回收西門子模塊,如何開始PLC的入門學(xué)習(xí)

時間：2021-04-16作者：上海卓曙自動化設(shè)備有限公司瀏覽：387

學(xué)習(xí)西門子PLC沒有想象中那么難，一句話可以總結(jié)為：對初學(xué)者來說，600多塊的SR20就足夠用了，組態(tài)軟件免費，西門子官方網(wǎng)站還有免費的視頻教程。

詳細展開講，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，我將從PLC的選型、PLC入門及PLC拓展模塊和進階等方面，介紹PLC的學(xué)習(xí)要點。

一、 選型及成本

推薦：SR20

推薦理由：這要從西門子PLC的產(chǎn)品家族開始說起。

西門子做PLC已經(jīng)有40多年了，目前較新的產(chǎn)品家族為SIMATIC S7。

西門子針對不同的市場需求推出了不同的產(chǎn)品系列，如**的S7-1500系列，中端的S7-1200系列，低端的S7-200 SMART（以下簡稱SMART）系列。

對初學(xué)者來說，從SMART系列入門是較合適的。

SMART是西門子針對中國市場研發(fā)的新一代PLC，被廣泛應(yīng)用在包裝、紡織、機床、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，性價比非常高，也非?？煽?。

SMART主要分為ST和SR兩大系列，這兩個系列都能在電商平臺上購買到。SR系列ST系列較主要的不同是：

ST系列可以接收/輸出高速脈沖信號，所以ST系列可以應(yīng)用在運動控制，常見的包裝產(chǎn)線，目前熱門的機械手臂等領(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有區(qū)別的，它們之間相互通信也非常容易實現(xiàn)。

在SR系列里，對于初學(xué)者，我重點推薦SR20。

理由1：*，在各大電商平臺的西門子經(jīng)銷商處都能買到，價格只要600多塊

理由2：組態(tài)軟件免費，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）是STEP 7-Micro/WIN SMART（簡稱Micro/WIN），在官網(wǎng)上可以免費下載免費使用。

Micro/WIN的設(shè)計理念和**提到的，另外兩個高階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)西門子的中**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，帶大家看看SR20 PLC的外觀。

藍色的線是Micro/WIN和PLC通信的網(wǎng)線。

上面一排端子是信號輸入端子和供電端子。

下面一排段子是輸出端子和給擴展模塊的供電端子。

左下方是RS485接口。

左右兩面還有一些標識信息，如訂貨號、FS號等。

總結(jié)一下，學(xué)習(xí)PLC的成本 ：

購買SR20：600多元。

組態(tài)軟件免費。

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SR20加一些外部設(shè)備，打造了一個全自動化的小型灌溉系統(tǒng)，總成本不**過1000元。

感興趣的知友可以在后文，看到簡單的設(shè)計方案和接線方式。




二、 PLC入門

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

SMART PLC就是一個非常好的入門系列，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)部也會交流SMART PLC的學(xué)習(xí)體會，大家普遍的感受是，SMART系列的學(xué)習(xí)成本非常低。

我們在設(shè)計SMART PLC的功能時，會把易用性作為首要考慮的因素，即使沒有編程經(jīng)驗，也能在短時間熟悉使用PLC產(chǎn)品的絕大部分功能。

*，好上手，可靠，這就是SMART系列在中國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的書籍，在此不作贅述。

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

作為西門子PLC產(chǎn)品的研發(fā)人員，長期接觸PLC，有幾個高效學(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，需要設(shè)置PG/PC接口。SR20集成了標準以太網(wǎng)口，可以使用PC物理網(wǎng)卡和PLC直接通信，所以*購買昂貴且傳輸速率不高的PPI線。

PG/PC接口是什么呢？

很多剛接觸西門子PLC的同學(xué)會有這樣的疑惑，PG/PC其實指的是電腦。

接下來在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

選中SR20點擊確定后，Micro/WIN和PLC建聯(lián)成功。然后通過”編輯”可以給PLC設(shè)置身份信息，通過”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，就可以開始操作PLC了。

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

設(shè)置時鐘的操作一般只需要在初次連接PLC的時候進行，PLC內(nèi)部有獨立的時鐘，可以斷電保持7天。PLC在運行中也會實時糾正時鐘誤差，即使連續(xù)運行幾年，誤差都不會**過2秒鐘。在小型PLC中這是一個非常高的精度。

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

在PLC的調(diào)試和運行過程中，我們會經(jīng)常打開這個界面，檢查PLC的運行情況。

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，這個功能非常實用并且操作簡單，它可以方便地模擬實際運行過程中無法生成的參數(shù)，讓操作者能夠提前發(fā)現(xiàn)程序和配置中的問題，和生成較優(yōu)的參數(shù)，能夠有效地降低系統(tǒng)的風(fēng)險。

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

下面是一個簡單的起保停電路的梯形圖，通過左邊項目樹中的”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，會發(fā)現(xiàn)一些有趣的事情。

下載時，如果還沒跟PLC建立連接，Micro/WIN會彈出通信對話框提示先連接PLC。

下載完成后，點擊”RUN”按鈕，通知PLC開始執(zhí)行程序。

通過下載對話框可以訪問在線幫助手冊，它包含了所有PLC編程相關(guān)的信息，比市場上所有的相關(guān)書籍都較重要，即使是已經(jīng)操作熟練的PLC*也需要經(jīng)常查閱在線幫助手冊。

