若詳細(xì)展開，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(jìn)階等方面介紹PLC的學(xué)習(xí)要點(diǎn)。

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，目前最新的產(chǎn)品家族為SIMATIC S7，西門子針對(duì)不同的市場(chǎng)需求推出了不同的產(chǎn)品系列，如高端的S7-1500系列，中端的S7-1200系列，低端的S7-200 SMART（以下簡(jiǎn)稱SMART）系列。

對(duì)初學(xué)者來說，從SMART系列入門是最合適的，SMART是西門子針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)研發(fā)的新一代PLC，被廣泛應(yīng)用在包裝、紡織、機(jī)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(jià)比非常高，也非常可靠，SMART主要分為ST和SR兩大系列，SR系列ST系列最主要的不同是，ST系列可以接收/輸出高速脈沖信號(hào)，所以ST系列可以應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制，常見的包裝產(chǎn)線，目前熱門的機(jī)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(shí)現(xiàn)。

在SR系列里，對(duì)于初學(xué)者，我重點(diǎn)推薦SR20

理由1：性價(jià)比高，在各大電商平臺(tái)的西門子經(jīng)銷商處都能買到，價(jià)格只要600多米；

理由2：組態(tài)軟件免費(fèi)，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(jī)）是STEP 7-Micro/WIN SMART（簡(jiǎn)稱Micro/WIN），Micro/WIN的設(shè)計(jì)理念和前面提到的另外兩個(gè)高階PSC系列，S7-1200和S7-1500的組態(tài)軟件TIA Portal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)西門子的中高端PLC產(chǎn)品系列，學(xué)習(xí)和遷移的成本是非常低的。

工位旁的機(jī)架上的PLC（拆掉了正面面板，不影響使用）

A：藍(lán)色的線是Micro/WIN和PLC通信的網(wǎng)線；

B：上面一排端子是信號(hào)輸入端子和供電端子；

C：下面一排段子是輸出端子和給擴(kuò)展模塊的供電端子；

D：左下方是RS485接口；

E：左右兩面還有一些標(biāo)識(shí)信息，如訂貨號(hào)、FS號(hào)等；

總結(jié)一下，學(xué)習(xí)PLC的成本 ：

1. 購(gòu)買SR20：600米；
2. 組態(tài)軟件免費(fèi)；
3. SR2可以直接使用220V電源供電，也可以使用24V電源。從安全性的角度考慮，建議使用24V電源，我曾經(jīng)用一個(gè)SR20加一些外部設(shè)備，打造了一個(gè)全自動(dòng)化的小型灌溉系統(tǒng)，總成本不超過1000米，感興趣的知友可以在后文看到簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案和接線方式。

二、 PLC入門

PLC是一個(gè)集成度非常高的系統(tǒng)，在實(shí)際工作中，可能只有部分功能被用到，但在學(xué)習(xí)時(shí)，需要全面了解下PLC的功能，SMART PLC就是一個(gè)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(huì)交流SMART PLC的學(xué)習(xí)體會(huì)，大家普遍的感受是，SMART系列的學(xué)習(xí)成本非常低，我們?cè)谠O(shè)計(jì)SMART PLC的功能時(shí)，會(huì)把易用性作為首要考慮的因素，即使沒有編程經(jīng)驗(yàn)，也能在短時(shí)間熟悉使用PLC產(chǎn)品的絕大部分功能。

性價(jià)比高，好上手，可靠，這就是SMART系列在中國(guó)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，以下網(wǎng)址也有入門操作的視頻課程，全部都是免費(fèi)的，www.pxplc.com，www.uy123.net，長(zhǎng)期接觸PLC，有幾個(gè)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，但這些技巧對(duì)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(shí)，需要設(shè)置PG/PC接口，SR/20集成了標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，可以使用PC物理網(wǎng)卡和PLC直接通信，所以無需購(gòu)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(huì)有這樣的疑惑，PG/PC其實(shí)指的是電腦，說到這里，還有個(gè)PLC“被迫改名”的小故事。

上世紀(jì)70年代，PLC還不叫PLC，叫PC，原文為“programmable controller”意為“可編程控制器”；但后來居上的個(gè)人電腦（Personal Computer）也被簡(jiǎn)稱為PC，兩者容易混淆，于是可編程控制器只好“被迫”改名，在“programmable controller”加入了”Logic”這個(gè)單詞，成為“Programmable logic controller”，簡(jiǎn)稱PLC，而PG原文為”Programmer”， 漢語意思為”編程器”，其實(shí)指的就是電腦。

