西门子plc学习(如何快速学习西门子PLC)

很多朋友给我留言问我怎么学好PLC编程！PLC能快速编程吗？

西门子PLC的编程语言有很多种。对于初学者来说，不需要掌握所有语言。毕竟你不应该让一个刚接触几个月的新人去编一个超级大的程序，这是不可能的！所以对于初学者来说，只需要掌握多种语言中的一种，熟练之后再学习其他语言，以此来扩大知识面。

西门子的主要编程语言有:

梯形图(梯形图)

这是应用最广泛的PLC编程语言。由于与继电器电路非常相似，直观易懂，熟悉继电器控制的电气人员很容易掌握，特别适合数字量逻辑控制。

梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令组成。触点代表逻辑输入条件，线圈代表逻辑运算结果，控制常用的指示灯，开关和内部标志位等。指令框用于表示额外的指令，如定时器、计数器或数学运算。在程序中，最左边的部分是主信号流，它总是从左向右流动。

两个功能框图(FBD-功能框图)

功能框图用类似布尔代数的图形逻辑符号表示控制逻辑，一些复杂的功能用指令盒表示，适合有数字电路基础的程序员。功能框图用类似与门和或门的框图来表示逻辑运算关系。块的左边是逻辑运算的输入变量，右边是输出变量。输入和输出端的小圆圈代表非运算。这些块通过导线连接在一起，信号从左到右。

三语句列表(STL-STatement List)

这是一种类似于微机汇编语言的文本编程语言，由若干语句组成一个程序段。表格语言适合有经验的程序员，可以实现一些梯形图不能实现的功能。以上三种是基本的编程语言。除此之外，西门子还有很多其他的编程语言，适合不同的场合。

四序列函数图(SFC-序列函数图)

这是一种高于其他编程语言的图形语言，用于编制顺序控制程序(如机械手控制程序)。编译时，将工艺过程分成若干个顺序步骤，每个步骤都包括控制输出的动作，从一个步骤到另一个步骤的转换由转换条件控制，特别适合于制造过程。

五结构化文本编程(SCL)

STEP7的S7 SCL结构化控制语言，其编程结构类似于C语言和Pascal语言，特别适合习惯用高级语言编程的人。

还有其他的CFC，PCS7等等。

那么新手怎么入门呢？当然是最容易学的梯形图。

西门子梯形图的结构特点

西门子PLC的梯形图主要由总线、接点、线圈或用方框表示的指令框组成，如图3-1所示。

图3-1西门子PLC梯形图

(1)母线

在西门子PLC梯形图中，左右两边的总线分别称为左总线和右总线，是每个程序的起点和终点，也就是说，梯形图中的每个程序都是从左总线开始，到右总线结束。

一般西门子PLC梯形图编程时，习惯上只画左母线，省略右母线。而梯形图程序中表达的能量流，在程序中仍然是通过触点I0.1、I0.2、线圈Q0.0从左母线到右母线的过程，如图3-2所示。

图3-2西门子PLC梯形图编程中的母线

(2)联系方式

在西门子PLC梯形图中，触点可分为常开触点和常闭触点，其中常开触点的符号为“-||-”，常闭触点的符号为“-| /|-”。可以用字母I、Q、M、T、C来标识，这些标识一般直接写在它们对应的图形符号的上方，如图3-3所示。

图3-3西门子PLC梯形图中的触点

(3)线圈

西门子PLC梯形图中线圈的符号是“-()-”，可以用字母Q、M、SM等来标识。，而字母一般标识在上括号中间，如图3-4所示。

图3-4西门子PLC梯形图线圈

2西门子PLC梯形图中常见编程元素的识别方法

在西门子PLC梯形图中，其触点和线圈在程序中称为编程元件。编程组件也称软组件，是指PLC编程中使用的输入/输出端子对应的存储区域，以及内部存储单元、寄存器等。

根据编程元件的功能，西门子PLC梯形图中常用的编程元件主要有输入继电器(I)、输出继电器(Q)、辅助继电器(M、SM)、定时器(T)、计数器(C)等一些常用的编程元件。

(1)输入继电器的标记(I)

