2.4 PLC控制系统与其他控制系统的区别

2.4.1 PLC控制与继电器-接触器控制的区别

通过本项目的学习可以知道，用传统的继电器-接触器和PLC都可以实现相同的逻辑控制功能，但两者在实现方式上有很大区别，具体表现在以下几点。

1.实现控制逻辑的方式不同

在传统的继电器-接触器控制方案中，输入、输出信号间的逻辑关系是通过各种继电器或接触器之间的实际布线来实现，由于控制功能完全由固定的硬件连接确定，因此其控制逻辑不易改变，控制功能单一，应用不够灵活；在PLC控制方案中，输入、输出信号间的逻辑关系是通过PLC内部的用户程序来实现的，外部的布线不需要任何变动，只要改变用户程序就可以实现不同的控制功能，因此PLC系统的应用比较灵活。

2.组成系统的元件特性不同

传统的继电器-接触器控制线路是由许多真正的继电器和接触器组成，其触点有限，易磨损，属于纯粹的硬件结构；而PLC的用户程序是由许多被称为“软继电器”元件组成，每个元件都有无数个触点，无使用数量的限制，且不存在机械磨损现象。

3.工作方式不同

继电器-接触器控制系统采用以并行的方式工作，而PLC为串行工作方式。为了消除PLC的元器件触点不能同时动作的问题，在PLC一个扫描周期的开始，系统对所有输入元器件集中采集一次，在扫描周期的结束，集中将各输出元器件的状态送出，这样可以保证一个扫描周期内，一个元器件的各个触点状态的一致性。由于继电器和接触器的动作时间一般在100 ms以上，而PLC的一个扫描周期在100 ms以内，所以PLC与继电器-接触器系统在处理时间上的差异可以不考虑。

另外，PLC系统除了可以实现基本的逻辑控制功能以外，还具有数据的采集、存储与处理及数据通信等功能，通过监控软件还能实现远程监控，而继电器-接触器系统则只能进行逻辑控制。

2.4.2 仿真PLC与实际PLC的区别

1.仿真PLC特有的功能

仿真PLC具有下述实际PLC没有的功能。

1）可以立即暂时停止执行用户程序，对程序状态不会有什么影响。

2）由RUN模式进入STOP模式不会改变输出的状态。

3）视图对象中的变动可立即使对应的存储区中的内容发生相应的改变，而实际的CPU要等到扫描结束时才会修改存储区。

4）可以选择单次扫描或连续扫描。

5）可使定时器自动运行或手动运行，可以手动复位全部定时器或指定的定时器。

6）可以手动触发下列中断：OB40～OB47（硬件中断）、OB70（I/O冗余错误）、OB72（CPU冗余错误）、OB73（通信冗余错误）、OB80（时间错误）、OB82（诊断中断）、OB83（插入/拔出模块）、OB85（程序顺序错误）、OB86（机架故障）。

7）对映像存储器与外设存储器的同步性：如果在视图对象中改变了过程输入的值，S7-PLCSIM立即将它复制到外设存储区。在下一次扫描开始，外设输入值被写到过程映像寄存器时，希望变化的数据不会丢失。在改变过程输出值时，它被立即复制到外设输出存储区。

2.仿真PLC与实际PLC的区别

1）PLCSIM不支持写到诊断缓冲区的错误报文。例如，不能对电池断电和E2PROM故障仿真，但是可以对大多数I/O错误和程序错误仿真。

2）PLCSIM工作模式的改变（如由RUN转换STOP模式）不会使I/O进入“安全”状态。

3）PLCSIM不支持功能模块和点对点通信。

4）PLCSIM支持有4个累加器的S7-400 CPU，在某些情况下S7-400 PLC与只有2个累加器的S7-300 PLC的程序运行可能不同。

5）在用PLCSIM仿真S7-300 PLC程序时，如果想定义CPU支持的模块，首先必须下载硬件组态。因为S7-300 PLC的大多数CPU的I/O是自动组态的，模块插入物理控制器后被CPU自动识别。仿真PLC没有这种自动识别功能。如果将自动识别I/O的S7-300 PLC程序下载到仿真PLC，则系统数据没有I/O组态。

2.4.3 PLC系统的设计步骤

在用SETP 7软件设计S7-300系列PLC应用系统时，既可以采用先硬件组态，后创建程序的方式，也可以采用先创建程序，后硬件组态的方式，PLC系统设计流程如图2-43所示。如果要创建一个使用较多输入和输出点的复杂程序，建议先进行硬件组态、编辑符号表，然后再创建用户程序，这样可以使用元件的符号地址进行编程与校验，增强用户程序可读性，还可以避免元件的引用错误，提高程序的编写效率。

2.4.4 PLC设计项目的下载

对于初学者而言，进行PLC设计项目的下载时，在确认PC与PLC的连接及接口设置没有问题的前提下，还会遇到不能完成下载的情况。问题可能是目标PLC曾经被其他人下载过系统硬件信息，PC上设计项目所用CPU的MPI或PROFIBUS地址与实际目标PLC的MPI或PROFIBUS地址不一致。

解决的办法也是前面所推荐的下载方式：先在硬件组态环境下选择可访问节点地址（见图2-41），下载硬件信息，然后就可以顺利完成程序块的下载。

另外，在进行硬件组态时，4～11号槽位可以放置数字量信号模块，也可以放置模拟量信号模块、通信处理器或功能模块。具体放置什么模块则必须与实际模块的安装顺序一致，且所放置的模块型号及订货号必须与实际模块相同，否则同样会出现下载错误。

2.4.5 TIA博途

TIA博途是全集成自动化软件TIA（Totally Integrated Automation，Portal）的简称，是西门子工业自动化集团于2011年4月发布的一款全新的全集成自动化软件。它是业内首个采用统一的工程组态和软件项目环境的自动化软件，几乎适用于所有自动化任务。TIA博途提供的软件集成平台，包括：

① SIMATIC Step 7，用于控制器（PLC）与分布式设备的组态和编程；

② SIMATIC WinCC，用于人机界面（HMI）的组态；

③ SIMATIC Safety：用于安全控制器（Safety PLC）的组态和编程；

④ SINAMICS Startdrive，用于驱动设备的组态与配置；

⑤ SIMOTION Scout，用于运动控制的配置、编程与调试。

TIA博途向所有组态界面间提供高级共享服务，向用户提供统一的导航，并能确保系统操作的一致性。

TIA博途是适合SIMATIC S7-1500/1200/400/300的PLC编程软件，具有其他编程软件所具有的编程语言。与传统编程软件相比，无需花费大量时间集成各个软件包，可借助该全新的工程技术软件平台，通过添加不同领域的软件，进行组态、编程和调试。比如，通过SIMATIC Step 7来进行控制器、分布式I/O的组态和编程；通过SIMATIC WinCC对人机界面进行组态，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。同时，在TIA博途软件中编辑程序更加人性化，梯形图画法更加灵活，如：同一网段下支持多个独立分支，解除了以前无论是S7-200还是S7-300梯形图都不允许在一个网段内有多个分支的限制；输出指令后可继续编写，指令改写更加便捷、高效；接口和使能输出端可自定义等；兼顾了高效性和易用性，同时显著降低了成本。

相信TIA博途未来会得到更加广泛的应用。