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(gè)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

在連接CPU的時(shí)候，先選擇通信接口，這里選擇物理網(wǎng)卡，跟上面設(shè)置PG/PC作用是一樣的，點(diǎn)擊”查找CPU”，SR20就會(huì)響應(yīng)指令然后將識(shí)別信息發(fā)送給Micro/WIN。

選中SR20點(diǎn)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，這里需要說一下，對(duì)SMART來說，”CPU”和”PLC”是同一個(gè)東西，不必疑惑。

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(shí)間設(shè)置在哪里，在“PLC”菜單欄”中選擇”設(shè)置時(shí)鐘”就可以設(shè)置時(shí)間了。

設(shè)置時(shí)鐘的操作一般只需要在初次連接PLC的時(shí)候進(jìn)行，PLC內(nèi)部有獨(dú)立的時(shí)鐘，可以斷電保持7天，PLC在運(yùn)行中也會(huì)實(shí)時(shí)糾正時(shí)鐘誤差，即使連續(xù)運(yùn)行幾年，誤差都不會(huì)超過2秒鐘，在小型PLC中這是一個(gè)非常高的精度，在自動(dòng)化系統(tǒng)中，我們需要經(jīng)常操作的一個(gè)步驟是，檢查系統(tǒng)當(dāng)前是否正常運(yùn)行，性能狀況如何，是否有警報(bào)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(yùn)行過程中，我們會(huì)經(jīng)常打開這個(gè)界面，檢查PLC的運(yùn)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(gè)功能非常實(shí)用并且操作簡(jiǎn)單，它可以方便地模擬實(shí)際運(yùn)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，和生成最優(yōu)的參數(shù)，能夠有效地降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，但往往一些經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師都不知道或者不會(huì)使用這個(gè)功能，所以在這里詳細(xì)地講述一下，下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的起保停電路的梯形圖，通過左邊項(xiàng)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(huì)發(fā)現(xiàn)一些有趣的事情，下載時(shí)，如果還沒跟PLC建立連接，Micro/WIN會(huì)彈出通信對(duì)話框提示先連接PLC，下載完成后，點(diǎn)擊”RUN”按鈕，通知PLC開始執(zhí)行程序。

通過下載對(duì)話框可以訪問在線幫助手冊(cè)，它包含了所有PLC編程相關(guān)的信息，比市場(chǎng)上所有的相關(guān)書籍都更重要，即使是已經(jīng)操作熟練的PLC專家也需要經(jīng)常查閱在線幫助手冊(cè)，按F1也可以打開這個(gè)文檔，還可以把這個(gè)文檔從Micro/WIN的安裝目錄（默認(rèn)在C:\\Program Files (x86)\\Siemens\\STEP 7-MicroWIN SMART\\Help\\S7MicroWinSmart_804.chm））中拷貝出來，方便隨時(shí)翻閱學(xué)習(xí)，下載完成后，可以將CPU設(shè)置為RUN模式，Micro/WIN還提供了很強(qiáng)大的調(diào)試和觀察程序運(yùn)行的功能，請(qǐng)點(diǎn)擊“程序運(yùn)行”按鈕。

藍(lán)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(duì)應(yīng)的輸入端子沒有檢測(cè)到高電平，因此I0.0這個(gè)輸入印象區(qū)的值為0，觸點(diǎn)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(duì)應(yīng)的輸入端子接電信號(hào)，又想調(diào)試怎么辦呢，Micro/WIN有一個(gè)利器，”狀態(tài)圖表”。我們寫入I0.0然后點(diǎn)擊監(jiān)控按鈕，可以看到I0.0的值為0，給它輸入一個(gè)值1，然后點(diǎn)監(jiān)控旁邊”強(qiáng)制”按鈕，再試試看。

可以看到，I0.0被強(qiáng)制為1，PLC不再?gòu)妮斎攵俗訖z測(cè)電信號(hào)，而是讀取給它寫入的值作為I0.0的，可以對(duì)能訪問到的所有內(nèi)存區(qū)執(zhí)行強(qiáng)制操作，這對(duì)調(diào)試非常有用，下面是強(qiáng)制后的程序狀態(tài)：

