關(guān)于西門(mén)子PLC的學(xué)習(xí)案例

一千個(gè)人就有一千個(gè)學(xué)習(xí)方法，別人的方法或許不適合自己，但是絕對(duì)值得我們借鑒。

非常感謝各位知友對(duì)西門(mén)子PLC產(chǎn)品的推薦，今天我們有幸邀請(qǐng)到西門(mén)子的PLC產(chǎn)品的專家，為大家詳細(xì)講解西門(mén)子PLC的學(xué)習(xí)。

以下是原文：

學(xué)習(xí)西門(mén)子PLC沒(méi)有想象中那么難，一句話可以總結(jié)為：對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，600多塊的SR20就足夠用了，組態(tài)軟件免費(fèi)，西門(mén)子官方網(wǎng)站還有免費(fèi)的視頻教程。

詳細(xì)展開(kāi)講，就涉及到PLC的硬件組成、編程軟件、系統(tǒng)指令和程序結(jié)構(gòu)等復(fù)雜的內(nèi)容。

接下來(lái)，我將從PLC的選型、PLC入門(mén)及PLC拓展模塊和進(jìn)階等方面，介紹PLC的學(xué)習(xí)要點(diǎn)。

一、 選型及成本

推薦：SR20

推薦理由：這要從西門(mén)子PLC的產(chǎn)品家族開(kāi)始說(shuō)起。

西門(mén)子做PLC已經(jīng)有40多年了，目前最新的產(chǎn)品家族為SIMATIC S7。

西門(mén)子針對(duì)不同的市場(chǎng)需求推出了不同的產(chǎn)品系列，如高端的S7-1500系列，中端的S7-1200系列，低端的S7-200 SMART（以下簡(jiǎn)稱SMART）系列。

對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，從SMART系列入門(mén)是最合適的。

SMART是西門(mén)子針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)研發(fā)的新一代PLC，被廣泛應(yīng)用在包裝、紡織、機(jī)床、食品、地鐵等眾多領(lǐng)域。

它能夠有效地提升設(shè)備性能和降低成本，性價(jià)比非常高，也非?？煽?。

SMART主要分為ST和SR兩大系列，這兩個(gè)系列都能在電商平臺(tái)上購(gòu)買(mǎi)到。SR系列ST系列最主要的不同是：

ST系列可以接收/輸出高速脈沖信號(hào)，所以ST系列可以應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制，常見(jiàn)的包裝產(chǎn)線，目前熱門(mén)的機(jī)械手臂等領(lǐng)域。

大家在學(xué)習(xí)階段一般是應(yīng)用不到這些功能的。

而且ST和SR在編程和使用上是沒(méi)有區(qū)別的，它們之間相互通信也非常容易實(shí)現(xiàn)。

在SR系列里，對(duì)于初學(xué)者，我重點(diǎn)推薦SR20。

理由1：性價(jià)比高，在各大電商平臺(tái)的西門(mén)子經(jīng)銷商處都能買(mǎi)到，價(jià)格只要600多塊

理由2：組態(tài)軟件免費(fèi)，學(xué)習(xí)和遷移成本低

SMART系列的組態(tài)軟件（即通俗意義上的上位機(jī)）是STEP 7-Micro/WIN SMART（簡(jiǎn)稱Micro/WIN），在官網(wǎng)上可以免費(fèi)下載免費(fèi)使用。

Micro/WIN的設(shè)計(jì)理念和前面提到的，另外兩個(gè)高階PLC系列，S7-1200和S7-1500的組態(tài)軟件TIAPortal是一脈相承的，也支持和S7-1200 ，S7-1500之間相互通信。