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

默認在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還提供了很強大的調(diào)試和觀察程序運行的功能，請點擊“程序運行”按鈕。

藍色表示能流流通，灰色表示能流未導(dǎo)通。從圖上看到，由于I0.0對應(yīng)的輸入端子沒有檢測到高電平，因此I0.0這個輸入印象區(qū)的值為0，觸點打開，能流就不能流到后面去了，M0.0也沒有接通，處于打開狀態(tài)。

沒有給I0.0對應(yīng)的輸入端子接電信號，又想調(diào)試怎么辦呢？

Micro/WIN有一個利器，狀態(tài)圖表。

我們寫入I0.0然后點擊監(jiān)控按鈕，可以看到I0.0的值為0，給它輸入一個值1，然后點監(jiān)控旁邊”強制”按鈕，再試試看。

可以看到，I0.0被強制為1。PLC不再從輸入端子檢測電信號，而是讀取給它寫入的值作為I0.0的值?？梢詫δ茉L問到的所有內(nèi)存區(qū)執(zhí)行強制操作，這對調(diào)試非常有用。

下面是強制后的程序狀態(tài)：

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

需要說明一點，當(dāng)用戶處于監(jiān)控狀態(tài)時，是無法操作系統(tǒng)塊，向?qū)У鹊裙δ艿摹Ｈ绻c擊了某個按鈕但是Micro/WIN沒反應(yīng)，這多半都是因為當(dāng)前處于監(jiān)控狀態(tài)。

再添加兩個指令，然后再將它下載到PLC。

然后監(jiān)控程序運行狀態(tài)。

當(dāng)再次將I0.0強制的時候Q0.0立即變?yōu)?，同時能聽到繼電器Q0.0閉合的聲音。如果將負載，比如電機、燈泡等設(shè)備連接到PLC，那么設(shè)備立即會運轉(zhuǎn)起來。

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，將負載（如電機）的輸入正極和輸出端子如Q0.0連接。

第三步，將24v電源的負極和負載輸入的負極連接。

如果有多個負載，那么就從Q0.1-Q0.7端子接線。每一個輸出端子可以承載較大2A電流，因此切記不要**負荷運行。

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

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




三、拓展模塊和進階學(xué)習(xí)

1、拓展模塊

SMART之所以*，是因為它僅僅集成了**的功能，對于個性化的自動化項目/產(chǎn)品功能，是用擴展模塊的方式來實現(xiàn)的，這樣客戶就不用為不需要的功能買單了。

SMART的擴展模塊目錄在在線幫助文檔里可以查看到。

擴展模塊的安裝也非常簡單，PLC右側(cè)的長方形塑料片是可以摳下來的，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展模塊就完成組態(tài)了。

我個人用的較多的模塊是AR02，我上面提到的全自動化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，就是用AR02擴展模塊實現(xiàn)的。

2、致用所學(xué)

AR02拓展模塊是專門為檢測溫度打造的，價格大約在200元多一點（價格有可能上下浮動）。也*再購買額外的供電電源，PLC右下方24VDC字樣下方的兩個端子L+和M可以給它供電。

我又增加了一個大約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AIW16讀取實時溫度，在程序中根據(jù)溫度做不同的處理。

這樣，一個全自動化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就做好了。

這個全自動化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)簡化版本的設(shè)計方案如下:

簡化版本用到的硬件設(shè)備：

Pt100一個，用來采集實時溫度

AR02擴展模塊一個，接收并處理溫度傳感器的數(shù)據(jù)

SR20一個，控制器，處理用戶程序

24V2A水泵一個

水管和噴頭，根據(jù)實際需要購買

PVC塑料水管，用于固定水管和噴頭（這個不是必須的）

24V5A電源一個，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

程序

refresh_schedule，smartlib為生成澆灌計劃的庫，密碼為TIC_new_hope_V 1 3

magic_lanterns.smartlib為”魔幻彩燈”的庫（ 可以不用），用來點亮彩燈的程序，按照設(shè)計，每天早上6:45-7:00，晚上6:50-7:50彩燈點亮，特殊的節(jié)日如情人節(jié)、圣誕節(jié)，彩燈都會點亮，密碼為 TIC_new_hope_V_1_3，

將這兩個庫復(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，會調(diào)用上面那兩個庫執(zhí)行澆灌以及點亮彩燈任務(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對話框中，回復(fù)【SMART案例】

這些設(shè)計和程序由我開發(fā)編寫，各位知友可以任意使用并且修改。上面這個設(shè)計是較簡單版本，再提供一些思路供拓展訓(xùn)練：

拓展1：不同的植物對水的需求往往不一致，可通過增加水泵和修改程序來對更多的植物澆灌。

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

再回到題主的問題，如果想較好的學(xué)習(xí)PLC，那么一個辦法就是，致用所學(xué)，大家在學(xué)習(xí)過程中也不妨試一試。

此全自動化農(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，如運動控制，高速計數(shù)器，Profinet等，這些功能都在Micro/WIN左側(cè)項目樹下的“向?qū)А蹦夸浿小?/span>

當(dāng)熟悉了Micro/WIN向?qū)碌墓δ芎螅踔量梢杂肧R20打造一個自動化產(chǎn)線。

最后總結(jié)：

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

2、學(xué)習(xí)PLC，用免費的Micro/WIN軟件就可以，線上有幫助手冊，官網(wǎng)有免費教程，上文

也介紹了常規(guī)教程中不常見的操作


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