M0.0閉合了，取消I0.0的強(qiáng)制再觀察，會(huì)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(diǎn)，當(dāng)用戶處于監(jiān)控狀態(tài)時(shí)，是無法操作系統(tǒng)塊，向?qū)У鹊裙δ艿模绻c(diǎn)擊了某個(gè)按鈕但是Micro/WIN沒反應(yīng)，這多半都是因?yàn)楫?dāng)前處于監(jiān)控狀態(tài)，如下圖，再添加兩個(gè)指令，然后再將它下載到PLC。

然后監(jiān)控程序運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)再次將I0.0強(qiáng)制的時(shí)候Q0.0立即變?yōu)?，同時(shí)能聽到繼電器Q0.0閉合的聲音，如果將負(fù)載，比如電機(jī)、燈泡等設(shè)備連接到PLC，那么設(shè)備立即會(huì)運(yùn)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(fù)載（如電機(jī)）的輸入正極和輸出端子如Q0.0連接；

第三步，將24v電源的負(fù)極和負(fù)載輸入的負(fù)極連接；

如果有多個(gè)負(fù)載，那么就從Q0.1-Q0.7端子接線，每一個(gè)輸出端子可以承載最大2A電流，因此切記不要超負(fù)荷運(yùn)行，另一方面，Q點(diǎn)總共有8個(gè)，分成兩組，Q0.0-Q0.3，都需要通過1L這個(gè)輸入端子接到24V開關(guān)電源上，如果還需要接更多的負(fù)載，那么就需要給2L這個(gè)輸入端子供電，通過Q0.4-Q0.7和負(fù)載連接。

三、拓展模塊和進(jìn)階學(xué)習(xí)

拓展模塊：SMART之所以性價(jià)比高，是因?yàn)樗鼉H僅集成了核心的功能，對(duì)于個(gè)性化的自動(dòng)化項(xiàng)目/產(chǎn)品功能，是用擴(kuò)展模塊的方式來實(shí)現(xiàn)的，這樣客戶就不用為不需要的功能買單了，SMART的擴(kuò)展模塊目錄在在線幫助文檔里可以查看到，擴(kuò)展模塊的安裝也非常簡(jiǎn)單，PLC右側(cè)的長(zhǎng)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(kuò)展模塊就完成組態(tài)了。

最多的模塊是AR02，我上面提到的全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就是用AR02擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)的，致用所學(xué)，AR02拓展模塊是專門為檢測(cè)溫度打造的，也無需再購(gòu)買額外的供電電源，PLC右下方24VDC字樣下方的兩個(gè)端子L+和M可以給它供電，增加溫度傳感器Pt100，接到AR02上面的輸入端子中，接線完成后通過AIW16讀取實(shí)時(shí)溫度，在程序中根據(jù)溫度做不同的處理，這樣，一個(gè)全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就做好了。

這個(gè)全自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)簡(jiǎn)化版本的設(shè)計(jì)方案如下:

1. 簡(jiǎn)化版本用到的硬件設(shè)備：

A：Pt100一個(gè)，用來采集實(shí)時(shí)溫度；

B：AR02擴(kuò)展模塊一個(gè)，接收并處理溫度傳感器的數(shù)據(jù)；

C：SR20一個(gè)，控制器，處理用戶程序；

D：24V2A水泵一個(gè)；

E：水管和噴頭，根據(jù)實(shí)際需要購(gòu)買；

F：PVC塑料水管，用于固定水管和噴頭（這個(gè)不是必須的）；

G：24V5A電源一個(gè)，給控制器和水泵供電；

H：其他如電線，固定PLC的支架等，根據(jù)需要選購(gòu)；

2. 接線圖：在第二部分已經(jīng)講過詳細(xì)接線方式，簡(jiǎn)化版本的示意圖如下：

三、拓展訓(xùn)練：

拓展1：不同的植物對(duì)水的需求往往不一致，可通過增加水泵和修改程序來對(duì)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(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度；

拓展3：PLC可以通過OUC跟任何支持網(wǎng)絡(luò)(標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP)的設(shè)備進(jìn)行通信，如跟PC通信，可以在PC端執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序（例如人臉識(shí)別），將需要執(zhí)行的動(dòng)作發(fā)送至PLC；

再回到題主的問題，如果想更好的學(xué)習(xí)PLC，那么一個(gè)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(dòng)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(yùn)動(dòng)控制，高速計(jì)數(shù)器，Profinet等，這些功能都在Micro/WIN左側(cè)項(xiàng)目樹下的“向?qū)А蹦夸浿校?dāng)熟悉了Micro/WIN向?qū)碌墓δ芎螅踔量梢杂肧R20打造一個(gè)自動(dòng)化產(chǎn)線。