学习西门子PLC并没有想象中的那么难。 可以用一句话来概括：对于初学者来说，600多元的SR20就足够了。 组态软件是免费的，西门子官方网站也有免费的视频教程。
如果详细的话，涉及到PLC硬件组成、编程软件、系统指令、程序结构等复杂的内容。 接下来我将从PLC选型、PLC入门、PLC扩展模块及进步等方面介绍学习PLC的要点。
1、选型及成本
推荐：SR20
推荐理由：
这要从西门子 PLC 产品系列开始。
西门子制造 PLC 已有 40 多年的历史，其最新产品系列是SIMATIC S7。 西门子针对不同的市场需求推出了不同的产品系列，如高端S7-1500系列、中端S7-1200系列、低端S7-200 SMART（以下简称SMART）系列。
对于初学者来说，从SMART系列入手是最合适的。
SMART是西门子针对中国市场开发的新一代PLC。 广泛应用于包装、纺织、机床、食品、地铁等众多领域。 可有效提高设备性能，降低成本。 它非常具有成本效益并且非常可靠。
SMART主要分为两个系列：ST和SR。 这两个系列都可以在电商平台上购买。 SR系列与ST系列的主要区别在于ST系列可以接收/输出高速脉冲信号。 因此，ST系列可应用于运动控制、普通包装生产线、目前流行的机械臂等领域。 人们在学习阶段一般无法使用这些功能。 而且ST和SR在编程和使用上没有区别，它们之间的通信非常容易实现。
在SR系列中，对于初学者来说，我强烈推荐SR20。
理由一：性价比高，各大电商平台西门子经销商处均可购买。 价格仅600多元。
理由二：组态软件免费，学习和迁移成本低
SMART系列（即通俗意义上的上位机）的组态软件是STEP 7-Micro/WIN SMART（简称Micro/WIN）。 可以在官方网站免费下载和使用。 下载地址为：
Micro/WIN的设计理念与前面提到的另外两个高端PSC系列S7-1200和S7-1500的组态软件TIA Portal一致，也支持与S7-1200和S7-1500的相互通信。 。 如果以后需要学习西门子中高端PLC产品系列，学习和迁移的成本非常低。
SR20 PLC的真面目
接下来我们来看看SR20 PLC的外观。
PLC在工作站旁边的机架上（前面板已拆除，不影响使用）
总结一下，学习PLC的成本：
购买SR20：免费赠送600点组态软件SR2可直接采用220V电源或24V电源供电。从安全角度考虑，建议使用24V电源
我曾经使用SR20和一些外部设备搭建了一个全自动小型灌溉系统。 总花费不超过1000元。 有兴趣的朋友可以看下面的文章简单的设计方案和接线方法。
2.PLC简介
PLC是一个高度集成的系统。 实际工作中，可能只会用到部分功能，但学习时，需要充分了解PLC的功能。 SMART PLC是一个非常好的入门级系列。 刚才我们提到，SMART PLC的操作工具是Micro/WIN。 所以学习SMART PLC就是学习Micro/WIN。
我们也会内部交流SMART PLC的学习经验。 总体感觉SMART系列的学习成本很低。 在设计SMART PLC的功能时，我们将易用性作为首要考虑因素。 即使您没有编程经验，也可以在短时间内熟悉PLC产品的大部分功能。
性价比高、使用方便、可靠，这也是SMART系列在中国如此成功的原因之一。
关于PLC到底需要了解哪些内容，市面上关于SMART PLC的书籍有很多，这里不再赘述。 至于Micro/WIN操作方法教程，下面的网址还有入门操作的视频课程，全部免费。
作为一名西门子PLC产品的开发人员，接触PLC已经很长时间了，有一些高效学习的小技巧与大家分享。 这些技巧很容易被忽视，大多数工作了几年的PLC开发人员可能都不知道，但这些技巧对于初学者来说非常重要。
首次安装Micro/WIN时，需要设置PG/PC接口。 SR/20集成了标准以太网口，可以使用PC物理网卡直接与PLC通信，无需购买昂贵的传输速率较低的PPI线。
什么是PG/PC接口？ 很多刚接触西门子PLC的同学都会有这样的疑问。 PG/PC实际上指的是计算机。 说起来，还有一个关于PLC“被迫改名”的故事。
