一、引言

西门子（Siemens）是全球知名的电气与电子工程领域的领先企业，其plc（可编程逻辑控制器）产品在工业自动化领域有着广泛应用。
掌握西门子从站程序设计及实现技巧对于从事工业自动化工作的人员来说至关重要。
本文将详细介绍西门子基础知识，帮助读者更好地理解和应用西门子PLC。

二、西门子PLC概述

西门子PLC是一种专门为工业环境设计的数字计算机，主要用于自动化控制。
它具有高性能、高可靠性、易于编程和维护等特点。
西门子PLC主要应用在机械制造、汽车制造、食品饮料、化工等领域。
根据功能和应用需求，西门子PLC可分为不同类型的型号，如S7-200、S7-300、S7-1200等。

三、西门子从站程序设计基础

在工业自动化系统中，PLC通常作为从站设备与其他设备（如主机、触摸屏等）进行通信。
掌握从站程序设计是实现PLC自动化控制的关键环节。
以下是从站程序设计的基础知识：

1. 通信协议：了解并掌握PLC与其他设备之间的通信协议，如PROFINET、EtherNet/IP等。通信协议规定了设备之间数据传输的格式和规则。
2. 数据格式：熟悉PLC的数据格式，如位（Bit）、字节（Byte）、字（Word）、双字（Double Word）等。了解数据格式有助于编写正确的从站程序。
3. 指令集：熟悉并掌握西门子PLC的指令集，如基本指令、功能块等。指令集是编写从站程序的基础。

四、西门子从站程序设计与实现技巧

在实际应用中，从站程序设计需要考虑诸多因素，如通信稳定性、数据处理速度等。以下是从站程序设计与实现的技巧：

1. 通信设置：正确配置PLC的通信参数，如IP地址、端口号等，确保PLC与其他设备之间的通信畅通无阻。
2. 数据处理：根据实际需求设计数据处理流程，确保数据的准确性和实时性。在处理数据时，要充分考虑数据的安全性和可靠性。
3. 优化程序性能：为了提高PLC的运行速度和数据处理能力，需要对程序进行优化。例如，使用高效的算法和指令集，减少不必要的计算和操作等。
4. 故障诊断与排除：熟悉常见的故障类型及其原因，掌握故障诊断与排除的方法。在出现问题时，能够迅速定位并解决故障，确保系统的稳定运行。
5. 安全防护：在设计从站程序时，要考虑安全防护措施。例如，设置访问权限、加密通信等，确保数据的安全性和系统的稳定性。

五、实例分析与应用

为了更好地理解西门子从站程序设计与实现技巧，以下是一个实际应用案例：一个自动化生产线中的物料搬运系统。
在这个系统中，PLC作为从站设备与上位机进行通信，控制物料搬运的执行过程。
需要配置PLC的通信参数，确保与上位机的通信畅通。
设计数据处理流程，根据物料搬运的需求进行数据处理和控制。
在实现过程中，要注意优化程序性能，提高系统的运行速度和数据处理能力。
同时，要考虑安全防护措施，确保数据的安全性和系统的稳定性。
最后，进行故障诊断与排除，确保系统的稳定运行。

六、总结

掌握西门子从站程序设计与实现技巧对于从事工业自动化工作的人员来说至关重要。
本文详细介绍了西门子基础知识、从站程序设计基础以及从站程序设计与实现的技巧，并通过实例分析展示了这些技巧在实际应用中的运用。
希望读者通过本文的学习，能够更好地理解和应用西门子PLC，提高工业自动化系统的运行效率和稳定性。

