西门子变频器6SL3126-1TE21-8AA4

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 PLC的软件分为两大部分：系统软件与用户程序。系统软件由PLC制造商固化在机内，用以控制PLC本身的运行：用户程序由PLC的使用者编写并输入，用于控制外部对象的运行。

  1)系统软件

  系统软件又可分为系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块和系统调用。

  (1)系统管理程序是系统软件中重要的部分，主管控制 PLC的运作。其作用包括3个方面：一是运行管理，对控制PLC何时输入、何时输出、何时计算、何时自检、何时通信等做时间上的分配管理。二是存储空间管理，即生成用户环境，由它规定各种参数、程序的存放地址。将用户使用的数据参数、存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址，将有限的资源变为用户可很方便地直接使用的元件。例如，它可将有限个数的CTC扩展为上百个用户时钟和计数器。通过这部分程序，用户看到的就不是实际机器存储地址和CTC的地址了，而是按照用户数据结构排列的元件空间和程序存储空间。三是系统自检程序，它包括各种系统出错检验、用户程序语法检验、句法检验、警戒时钟运行等。

  PLC正是在系统管理程序的控制下，按部就班地工作的。

  (2)用户指令解释程序众所周知，任何计算机终都是执行机器语言指令的。但用机器语言编程却是非常复杂的事情。PLC可用梯形图语言编程，把使用者直观易懂的梯形图变成机器懂得的机器语言，这就是解释程序的任务。解释程序将梯形图逐条解释，翻译成相应的机器语言指令，由CPU执行这些指令。

  (3)标准程序模块和系统调用这部分由许多立的程序块组成，各程序块完成不同的功能，有些完成I/O处理，有些完成特殊运算等。PLC的各种具体工作都是由这部分程序来完成的，这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

  整个系统软件是一个整体，其质量的好坏很大程度上影响PLC的性能。很多情况下，通过改进系统软件就可在不增加任何设备的条件下大大改善PLC的性能，因此，PLC的生产厂家对PLC的系统软件都非常重视，例如，S7-200系列 PLC在推出后，西门子公司不断地将其系统软件进行改进完善，使其功能越来越强。

  2)用户程序

  用户程序是PLC的使用者针对具体控制对象编制的程序。因此，它需要一个编程环境、一个程序结构和一个编程方法。

  用户环境也是由系统监控程序生成的。主要包括：用户数据结构、用户元件区、用户数据和程序存储区、用户参数区、文件存储区等。

  (1)用户数据结构：

  ①类为位数据：这是一类逻辑量(1位二进制数)，其值为“0或1”，它表示触点的通、断。触点接通状态为ON，触点断开状态为OFF。

  ②第二类为字节数据：其位长为8位，其数制形式有多种形式。1个字节可以表示8位二进制数、2位十六进制数、2位十进制数。

  ③第三类为字数据：其数制、位长、形式都有很多形式。1个字可以表示16位二进制数、4位十六进制数、4位十进制数。十进制数据通常都用BCD码表示，书写时冠以K字符，如K789。十六进制数据，书写时冠以H字符，如H78F。二进制数，书写时冠以B字符，如B0111-1000-111l。实际处理时还可选用八进制、AscII的形式。由于对控制精度的要求越来越高，不少PLC开始采用浮点数，它地提高了数据运算的精度。

  ④第四类为混合型数据：即同一个元件有位数据又有字数据。例如，T(定时器)和C(计数器)，它们的触点只有ON和OFF两种状态，是位数据，而它们的设定值和当前值寄存器又为字数据。

  (2)用户数据存储区：

  ①用户使用的每个I/O端，以及内部的每一个存储单元都称为元件。各种元件都有其固定的存储区(如I/O映像区)，即存储地址。给 PLC 中的I/O元件赋予地址的过程叫编址，不同的 PLCI/O的编址方法不完全相同。

  ②PLC的内部资源，如内部继电器、定时器、计数器和数据区，各个不同的PLC之间也有一些差异。这些内部资源都按一定的数据结构存放在用户数据存储区，正确使用用户数据存储区的资源才能编写好用户程序。

  用户程序结构大致可以分为3种：一是线性程序，这种结构是把一个工程分为多个小的程序块，这些程序块被依次排放在一个主程序中；二是分块程序，这种结构把一个工程中的各个程序块立于主程序之外，工作时要由主程序一个个有序地去调用；三是结构化程序，这种结构是把一个工程中的具有相同功能的程序写成通用功能程序块，工程中的各个程序块都可以随时调用这些通用功能程序块。

 经验设计法，即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。

  用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下而几步来进行。分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。下面通过PLC控制送料小车的经验设计实例来介绍经验设计法。

  (1)送料小车运行示意及I/O分配图

  送料小车运行示意及I/O分配图如图5-9所示。送料小车在左限位开关I0.4处装料；20s后装料结束，开始右行；碰到右限位开关10.3后停下来卸料；25s后左行；碰到左限位开关I0.4后又停下来装料。这样不停地循环工作，直到按下停止按钮 10.2。按钮I0.0和10.1分别用来启动小车右行和左行。

  (2)以成熟经验来设计送料小车控制梯形图和语句表程序

  以电动机正反转控制梯形图的成熟经验为基础，设计出的送料小车控制控制梯形图和语句表程序如图5-10所示。

  (3)设计说明

  为使小车自动停止，将I0.3和I0.4的常闭触点分别与Q0.0和Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器 T37和 T38 的常开触点，分别与手动启动右行和左行的10.0、10.1的常开触点并联，并用两个限位开关对应的10.4和10.3的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。设小车在启动时是空车，按下左行启动按钮Io.1，Q0.1得电，小车开始左行，碰到左限位开关时，10，4的常闭触点断开，使Q0.1失电，小车停止左行。10.4的常开触点接通，使Q0.2和T37的线圈得电，开始装料和延时。20s后T37的常开触点闭合，使Q0.0得电，小车右行。小车离开左限位开关后，10.4变为"O"状态，Q0.2和T37的线圈失电，停止装料，T37被复位。小车右行和卸料过程与上面的过程基本相同。如果小车正在运行时按停止按钮I0.2，小车将停止运动，系统停止工作。

  经验设计法对于一些比较简单的程序设计是比较有效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者要有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有固定的规律可遵循，具有很大的试探件和随意性，往往需经过多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不是很规范，且因人而异。

  经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序(如手动程序等)。如果用来设计复杂系统梯形图，一般存在以下两个问题。

  ①考虑多、设计麻烦、设计周期长 用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其他部分程序产生意想不到的影响，往往花费了很多时间，还得不到一个满意的结果。

  ②梯形图的可读性差、系统维护困难 用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这会给PLC系统的维护和改进带来许多困难。