20世纪70年代，PLC不叫PLC，而是PC。 原文是“programmablecontroller”，意思是“可编程控制器”； 但后来出现的个人电脑（Personal Computer）也简称为PC。 两者很容易混淆，因此可编程控制器不得不“被迫”更改名称。 “可编程控制器”中增加了“逻辑”一词，成为“可编程逻辑控制器”，简称PLC。 PG的原文是“Programmer”，中文意思是“程序员”，实际上指的是计算机。
接下来，在应用程序的Access Point中选择MWSMART，这意味着我们需要为Micro/WIN设置一个网络接口来连接PLC，并在列表中选择有线以太网端口。
连接CPU时，首先选择通讯接口。 这里选择物理网卡，和上面设置PG/PC效果一样。 点击“查找CPU”，SR20将响应命令并将识别信息发送给Micro/WIN。
选择SR20并点击确定后，Micro/WIN与PLC的连接成功建立。 然后通过“编辑”可以设置PLC的身份信息，通过“闪烁”指示灯可以使PLC的LED灯交替闪烁。
这里需要说一下，对于SMART来说，“CPU”和“PLC”是同一个东西，所以没必要混淆。
连接上PLC后，就可以开始操作PLC了。
很多人不知道时间在哪里设置。 您可以通过选择“PLC”菜单栏中的“设置时钟”来设置时间。
设置时钟的操作一般只需要在第一次连接PLC时进行。 PLC内部有独立时钟，断电时可维持7天。 PLC在运行过程中也会实时修正时钟误差。 即使连续运行数年，误差也不会超过2秒。 这对于小型PLC来说是非常高的精度。
在自动化系统中，我们需要经常执行的一个步骤是检查系统当前运行是否正常，性能状态如何，是否有报警信息。 这些都在“PLC”菜单下的“PLC”功能块中。
在PLC的调试和运行过程中，我们经常会打开该界面来检查PLC的运行情况。
调试和仿真功能是Micro/WIN的一个非常重要的功能。 这个功能非常实用，操作也很简单。 它可以轻松模拟实际运行过程中无法生成的参数，让操作人员提前发现程序和配置中的问题，并生成最优参数，可以有效降低系统风险。
但往往一些有经验的工程师不知道或者不知道如何使用这个功能，所以我在这里详细介绍一下。
下面是一个启动、停止和启动电路的简单梯形图。 这些指令可以通过左侧项目树中的“指令”目录添加。
然后，当我们将这个程序下载到PLC并执行时，我们会发现一些有趣的事情。
下载时，如果尚未与PLC建立连接，Micro/WIN会弹出通讯对话框，提示先连接PLC。
下载完成后，点击“RUN”按钮，通知PLC开始执行程序。
可以通过下载对话框访问在线帮助手册。 它包含了所有PLC编程相关的信息，比市场上所有相关书籍都重要。 即使是经验丰富的PLC专家也需要经常查阅在线帮助手册。
您也可以按 F1 打开此文档，也可以从 Micro/WIN 安装目录（默认为 C:Program Files (x86)SiemensSTEP 7-MicroWIN SMARTHelpS7MicroWinSmart_804.chm）复制此文档，方便随时阅读、学习。
下载完成后，可以将CPU设置为RUN模式。 Micro/WIN还提供了强大的调试和观察程序运行的功能。 请点击“程序运行”按钮。
蓝色表示能流正在流动，灰色表示能流未传导。 从图中可以看出，由于I0.0对应的输入端没有检测到高电平，因此I0.0的输入压印区值为0。当触点打开时，功率流无法流过。流向后面，M0。 0 未连接，处于打开状态。
如果I0.0对应的输入端不接电信号，想调试怎么办？ Micro/WIN有一个强大的工具，“状态图”。
我们写入 I0.0 并单击监视按钮。 您可以看到I0.0的值为0。为其输入值1，然后单击监视器旁边的“强制”按钮并重试。
可以看到，I0.0被强制为1。PLC不再检测输入端子的电信号，而是读取写入其中的值作为I0.0的值。 可以对所有可访问的内存区域执行强制操作，这对于调试非常有用。
以下是强制后的程序状态：
M0.0 已关闭。 如果取消I0.0的强制，再次观察，会发现M0.0仍然闭合。 这就是停止电路的功能。
