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西门子PLC的选型方法
在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC 及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用 PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时， 应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，后选择有较高性能价格比的 PLC 和设计相应的控制系统。
一、输入输出（I/O）点数的估算
I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～
20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商 PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。
二、存储器容量的估算
存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10～15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（16 位为一个字），另外再按此数的 25% 考虑余量。
三、控制功能的选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。
(一)运算功能
简单 PLC 的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通 PLC 的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等； 大型 PLC 中还有模拟量的 PID 运算和其他运算功能。随着开放系统的出现， 目前在 PLC 中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场 合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模 拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID 运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。
(二)控制功能
控制功能包括 PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。例如采用 PID 控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC 码转换单元等。
(三)通信功能
大中型 PLC 系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如 TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合 ISO/IEEE 通信标准， 应是开放的通信网络。
PLC 系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、
RIO 通信口、工业以太网、常用 DCS 接口等；大中型 PLC 通信总线（含接口设备和电缆）应 1：1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。
PLC 系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于 1Mbps，通信负荷不大于 60%。PLC 系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC 为主站，多台同型号 PLC 为从站，组成简易 PLC 网络；2）1 台 PLC 为主站，其他同型号 PLC 为从站，构成主从式 PLC 网络；3）PLC 网络通过特定网络接口连接到大型 DCS 中作为 DCS 的子网；4） PLC 网络（各厂商的 PLC 通信网络）。
为减轻 CPU 通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。
(四)编程功能
离线编程方式：PLC 和编程器公用一个 CPU，编程器在编程模式时，CPU 只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU 对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本， 但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU 和编程器有各自的 CPU，主机 CPU 负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。
五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD） 三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如 C，Basic 等，以满足特殊控制场合的控制要求。
(五)诊断功能
PLC 的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对 PLC 内部的性能和功
能进行诊断是内诊断，通过软件对 PLC 的 CPU 与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。
PLC 的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。
(六)处理速度 PLC 采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信
号持续时间小于扫描时间，则 PLC 将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。
处理速度与用户程序的长度、CPU 处理速度、软件质量等有关。目前，PLC 接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约 0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型
PLC 的扫描时间不大于 0.5ms/K；大中型 PLC 的扫描时间不大于 0.2ms/K。四、机型的选择
(一)PLC 的类型
PLC 按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按 CPU 字长分为 1 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。
整体型PLC 的I/O 点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统； 模块型 PLC 提供多种 I/O 卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的 I/O 点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。