学习PLC的方法其实主要是两点：选择一个PLC&边学边练一、问题提出可编程控制器技术最主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统，在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。 二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤1 ．系统设计的主要内容（1）拟定控制系统设计的技术条件。 技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；（2）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；（3）选定 PLC 的型号；（4）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；（5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；（7）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；（8）编写设计说明书和使用说明书；根据具体任务，上述内容可适当调整。 2 ． 系统设计的基本步骤（1）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求a.被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b.控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。 对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。 （2）确定 I/O 设备根据被控对象对 PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。 常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 （3）选择合适的 PLC 类型根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O模块的选择、电源模块的选择等。 （4）分配 I/O 点分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。 接着九可以进行 PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （5）设计应用系统梯形图程序根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。 这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 （6）将程序输入 PLC当使用简易编程器将程序输入 PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。 当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到PLC 中去。 （7）进行软件测试程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。 因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。 因此在将PLC连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。 （8）应用系统整体调试在 PLC软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。 调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 （9）编制技术文件系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC梯形图。 三、 PLC 硬件系统设计1 ．PLC 型号的选择在作出系统控制方案的决策之前，要详细了解被控对象的控制要求，从而决定是否选用 PLC进行控制。 在控制系统逻辑关系较复杂（需要大量中间继电器、时间继电器、计数器等）、工艺流程和产品改型较频繁、需要进行数据处理和信息管理（有数据运算、模拟量的控制、PID 调节等）、系统要求有较高的可靠性和稳定性、准备实现工厂自动化联网等情况下，使用 PLC 控制是很必要的。 目前，国内外众多的生产厂家提供了多种系列功能各异的 PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。 所以全面权衡利弊、合理地选择机型才能达到经济实用的目的。 一般选择机型要以满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的浪费。 机型的选择可从以下几个方面来考虑。 （1）对输入 / 输出点的选择盲目选择点数多的机型会造成一定浪费。 要先弄清除控制系统的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15 ～ 20 ％留出备用量（为系统的改造等留有余地）后确定所需 PLC的点数。 另外要注意，一些高密度输入点的模块对同时接通的输入点数有限制，一般同时接通的输入点不得超过总输入点的 60 ％； PLC每个输出点的驱动能力（ A/ 点）也是有限的，有的 PLC 其每点输出电流的大小还随所加负载电压的不同而异；一般 PLC的允许输出电流随环境温度的升高而有所降低等。 在选型时要考虑这些问题。 PLC 的输出点可分为共点式、分组式和隔离式几种接法。 隔离式的各组输出点之间可以采用不同的电压种类和电压等级，但这种 PLC平均每点的价格较高。 如果输出信号之间不需要隔离，则应选择前两种输出方式的 PLC 。 （2）对存储容量的选择对用户存储容量只能作粗略的估算。 在仅对开关量进行控制的系统中，可以用输入总点数乘 10 字 / 点＋输出总点数乘 5 字 /点来估算；计数器 / 定时器按（ 3 ～ 5 ）字 / 个估算；有运算处理时按（ 5 ～ 10 ）字 / 量估算；在有模拟量输入 /输出的系统中，可以按每输入 / （或输出）一路模拟量约需（ 80 ～ 100 ）字左右的存储容量来估算；有通信处理时按每个接口 200字以上的数量粗略估算。 最后，一般按估算容量的 50 ～ 100 ％留有裕量。 对缺乏经验的设计者，选择容量时留有裕量要大些。 （3）对 I/O 响应时间的选择PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟（一般在 2 ～ 3个扫描周期）等。 对开关量控制的系统， PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O响应问题。 但对模拟量控制的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。 （4）根据输出负载的特点选型不同的负载对 PLC的输出方式有相应的要求。 例如，频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的，而不应选用继电器输出型的。 但继电器输出型的 PLC有许多优点，如导通压降小，有隔离作用，价格相对较便宜，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，其负载电压灵活（可交流、可直流）且电压等级范围大等。 所以动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的PLC 。 （5）对在线和离线编程的选择离线编程示指主机和编程器共用一个 CPU ，通过编程器的方式选择开关来选择 PLC 的编程、监控和运行工作状态。 编程状态时，CPU只为编程器服务，而不对现场进行控制。 专用编程器编程属于这种情况。 在线编程是指主机和编程器各有一个 CPU ，主机的 CPU完成对现场的控制，在每一个扫描周期末尾与编程器通信，编程器把修改的程序发给主机，在下一个扫描周期主机将按新的程序对现场进行控制。 计算机辅助编程既能实现离线编程，也能实现在线编程。 在线编程需购置计算机，并配置编程软件。 采用哪种编程方法应根据需要决定。 （6）据是否联网通信选型若 PLC 控制的系统需要联入工厂自动化网络，则 PLC 需要有通信联网功能，即要求 PLC 应具有连接其他 PLC 、上位计算机及CRT 等的接口。 大、中型机都有通信功能，目前大部分小型机也具有通信功能。 （7）对 PLC 结构形式的选择在相同功能和相同 I/O点数据的情况下，整体式比模块式价格低。 但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实际需要选择 PLC的结构形式。 2 ．分配输入 / 输出点一般输入点和输入信号、输出点和输出控制是一一对应的。 分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。 在个别情况下，也有两个信号用一个输入点的，那样就应在接入输入点前，按逻辑关系接好线（如两个触点先串联或并联），然后再接到输入点。 （1）确定 I/O 通道范围不同型号的 PLC ，其输入 / 输出通道的范围是不一样的，应根据所选 PLC型号，查阅相应的编程手册，决不可“张冠李戴”。 必须参阅有关操作手册。 （2）部辅助继电器内部辅助继电器不对外输出，不能直接连接外部器件，而是在控制其他继电器、定时器 / 计数器时作数据存储或数据处理。 从功能上讲，内部辅助继电器相当于传统电控柜中的中间继电器。 未分配模块的输入 / 输出继电器区以及未使用 1 ： 1链接时的链接继电器区等均可作为内部辅助继电器使用。 根据程序设计的需要，应合理安排 PLC的内部辅助继电器。