如若以后需要學(xué)習(xí)西門(mén)子的中高端PLC產(chǎn)品系列，學(xué)習(xí)和遷移的成本是非常低的。

SR20 PLC的真面目

接下來(lái)，帶大家看看SR20 PLC的外觀。

藍(lán)色的線是Micro/WIN和PLC通信的網(wǎng)線。

上面一排端子是信號(hào)輸入端子和供電端子。

下面一排段子是輸出端子和給擴(kuò)展模塊的供電端子。

左下方是RS485接口。

左右兩面還有一些標(biāo)識(shí)信息，如訂貨號(hào)、FS號(hào)等。

總結(jié)一下，學(xué)習(xí)PLC的成本 ：

購(gòu)買(mǎi)SR20：600多元。

組態(tài)軟件免費(fèi)。

SR2可以直接使用220V電源供電，也可以使用24V電源。

我曾經(jīng)用一個(gè)SR20加一些外部設(shè)備，打造了一個(gè)全自動(dòng)化的小型灌溉系統(tǒng)，總成本不超過(guò)1000元。

感興趣的知友可以在后文，看到簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案和接線方式。

二、 PLC入門(mén)

PLC是一個(gè)集成度非常高的系統(tǒng)，在實(shí)際工作中，可能只有部分功能被用到，但在學(xué)習(xí)時(shí)，需要全面了解下PLC的功能。

SMART PLC就是一個(gè)非常好的入門(mén)系列，剛才我們提到了，SMART PLC的操作工具是Micro/WIN。

所以學(xué)習(xí)SMART PLC就是學(xué)習(xí)Micro/WIN。

我們內(nèi)部也會(huì)交流SMART PLC的學(xué)習(xí)體會(huì)，大家普遍的感受是，SMART系列的學(xué)習(xí)成本非常低。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)SMART PLC的功能時(shí)，會(huì)把易用性作為首要考慮的因素，即使沒(méi)有編程經(jīng)驗(yàn)，也能在短時(shí)間熟悉使用PLC產(chǎn)品的絕大部分功能。

性價(jià)比高，好上手，可靠，這就是SMART系列在中國(guó)如此成功的原因之一。

關(guān)于PLC究竟要學(xué)些什么內(nèi)容，市面上有很多關(guān)于SMART PLC的書(shū)籍，在此不作贅述。

而關(guān)于Micro/WIN 的操作方法教程，西門(mén)子官網(wǎng)也有入門(mén)操作的視頻課程，全部都是免費(fèi)的。

作為西門(mén)子PLC產(chǎn)品的研發(fā)人員，長(zhǎng)期接觸PLC，有幾個(gè)高效學(xué)習(xí)的小技巧分享給大家。這些小技巧很容易被忽視，大多數(shù)工作幾年的PLC研發(fā)人員可能也不知道，但這些技巧對(duì)于初學(xué)者又非常重要。

1、設(shè)置PG/PC接口

在初次安裝Micro/WIN時(shí)，需要設(shè)置PG/PC接口。SR20集成了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，可以使用PC物理網(wǎng)卡和PLC直接通信，所以無(wú)需購(gòu)買(mǎi)昂貴且傳輸速率不高的PPI線。

PG/PC接口是什么呢？

很多剛接觸西門(mén)子PLC的同學(xué)會(huì)有這樣的疑惑，PG/PC其實(shí)指的是電腦。

接下來(lái)在Access Point of the Application這里選擇MWSMART，意為我們需要給Micro/WIN連接PLC設(shè)置一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，在列表中選擇有線以太網(wǎng)口。

2、連接設(shè)置PLC

在連接CPU的時(shí)候，先選擇通信接口，這里選擇物理網(wǎng)卡，跟上面設(shè)置PG/PC作用是一樣的。點(diǎn)擊”查找CPU”，SR20就會(huì)響應(yīng)指令然后將識(shí)別信息發(fā)送給Micro/WIN。

選中SR20點(diǎn)擊確定后，Micro/WIN和PLC建聯(lián)成功。然后通過(guò)”編輯”可以給PLC設(shè)置身份信息，通過(guò)”閃爍”指示燈可以讓PLC的LED燈交替閃爍。