西门子PLC梯形图中的输入继电器由字母I+数字标识。每个输入继电器对应于PLC的一个输入端子，用于接收外部开关信号。

输入继电器由与PLC端子连接的开关元件的通断状态(开关信号)驱动。当开关信号闭合时，输入继电器通电，其对应的常开触点闭合，常闭触点断开，如图3-7所示。

图3-7西门子PLC梯形图中的输入继电器

(2)输出继电器(Q)的标记

西门子PLC梯形图中的输出继电器用“字母Q+数字”来标识，每个输出继电器对应PLC的一个输出端子，用来控制PLC的外部负载。

输出继电器可由PLC内部输入继电器的触点、其他内部继电器的触点或输出继电器本身的触点驱动，如图3-8所示。

图3-8西门子PLC梯形图中的输出继电器

(3)辅助继电器(M，SM)的标记

在西门子PLC梯形图中，有两种辅助继电器，一种是通用辅助继电器，另一种是特殊标志辅助继电器。

①通用辅助继电器的标记。辅助继电器，也称内部标志位存储器，类似于传统继电器控制系统中的中间继电器，用于存储中间运行状态或其他相关数字，用字母M+数字标记，如图3-9所示。

图3-9西门子PLC梯形图中的通用辅助继电器

从图3-9可以看出，通用辅助继电器M0.0既不直接接收外部输入信号，也不直接驱动外部负载，只是作为程序处理的中间环节，起桥梁作用。

(2)用特殊标志标记辅助继电器。如图3-10所示，标有“字母SM+数字”的特殊旗位辅助继电器，通常简称为特殊旗位继电器。它是为了保存PLC本身的工作状态数据而建立的一种继电器，用于向用户提供一些特殊的控制功能和系统信息，如读取程序中设备的状态和计算结果，根据读取的信息实现控制要求等。一般用户对操作的一些特殊要求也可以通过特殊标志辅助继电器通知给CPU系统。

图3-10西门子PLC梯形图中带有特殊标志的辅助继电器

(4)计时器(t)的标记

在西门子PLC梯形图中，定时器是一个非常重要的编程元素，用“字母T+数字”来标记，从0到255共有256个数字。不同类型的PLC有不同的定时器类型和具体功能。在西门子S7-200系列PLC中，定时器分为三种类型，即ON延时定时器(TON)、reserved ON延时定时器(TOR)和OFF延时定时器(TOF)。三个计时器计时时间的计算公式相同，即

T=PTS(T为定时时间，PT为预设值，s为分辨率等级)

其中PT的预设值是根据编程需要输入的，一般有1ms、10ms、100ms三种分辨率等级，由定时器类型和数量决定，如表3-3所示。

表3-3西门子S7-200定时器编号对应的分辨率等级和最大值等参数

①打开延时计时器(TON)的标记。On-time delay timer是指定时器上电后，其对应的常开或常闭触点要经过一定的延时(由设定值决定)才能闭合或断开；当定时器断电时，触点立即复位。

PLC梯形图中开机延时定时器(TON)的表示方法如图3-11所示，其中“？”在盒子的顶部？？"输入计时器的数字位置；方框中的TON代表定时器类型(开机延时)；IN是起始输入；PT是时间预设值端子("？“外PT？?"作为默认值的值)；s是定时器的分辨率，与定时器的个数有关。请参考表3-3。

图3-11 PLC梯形图中on延迟定时器(TON)的表示

例如，PLC梯形图程序中使用的定时器编号为T37，预置值PT为300，定时分辨率为100ms，如图3-12所示。

可以算出这个定时器的计时时间是300100ms = 30000ms = 30s在该程序中，当输入继电器I0.3闭合时，定时器T37通电，并且在30s的延迟之后，控制输出继电器Q0.0的延迟闭合的常开触点T37闭合，使得输出继电器Q0.0的线圈通电。

图3-12开启延迟定时器(TON)的应用

②预约开机延时定时器(TONR)的标记。预约开启延迟定时器(TONR)的原理与上述开启延迟定时器(TON)的原理基本相同。不同的是，在计时周期内，在达到预设值之前，定时器断电后可以保持当前计时值。当定时器上电时，定时器可以在保留值的基础上计数，并以多个间隔累计。当达到预设值时，其触点相应动作(常开触点闭合，常闭触点断开)。

PLC梯形图中预留开启延时定时器(TONR)的表示方法如图3-13所示，其中“？”在盒子的顶部？？"输入计时器的数字位置；方框中的TONR代表定时器类型(开机延时)；IN是起始输入；PT是时间预设值端子("？“外PT？?"作为默认值的值)；s是定时器的分辨率，与定时器的个数有关。请参考表3-3。

图3-13 PLC梯形图中预留开启延迟定时器(TONR)的表示

③关闭延时计时器(TOF)的标签。延时定时器(TOF)是指定时器上电后，定时器对应的常开或常闭触点立即执行闭合或断开动作。定时器掉电时，需要延时一定时间(由设定值决定)，其对应的常开或常闭触点才能执行复位动作。