(二)输入输出模块的选择
输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。
可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程 I/O 机架等。
(三)电源的选择
PLC 的供电电源，除了引进设备时同时引进 PLC 应根据产品说明书要求设计和选用外，一般 PLC 的供电电源应设计选用 220VAC 电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。
如果 PLC 本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入 PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。
(四)存储器的选择
由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求 PLC 的存储器容量，按 256 个 I/O 点至少选 8K 存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。
(五)冗余功能的选择1．控制单元的冗余
(1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应 1B1 冗余。
(2)在需要时也可选用 PLC 硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2 重化或
3 重化冗余容错系统等。
2．I/O 接口单元的冗余
(1)控制回路的多点 I/O 卡应冗余配置。
(2)重要检测点的多点 I/O 卡可冗余配置。3）根据需要对重要的 I/O 信号，可选用 2 重化或 3 重化的 I/O 接口单元。
(六)经济性的考虑
选择 PLC 时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，终选出较满意的产品。
输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对 CPU 选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。

SIMATIC S7-300, CPU 314C-2 PTP 凑型CPU带有MPI,24数字量输入/16数字量输出,4模拟量输入,2模拟量输出,1T100,4个高速计数器 (60 KHZ),集成接口 RS485,集成24V DC 电源,192 KB工作存储区,前连接器(2 X 40针)需要MMC卡
输入/输出模块是什么？它是可编程控制器PLC与工业生产设备或工业生产过程连接的接口。现场的输入信号，如按钮开关，行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量（压力、流量、温度、电压、电流）等，都要通过输入模块送到PLC。
由于这些信号电平各式各样，而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平，所以输入模块还需将这些信号转换成PLC能够接受和处理的数字信号。输入模块的作用是接收*处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件所能接收的控制信号，以驱动如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。可编程控制器有多种输入/输出模块其类型有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。
这些模块分直流和交流、电压和电流类型，每种类型又有不同的参数等级，主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/模块，部件上都设有接线端子排，为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，这些模块上都带有滤波、电平转换、信号锁存电路。数字量输入模块带有广电耦合电路，其目的是把PLC与外部电路隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。数字两输出有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出三种方式。
模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量与数字量之间的转换，即A/D或D/A转换。由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟量，因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的*处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量，经光电耦合器和输出锁存器宇PLC的1/0总线挂接。现在标准量程的模拟电压主要是0—5伏和0—10伏两种。另外还有：0—somV、0—IV、—5—+SV、—10—+10V，0—10mA等。模拟量输入模块接收标准量程的模拟电压或电流猴，把它转换成8未、10未或12位的二进制数字信号，送给*处理器进行处理。模拟量输出模块将*处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号，提供给执行机构。
PLC的应用优势有哪些？
PLC的应用十分广泛，其优势有四点，下面分别列出，
1 可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路，集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成完整的电子电路。它在电路中用字母"IC"表示。
技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器
2 配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3 易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
4 系统设计的工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。特别适合多品种、小批量的生产场合。
西门子PLC系统故障维护
西门子PLC在工业自动化领域用途广泛，当西门子PLC出现故障怎么办？西门子PLC系统故障维修，由于PLC机型不同，另外。1/0与LED连接方式的不一样(有的接于1/0单元接口上，有的接于1/0单元上)所以，根据LED判断的故障范围也有差别。
1、不执行程序：
一般情况下可依照输入---顺序执行---输出的方法进行检查，或用写入器构成的输入监视器检查。当输入LED不亮时，1输入检查是利用输入LED指示灯识别。可初步确定是外部输入系统故障，再配合万用表检查。如果输出电压不正常，就可确定是输入单元故障。当LED亮而内部监视器无显示时，则可认为是输入单元、CPU单元或扩展单元的故障。