3、查看、設(shè)置更多信息

連接上PLC后，就可以開(kāi)始操作PLC了。

很多人都不知道時(shí)間設(shè)置在哪里，在“PLC”菜單欄”中選擇”設(shè)置時(shí)鐘”就可以設(shè)置時(shí)間了。

設(shè)置時(shí)鐘的操作一般只需要在初次連接PLC的時(shí)候進(jìn)行，PLC內(nèi)部有獨(dú)立的時(shí)鐘，可以斷電保持7天。PLC在運(yùn)行中也會(huì)實(shí)時(shí)糾正時(shí)鐘誤差，即使連續(xù)運(yùn)行幾年，誤差都不會(huì)超過(guò)2秒鐘。在小型PLC中這是一個(gè)非常高的精度。

在自動(dòng)化系統(tǒng)中，我們需要經(jīng)常操作的一個(gè)步驟是，檢查系統(tǒng)當(dāng)前是否正常運(yùn)行，性能狀況如何，是否有警報(bào)信息。這些都在PLC菜單下的PLC功能塊里面。

在PLC的調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中，我們會(huì)經(jīng)常打開(kāi)這個(gè)界面，檢查PLC的運(yùn)行情況。

4、調(diào)試模擬PLC

調(diào)試和模擬功能是Micro/WIN非常重要的功能，這個(gè)功能非常實(shí)用并且操作簡(jiǎn)單，它可以方便地模擬實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法生成的參數(shù)，讓操作者能夠提前發(fā)現(xiàn)程序和配置中的問(wèn)題，和生成最優(yōu)的參數(shù)，能夠有效地降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。

但往往一些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，都不知道或者不會(huì)使用這個(gè)功能，所以在這里詳細(xì)地講述一下。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的起保停電路的梯形圖，通過(guò)左邊項(xiàng)目樹(shù)中的”指令”目錄可以添加這些指令。

然后，我們把這段程序下載到PLC中去執(zhí)行下，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的事情。

下載時(shí)，如果還沒(méi)跟PLC建立連接，Micro/WIN會(huì)彈出通信對(duì)話框提示先連接PLC。

下載完成后，點(diǎn)擊”RUN”按鈕，通知PLC開(kāi)始執(zhí)行程序。

通過(guò)下載對(duì)話框可以訪問(wèn)在線幫助手冊(cè)，它包含了所有PLC編程相關(guān)的信息，比市場(chǎng)上所有的相關(guān)書(shū)籍都更重要，即使是已經(jīng)操作熟練的PLC專家也需要經(jīng)常查閱在線幫助手冊(cè)。

按F1也可以打開(kāi)這個(gè)文檔，還可以把這個(gè)文檔從Micro/WIN的安裝目錄。中拷貝出來(lái)，方便隨時(shí)翻閱學(xué)習(xí)。

默認(rèn)在C:Program Files(x86)SiemensSTEP 7-MicroWIN SMARTHelpS7MicroWinSmart_804.chm

下載完成后，可以將CPU設(shè)置為RUN模式，Micro/WIN還提供了很強(qiáng)大的調(diào)試和觀察程序運(yùn)行的功能，請(qǐng)點(diǎn)擊“程序運(yùn)行”按鈕。

藍(lán)色表示能流流通，灰色表示能流未導(dǎo)通。從圖上看到，由于I0.0對(duì)應(yīng)的輸入端子沒(méi)有檢測(cè)到高電平，因此I0.0這個(gè)輸入印象區(qū)的值為0，觸點(diǎn)打開(kāi)，能流就不能流到后面去了，M0.0也沒(méi)有接通，處于打開(kāi)狀態(tài)。

沒(méi)有給I0.0對(duì)應(yīng)的輸入端子接電信號(hào)，又想調(diào)試怎么辦呢？

Micro/WIN有一個(gè)利器，狀態(tài)圖表。

我們寫(xiě)入I0.0然后點(diǎn)擊監(jiān)控按鈕，可以看到I0.0的值為0，給它輸入一個(gè)值1，然后點(diǎn)監(jiān)控旁邊”強(qiáng)制”按鈕，再試試看。

