非?？煽康脑O(shè)計(jì)方法，例如斷電保護(hù)和信息保護(hù)，包括故障診斷，為了在工業(yè)生產(chǎn)過程中更好的控制，通常采用計(jì)算機(jī)編程語言，使整個(gè)控制更加可靠和簡(jiǎn)單，并且所有的編程語言都進(jìn)行了簡(jiǎn)化，從而大大降低了錯(cuò)誤率。
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