PLC梯形图中关断延时定时器(TOF)的表示方法与上述两种定时器基本相同，如图3-14所示，是关断延时定时器(TOF)的典型应用。

图3-14关闭延迟定时器(TOF)的应用

从图3-14可以看出，本程序使用的定时器编号为T33，预置值PT为60，定时分辨率为10ms。

可以计算出定时器的计时时间为6010ms = 600ms = 0.6s然后，在这个程序中，当输入继电器I0.3闭合时，定时器T38上电，控制输出继电器Q0.0延时打开的常开触点T38立即闭合，使输出继电器Q0.0的线圈上电；当输入继电器I0.3关断时，定时器T38断电，控制输出继电器Q0.0延时关断的常开触点T38在0.6 s后断开，输出继电器Q0.0的线圈断电。

(5)计数器(C)的标记

在西门子PLC梯形图中，计数器的结构和使用基本类似于定时器，也是一种应用广泛的编程元件，用于累计输入脉冲数，经常对产品进行计数。使用“字母C+数字”进行识别，从0到255共256个数字。

不同类型的PLC有不同的定时器类型和具体功能。在西门子S7-200系列PLC中，计数器分为三种类型，即上行计数器(CTU)、下行计数器(CTD)和上行计数器(CTOD)。一般情况下，计数器和定时器一起使用。

①计数器的标记(CTU)。计数器增量(CTU)是指在计数过程中，当计数端子输入一个脉冲类型时，电流值增加1，当脉冲数累计等于或大于计数器的预设值时，计数器对应的触点动作(常开触点闭合，常闭触点断开)。

在西门子S7-200系列PLC梯形图中，增量计数器的图形符号和字符如图3-17所示，其中“？”在盒子的顶部。？？“增加计数器数字输入位置，CU为计数脉冲输入，R为复位信号输入(复位信号为0时，计数器工作)，PV为脉冲设定值输入。

图3-17增量计数器的图形符号和文字标志的含义

例如，在一个PLC梯形图程序中，计数器类型为CTU，计数器编号为C1，预置值PV为80，复位端由输出继电器Q0.0的常闭触点控制，如图3-18所示。

可以看出，在这个程序中，初始状态下，输出继电器Q0.0的常闭触点闭合，即计数器的复位端为1，计数器不工作；当来自PLC外部的输入开关信号闭合输入继电器I0.0时，输出继电器Q0.0的线圈通电，其常闭触点Q0.0断开，计数器的复位端信号为0，计数器开始工作；同时，输出继电器Q0.0的常开触点闭合，定时器T37通电。

图3-18计数器向上的应用(CTU)

在定时器T37的控制下，其常开触点T37每6分钟闭合一次，即每6分钟向计数器C1的脉冲输入端输入一个脉冲信号，计数器的当前值增加1。当计数器的电流值等于80(持续8小时)时，计数器的触点动作，即输出继电器Q0.0的常闭触点在接通8小时后自动断开。

②负计数器(CTD)的标记。减法计数器(CTD)是指在计数过程中，预置值被载入计数器当前值寄存器。当从计数端子输入脉冲类型时，电流值减1。当计数器当前值等于0时，计数器对应的触点动作(常开触点闭合，常闭触点断开)并停止计数。

在西门子S7-200系列PLC梯形图中，向下计数器的图形符号和字符如图3-19所示，其中“？”在盒子的顶部？？是向下计数器数字输入位置，CD是计数脉冲输入端子，LD是加载信号输入端子，PV是脉冲设定值输入端子。

图3-19增量计数器的图形符号和文字标志的含义

当加载信号输入LD信号为1时，其计数器的设定值PV被加载到计数器的当前值寄存器中，当前值为PV。只有当负载信号输入LD信号为0时，计数器才能工作。

例如，在一个PLC梯形图程序中，计数器类型为CTD，减计数器，编号C1，预置值PV为3，如图3-20所示。

图3-20减法计数器的应用

从图3-20可以看出，在这个程序中，输入继电器的常开触点I0.1控制计数器C1的加载信号输入端；输入继电器的常开触点I0.0控制计数器C1的脉冲信号，I0.1闭合，计数器的预设值3载入当前值寄存器。此时，计数器的当前值为3。当I0.0关闭一次，计数器的脉冲信号输入端输入一个脉冲，计数器的电流值减1。当计数器的电流值减小到0时，计数器的常开触点C1闭合，控制输出继电器Q0.0的线圈通电。

③加减计数器(CTUD)的标记。递增/递减计数器(CTUD)有两个脉冲信号输入，在计数过程中可以递增或递减1。

在西门子S7-200系列PLC梯形图中，可逆计数器的图形符号和字符如图3-21所示，其中“？”在盒子的顶部？？“是上/下计数器数字的输入位置，CU是上计数脉冲的输入端，CD是下计数脉冲的输入端，R是复位信号的输入端，PV是脉冲设定值的输入端。