则是顺序错误(例如内部继电器双重使用等),2顺序执行检查是通过写入器上的监视器检查。当梯形图的接点状态与结果不一致时。或是运算局部出现故障。
则可认为是CPU单元、1/0接口单元的故障。当输出LED亮的而无输出，3输出检查可用输出LED指示灯识别。当运算结果正确而输出LED指示错误时。则可判断是输出单元故障，或是外部负载系统呈现了故障。
2、输入/输出单元异常、扩展单元异常：
应首先检查输入/输出单元和扩展单元连接器的插入状态、电缆连接状态，发生这类报警时。确定故障发生的某单元之后，再更换单元。
3、存储器异常：
如果是顺序存储器的问题，存储器异常报警时。通过重新编程后还会再现故障。这种情况可能是噪声的干扰引起顺序的变化，否则应更换存储器。
4、CPU异常：
应检查CPU单元连接于内部总线上的所有器件。具体方法是依次更换可能发生故障的单元，CPU异常报警时。找出故障单元，并作相应处置。
以上是关于西门子PLC系统的故障维修，可供大家参考，如果想要了解更多西门子知识，关注我们。
西门子模块CPU314C-2DP
6ES7314-6CH04-0AB0
SIMATIC S7-300, CPU 314C-2 DP紧凑型CPU带有MPI,24 数字量输入/16 数字量输出, 4模拟量输入, 2模拟量输出, 1 PT100,4个高速计数器(60 KHZ),集成 DP 接口,集成24V DC 电源,192 KB工作存储区,前连接器 (2 X 40针) 需要MMC卡

S7-1500 选型介绍
1.用户程序运行在CPU模块中，CPU模块内没有程序装载存储器，程序存储在的存储卡中里，概念同S7-300。存储卡需要单独订货。CPU目前有三种型号：
• CPU 1511-1 PN
• CPU 1513-2 PN
• CPU 1516-3 PN/DP
三个CPU型号从上至下性能由低到高排列，区别于指令执行速度，各种地址空间尺寸，内存大小，集成通讯口种类个数等等方面，具体请参考对应的CPU手册。
2.对于PLC系统，用户程序处理的是输入/输出(I/O)信号直接的逻辑关系。那么往往系统需配置I/O模块，S7-1500的CPU模块自身没有集成I/O，I/O信号输入通过拓展I/O模块进行输入输出。常见I/O信号有，
• 数字量输入(DI)：也就是开关量(还有称作离散量)信号输入
• 数字量输出(DQ)：开关量信号输出
• 模拟量输入(AI)：连续量输入，如电压-10V ～ +10V, 4 ～ 20mA等
• 模拟量输出(AQ)：连续量输出
• 还有脉冲输入(PI)， 脉冲输出(PQ)等
3.S7-1500的数字量输入模块
• DI 32x24VDC HF
• DI 16x24VDC HF
• DI 16x230VAC BA
• DI 16x24VDC SRC BA
型号简介：
DI： Digital input，数字量输入
32x24VDC：共32个输入通道 (点) ，电压规格为直流24V
16x230VDC：共16个输入通道 (点) ，电压规格为交流230V
BA：Basic，基本型
HF：High feature, 高性能型
SRC： Source Input， 源型输入 ，未标识为漏型。
4.S7-1500的数字量输出模块
• DQ 16x24VDC/0.5A ST
• DQ 32x24VDC/0.5A ST
• DQ 8x24VDC/2A HF
• DQ 8x230VAC/2A ST
• DQ 8x230VAD/5A ST
型号简介，以个型号为例：
DQ： Digital Ouput, 数量输出
16x24VDC：共16个输出通道，输出电压为DC24V, 容量每个通道0.5A。
HF：High Feature, 高性能型，通常意味着模块带诊断功能。相对应的是ST(Standard，标准)型，无诊断功能。
5.S7-1500的模拟量输入模块
• AI 8xU/I HS
• AI 8xU/I/RTD/TC ST
以个型号为例，型号简介：
AI： Analogue input，模拟量输入模块
8xU/I：8个通道，支持电压或电流型号输入
6.S7-1500的模拟量输出模块
• AQ 4xU/I ST
• AQ 8xU/I HS
同样以个型号为例，型号简介：
AQ：Analogue Output，模拟量输出模块
4xU/I：共4个通道，支持电压，电流输出
ST：标准型
7.选定CPU和I/O模块之后，要确定系统的供电，选择电源模块，电源模块选型需要注意S7-1500有两种背板供电方式：
• PM模块： 不提供机架的背板工作电源，由CPU提供
PM 70 W 120/230 VAC
PM 190 W 120/230 VAC
• PS模块：连接到机架背板，提供背板工作电压，有诊断功能
PS 25W 24VDC
PS 60W 120/230V AC/DC
S7-1500电源选型按模块消耗的功率选，TIA 博途软件提供电源计算：
根据软件提供的模块功率可以选电源模块， 需要提一下是上图的选项：
“Supply voltage L+ connected”选中，意思是CPU的电源端子有输入，CPU(也)提供背板的电源供电。
8.S7-1500安装需要导轨，导轨按长度分，有这么几种规格：
160mm，482mm，530mm，830mm，2000mm。
9.编程使用的工具是TIA博途软件，使用以太网网线直接连接计算机网卡与CPU1500就可以下载程序。
软件：SIMATIC STEP 7 Professional V12
10.后简单介绍一个S7-1500的选型配置。
假设需要选一个S7-1500本地站，包含24VDC DI 40点，24VDC DQ 28点，0～10V电压模拟量输入3个点，4～20mA电流输入3个点，4～20mA电流输出5个点。
这里我们选型为：
序号 名称 型号 数量
1 导轨 DIN rail S7-1500, 482 mm 1
2 电源 PS 60W 120/230V AC/DC 1
3 CPU CPU 1511-1 PN 1
4 存储卡 Memory card, 4 MB 1
5 数字量输入模块 DI 16x24VDC HF 1
6 数字量输入模块 DI 32x24VDC HF 1
7 数字量输出模块 DQ 32x24VDC/0.5A ST 1
8 数字量输入模块 AI 8xU/I HS 1
9 模拟量输出模块 AQ 8xU/I HS 1
10 前连接器 螺钉型, 40针 1
11 编程软件 STEP 7 Professional V12 1

西门子SMART200-PLC 在导叶主令控制的应用实例
在水电站导叶多点位置检查，通常采用机械凸轮和触点组成，其调整不方便，故障较多。而采用PLC控制系统以逻辑程序代替凸轮的动作，因此就避免了凸轮机构的缺点，提高了系统的可靠性。
现将在现场实际应用过程中，一些程序段分享给大家。
当调速器接力器处于全关时，点击触摸屏上导叶全关位置标定。单击后，程序会把当前导叶位置数据写入VD124.作为导叶位置的零点。
200samrt PLC实例图片
当调速器接力器处于全开时，点击触摸屏上导叶全开位置标定。单击后，程序会把导叶当前位置数据写入VD128.得到导叶开度**位置数据。
200samrt PLC实例图片
VD128-VD124=VD132由此得到导叶位置的满度值。
200samrt PLC实例
再由0%-**区间值与VD132作比较，便可以得到相应的位置反馈。
200samrt PLC

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