需要说明的是，当用户处于监控状态时，无法操作操作系统块、向导等功能。 如果单击按钮但 Micro/WIN 没有响应，这可能是因为它当前处于监视模式。
如下图，再添加两条指令，然后下载到PLC中。
然后监控程序运行状态。
当再次强制I0.0时，Q0.0立即变为1，同时可以听到继电器Q0.0吸合的声音。 如果将负载，如电机、灯泡等设备连接到PLC上，设备将立即开始运行。
这里我们再来说一下如何连接电线。
第一步，将24V电源正极连接到SR20的1L输出端。
第二步，将负载（如电机）的输入正极接到输出端如Q0.0
第三步，将24v电源的负极连接到负载输入的负极。
如果有多个负载，则从Q0.1-Q0.7端子连接。 每个输出端子最大可承载2A电流，切记不要过载。
另一方面，共有8个Q点，分为两组，Q0.0-Q0.3，都需要通过1L输入端连接到24V开关电源。 如果需要连接更多负载，则需要给2L输入端供电，并通过Q0.4-Q0.7连接到负载。
好了，重点内容就透露到这里了。 更多入门课程请前往网站视频学习。 讲解全面透彻，而且免费。
3. 扩展模块和进阶学习
扩展模块
SMART之所以性价比高，是因为它只集成了核心功能。 个性化的自动化项目/产品功能以扩展模块的形式实现，使客户不必为不必要的功能付费。
SMART的扩展模块目录可以在在线帮助文档中查看。
扩展模块的安装也非常简单。 PLC右侧的矩形塑料片可以拔出，模块插在其后面。 插入模块后，在“System Block”的EM行中选择刚刚插入的扩展模块即可完成配置。
我个人使用最多的模块是AR02。 我上面提到的全自动农业灌溉系统是使用AR02扩展模块实现的。
学以致用
AR02扩展模块是专门为温度检测打造的，价格在200元左右（价格可能会有波动）。 无需购买额外的电源。 PLC右下侧24VDC字下的两个端子L+、M可以为其供电。
我加了一个温度传感器Pt100，价格30元左右，连接到AR02上的输入端。 接线完成后，通过AIW16读取实时温度，并根据程序中的温度进行不同的处理。 这样，一个全自动化的农业灌溉系统就准备好了。
该全自动农业灌溉系统简化版的设计方案如下：
简化版使用的硬件设备：
2、接线图：详细接线方法已在第二部分讨论。 简化版原理图如下：
3. 程序：
附上程序：
这些设计和程序都是我开发编写的，朋友们可以随意使用和修改。 上面的设计是最简单的版本，提供一些思路供进一步训练：
扩展1：不同的植物通常对水的需求不一致。 您可以通过添加水泵和修改程序来浇灌更多植物。
扩展二：连接供暖设备（如取暖器）代替水泵，根据气温自动调节室内温度
扩展3：PLC可以通过OUC与任何支持网络（标准TCP/IP）的设备进行通信。 例如，如果它与PC通信，它可以在PC上执行机器学习或神经网络程序（例如人脸识别），并执行需要执行的动作。 发送至PLC。
回到问题上来，如果你想更好地学习PLC，那么一个方法就是学以致用。 您可能也想在学习过程中尝试一下。
这种全自动农业灌溉系统只是一个介绍。 PLC可以支持非常复杂的功能，如运动控制、高速计数器、Profinet等，这些功能都在Micro/WIN左侧工程树下的“Wizard”目录中。
一旦熟悉了Micro/WIN向导下的功能，您甚至可以使用SR20构建自动化生产线。
最后总结：
1.建议选择SR20作为入门级PLC产品。 它成本低、易用性强、软件免费、可扩展性强。
2.学习PLC，可以使用免费的Micro/WIN软件。 官网（/service/elearning/series/145.html）有在线帮助手册和免费教程。 以上还介绍了常规教程中不常见的操作。
3、如果您有任何疑问，可以在西门子官网提问（从视频教程页面导航至官方论坛），西门子专家团队会定期解答
本文由西门子工程师撰写并回答。 希望对提问者以及关心这个话题的朋友有所帮助。
西门子工业自动化产品（成都）有限公司
嵌入式软件工程师肖念军
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