当从CU端子输入计数脉冲时，计数器的当前值增加1。当计数器的当前值等于或大于预设值时，计数器从关切换到开，其对应的触点移动。当从CD端子输入计数脉冲时，计数器的当前值减1。当计数器的当前值小于预设值时，计数器从关切换到开，其对应的触点移动。

图3-21增减计数器的图形符号和文字标志的含义

例如，在某PLC梯形图程序中，计数器类型为CTUD，增减计数器编号为C48，预置PV为4，如图3-22所示。

图3-22可逆计数器(CTUD)的应用

从图3-22可以看出，当输入继电器的常开触点I0.0闭合一次，一个脉冲输入到计数器CU，计数器的电流值增加1。当累计到4时，计数器C48动作，其常开触点C48闭合，输出继电器Q0.0的线圈通电。当输入继电器的常开触点I0.1闭合一次时，向计数器CD输入一个脉冲，计数器的电流值减1。当减小到4时，计数器C48动作，其常开触点C48闭合，输出继电器Q0.0的线圈通电。

(6)其他编程元素的标记(V、L、S、AI、AQ、HC、AC)

在西门子PLC的梯形图中，除了上面提到的五种常用编程元素外，还有一些其他的基本编程元素。

①变量存储器的标记(V)。用字母V标记的变量存储器用于存储全局变量，也可用于存储程序执行过程中控制逻辑运算的中间结果。相同的内存可以在任何程序分区中访问。

②局部变量记忆的标记(L)。局部变量内存由字母L标识，用于存储局部变量。同样的内存只与特定的程序相关联。

③顺序控制继电器的标记。顺序控制继电器由字母S标识，用于顺序控制和步进控制。这是一个特殊的接力赛。

④模拟输入和输出映射寄存器的标记(AI，AQ)。模拟输入映射寄存器(AI)用于存储模拟输入信号，实现模拟A/D转换。模拟输出映射寄存器(AQ)是模拟输出信号的存储区，用于实现模拟的D/A转换。

⑤高速计数器(HC)的标记。高速计数器(HC)与普通计数器基本相同，是用来累加高速脉冲信号的。高速计数器很少。在西门子S7-200系列PLC中，CPU226中有6个高速计数器HC (0 ~ 5)。

⑥蓄电池(AC)的标记。累加器(AC)是一种用于临时存储数据的寄存器，可以用来存储运算数据、中间数据或结果数据，也可以用来向子程序传递或返回参数。西门子S7-200系列PLC中的累加器是AC (0 ~ 3)，共4个。

3西门子PLC梯形图的编写要求

西门子PLC梯形图在书写格式上有严格的要求。使用西门子PLC梯形图编程的技术人员应了解西门子PLC梯形图中各元素的编程格式、编写顺序和梯形图排列。只有采用正确规范的编程格式，西门子PLC梯形图编程才能正确有效。

(1)西门子PLC梯形图中触点的书写要求

在西门子PLC梯形图中，触点的编写方法和排列顺序可能会对程序的执行产生很大的影响，有时甚至会使程序无法运行，因此需要采用正确的方法来编写。

接点应画在梯形图的横线上，所有接点都位于线圈符号的左侧，并根据控制要求遵循从左到右、从上到下的原则，如图3-23所示。

图3-23西门子PLC梯形图中触点的编程原理

(2)西门子PLC梯形图中线圈的编写要求

在西门子梯形图中，线圈只能画在同一行所有联系人最右边。而且，由于线圈的输出作为逻辑结果必须是有条件的，所以反映在梯形图上时，线圈和左母线之间必然有接触，如图3-26所示。

图3-26西门子PLC梯形图中线圈的编译原理

(3)西门子PLC梯形图中总线支路的优化规则

编程时经常会遇到并行输出的分支，即在一个条件下可以同时输出两行或多行。西门子PLC梯形图一般采用堆栈指令操作来实现并行输出的功能。但由于通过栈操作增加程序内存容量的缺点，一般不写并行输出分支，而是把每个分支写成一个单独的输出，如图3-28所示。

图3-28西门子PLC梯形图中并行输出支路的编译原理

(4)西门子PLC梯形图中一些特殊编程元素的使用规则

在西门子PLC梯形图中，一些特殊的编程元素需要成对出现，即需要一起使用才能实现正确编程。

比如西门子PLC梯形图中的设定和复位操作一般都是通过指令来实现的，指令一般写在西门子PLC梯形图中的线圈符号内部，如图3-29所示。

图3-29西门子PLC梯形图中的设置和复位