可以看到，I0.0被強(qiáng)制為1。PLC不再?gòu)妮斎攵俗訖z測(cè)電信號(hào)，而是讀取給它寫(xiě)入的值作為I0.0的值?？梢詫?duì)能訪問(wèn)到的所有內(nèi)存區(qū)執(zhí)行強(qiáng)制操作，這對(duì)調(diào)試非常有用。

下面是強(qiáng)制后的程序狀態(tài)：

M0.0閉合了，取消I0.0的強(qiáng)制再觀察，會(huì)看到M0.0還是閉合狀態(tài)，這就是起保停電路的作用。

需要說(shuō)明一點(diǎn)，當(dāng)用戶處于監(jiān)控狀態(tài)時(shí)，是無(wú)法操作系統(tǒng)塊，向?qū)У鹊裙δ艿?。如果點(diǎn)擊了某個(gè)按鈕但是Micro/WIN沒(méi)反應(yīng)，這多半都是因?yàn)楫?dāng)前處于監(jiān)控狀態(tài)。

如下圖，再添加兩個(gè)指令，然后再將它下載到PLC。

然后監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)。

當(dāng)再次將I0.0強(qiáng)制的時(shí)候Q0.0立即變?yōu)?，同時(shí)能聽(tīng)到繼電器Q0.0閉合的聲音。如果將負(fù)載，比如電機(jī)、燈泡等設(shè)備連接到PLC，那么設(shè)備立即會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。

這里再講一下如何接線。

第一步，將24V電源的正極和SR20的輸出端子中的1L連接。

第二步，將負(fù)載（如電機(jī)）的輸入正極和輸出端子如Q0.0連接。

第三步，將24v電源的負(fù)極和負(fù)載輸入的負(fù)極連接。

如果有多個(gè)負(fù)載，那么就從Q0.1-Q0.7端子接線。每一個(gè)輸出端子可以承載最大2A電流，因此切記不要超負(fù)荷運(yùn)行。

另一方面，Q點(diǎn)總共有8個(gè)，分成兩組，Q0.0-Q0.3，都需要通過(guò)1L這個(gè)輸入端子接到24V開(kāi)關(guān)電源上。如果還需要接更多的負(fù)載，那么就需要給2L這個(gè)輸入端子供電，通過(guò)Q0.4-Q0.7和負(fù)載連接了。

好了，關(guān)鍵內(nèi)容就透露到這里，更多的入門(mén)課程請(qǐng)前往網(wǎng)址進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)，講解全面透徹，而且免費(fèi)。

三、拓展模塊和進(jìn)階學(xué)習(xí)

1、拓展模塊

SMART之所以性價(jià)比高，是因?yàn)樗鼉H僅集成了核心的功能，對(duì)于個(gè)性化的自動(dòng)化項(xiàng)目/產(chǎn)品功能，是用擴(kuò)展模塊的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣客戶就不用為不需要的功能買(mǎi)單了。

SMART的擴(kuò)展模塊目錄在在線幫助文檔里可以查看到。

擴(kuò)展模塊的安裝也非常簡(jiǎn)單，PLC右側(cè)的長(zhǎng)方形塑料片是可以摳下來(lái)的，后面就是插模塊的位置。

插好模塊后，在“系統(tǒng)塊”的EM行中選擇剛才插入的擴(kuò)展模塊就完成組態(tài)了。

我個(gè)人用的最多的模塊是AR02，我上面提到的全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，就是用AR02擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)的。

2、致用所學(xué)

AR02拓展模塊是專門(mén)為檢測(cè)溫度打造的，價(jià)格大約在200元多一點(diǎn)（價(jià)格有可能上下浮動(dòng)）。也無(wú)需再購(gòu)買(mǎi)額外的供電電源，PLC右下方24VDC字樣下方的兩個(gè)端子L+和M可以給它供電。

我又增加了一個(gè)大約30元的溫度傳感器Pt100，接到AR02上面的輸入端子中。接線完成后通過(guò)AIW16讀取實(shí)時(shí)溫度，在程序中根據(jù)溫度做不同的處理。

