零基础无实物一步一步学PLCS7-1200仿真背景知识三 PLC基础

一、PLC的历史

经历上一节背景知识，在不引入控制器的情况下，我们可以通过继电器和接触器完成一些简单的线路控制，实现电动机的正转和反转。当我们想实现复杂的功能时候，其实也是可以利用继电器和接触器完成，只不过需要更多的器件和更复杂的电路，对于产品的批量和调试都非常不利。

试问这样的系统谁能安装，又有谁能接着调试呢？所以同学们要珍惜今天的技术发展到这一代。随着信息化的到来，我们越来越希望我们的产品具备一定的智能化，而不是仅仅靠人工来完成。

1968年美国通用汽车公司为适应汽车型号的不断更新，希望能有一种新型工业控制器，它能解决继电器、接触器控制系统存在的问题。同年，GM公司面向全球招标，提出“通用十条”：
（1）编程简单，可在现场修改和调试程序；
（2）维护方便，采用插入式模块结构；
（3）可靠性高于继电器控制系统；
（4）体积小于继电器控制装置；
（5）可将数据直接送入管理计算机；
（6）成本可与继电器控制系统竞争；
（7）可直接使用115V交流电压输入；
（8）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；
（9）通用性强，扩展方便，原有系统只需做很小变更；
（10）能存储程序，用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

DEC公司于1969年6月就交付了第一台原型机PDP-14。
信息仪表公司（3-I）交付的设备PDQ-II。
最后是贝德福德协会（Bedford Associates）带来的Modicon 084，首创的梯形图逻辑编程与继电器逻辑类似，成为工厂工程师和电工的首选控制器。DEC的PDP-14被业界公认为世界上第一台PLC。Modicon 084推出梯形图的编程方式，取得胜利。

二、PLC硬件结构

随着集成电路的迅猛发展，PLC也如雨后春笋般的茁壮成长。各个品牌的自己的PLC应运而生，三菱、欧姆龙、施耐德、西门子、罗克韦尔等公司的产品迅速占领各自的市场。我们本系列的教程以西门子S7-1200为基础进行讲解，西门子的明星产品是S7-200，但是随着时间的推移，高速处理器的发展，西门子又退出了1200/1500系列的控制器来取代原来的200系列等CPU。最大的特点是将原来需要扩展才具备的功能Profinet直接继承在新推出的产品上。这就是我之前说的每个1200/1500都具备通讯和组网的功能后，使得未来的生产线和控制系统更加信息化，智能化成为了可能。

PLC的硬件主要由CPU、存储器、电源、I/O单元以及外部接口等部分组成。

PLC的内部CPU处于虚线框内的部分是PLC的核心，经过完美的电路设计将其与外界的IO，无论输入还是输出全部隔离，无直接连接。这是PLC独有的优点，无论外围电路接成什么样子都不会烧毁其核心内部，只能烧坏你接错的那个点。

输入部分一般使用光耦，是一种光电隔离器件。输入输出无电气连接。

输出一般使用继电器输出，这是我们熟悉的器件。它本身也是隔离的，无电气连接。

电源部分PLC使用AC 220V（电压范围85V~230V）或DC 24V电源供电。PLC内部配有的一个开关电源，将供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源（DC 5V、DC 24V等）。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V的电源。驱动PLC负载的电源由用户提供。

三、PLC编程软件--博途

PLC其实是一个单片机扣了一个外壳，输入输出有隔离电路。给大家呈现出来的梯形图编程，要转化成单片机可接纳的代码直接运行。

PLC的周而复始的循环工作方式称为循环扫描工作方式。PLC在RUN工作模式时，完成一次循环所需的时间，称为一个扫描周期。扫描周期的长短与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有关。由于扫描工作方式的原因，PLC可能检测不到窄脉冲输入信号，输入脉冲宽度应大于PLC的扫描周期。

那么最终我们使用的梯形图是依靠西门子提供的博途软件来实现的。这里为了方便统一下版本，博途v15.1从这个版本开始，大家只需要安装博途就集成了原来的PLC编程软件STEP7和HMI的仿真软件winCC。只需要装一个就可以了，非常方便。

博途启动后的界面可以选择设备或者打开已有的项目。点击新建可以创建新项目。

单击新手上路，感觉像游戏一样。

单击添加新设备，可以选择PLC的具体型号。打开之后就可以愉快的编程了。

单击左侧项目树的程序块，就可以按照下图中的编程界面，拖拽想要的指令到你想要的位置即可。

单击菜单栏的在线--下载到设备，可以将程序下载到PLC中。

点击搜索可以搜索到可以下载的CPU，一般默认的IP地址就是192.168.0.1

下载成功后，有PLC的我们可以直接看PLC的状态，没有PLC实物的可以通过点击仿真按钮，启动虚拟的CPU如上图。