這樣，一個(gè)全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就做好了。

這個(gè)全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)簡(jiǎn)化版本的設(shè)計(jì)方案如下:

簡(jiǎn)化版本用到的硬件設(shè)備：

Pt100一個(gè)，用來(lái)采集實(shí)時(shí)溫度

AR02擴(kuò)展模塊一個(gè)，接收并處理溫度傳感器的數(shù)據(jù)

SR20一個(gè)，控制器，處理用戶程序

24V2A水泵一個(gè)

水管和噴頭，根據(jù)實(shí)際需要購(gòu)買(mǎi)

PVC塑料水管，用于固定水管和噴頭（這個(gè)不是必須的）

24V5A電源一個(gè)，給控制器和水泵供電

其他如電線，固定PLC的支架等，根據(jù)需要選購(gòu)

接線圖：

在第二部分已經(jīng)講過(guò)詳細(xì)接線方式，簡(jiǎn)化版本的示意圖如下：

程序

refresh_schedule，smartlib為生成澆灌計(jì)劃的庫(kù)，密碼為T(mén)IC_new_hope_V 1 3

magic_lanterns.smartlib為”魔幻彩燈”的庫(kù)（ 可以不用），用來(lái)點(diǎn)亮彩燈的程序，按照設(shè)計(jì)，每天早上600，晚上650彩燈點(diǎn)亮，特殊的節(jié)日如情人節(jié)、圣誕節(jié)，彩燈都會(huì)點(diǎn)亮，密碼為 TIC_new_hope_V_1_3，

將這兩個(gè)庫(kù)復(fù)制到C:UsersPublicDocumentsSiemensSTEP7-MicroWIN SMARTLib目錄以便調(diào)用

tic-r-1-5-7-h.smart是主程序，會(huì)調(diào)用上面那兩個(gè)庫(kù)執(zhí)行澆灌以及點(diǎn)亮彩燈任務(wù)，如果不需要彩燈，刪除程序最后一段調(diào)用magic_lanterns的代碼即可

程序：上手PLC對(duì)話框中，回復(fù)【SMART案例】

這些設(shè)計(jì)和程序由我開(kāi)發(fā)編寫(xiě)，各位知友可以任意使用并且修改。上面這個(gè)設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單版本，再提供一些思路供拓展訓(xùn)練：

拓展1：不同的植物對(duì)水的需求往往不一致，可通過(guò)增加水泵和修改程序來(lái)對(duì)更多的植物澆灌。

拓展2：連接制熱設(shè)備(如暖氣爐)而不是水泵，根據(jù)空氣溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

拓展3：PLC可以通過(guò)OUC跟任何支持網(wǎng)絡(luò)(標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP)的設(shè)備進(jìn)行通信，如跟PC通信，可以在PC端執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序（例如人臉識(shí)別），將需要執(zhí)行的動(dòng)作發(fā)送至PLC。

再回到題主的問(wèn)題，如果想更好的學(xué)習(xí)PLC，那么一個(gè)辦法就是，致用所學(xué)，大家在學(xué)習(xí)過(guò)程中也不妨試一試。

此全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)僅供拋磚引玉。PLC能夠支持非常復(fù)雜的功能，如運(yùn)動(dòng)控制，高速計(jì)數(shù)器，Profinet等，這些功能都在Micro/WIN左側(cè)項(xiàng)目樹(shù)下的“向?qū)А蹦夸浿小?/p>

當(dāng)熟悉了Micro/WIN向?qū)碌墓δ芎?，甚至可以用SR20打造一個(gè)自動(dòng)化產(chǎn)線。

最后總結(jié)：

1、推薦選擇SR20作為入門(mén)PLC的產(chǎn)品，成本低，易用性強(qiáng)，軟件免費(fèi)，拓展性強(qiáng)。

2、學(xué)習(xí)PLC，用免費(fèi)的Micro/WIN軟件就可以，線上有幫助手冊(cè)，官網(wǎng)有免費(fèi)教程，上文也介紹了常規(guī)教程中不常見(jiàn)的操作。

編輯：黃飛

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