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🏭 西門子 (Siemens) PLC

西門子 (Siemens) 是全球工業自動化的巨頭，其 SIMATIC 系列 PLC（如 S7-300, S7-1200, S7-1500）在業界有著極高的市佔率和聲譽。西門子 PLC 以其強大的性能、高度的模組化和整合的工程平台 TIA Portal 而聞名。

西門子 PLC 的記憶體區域與位址點​

西門子的記憶體管理極具結構性，特別是其「資料塊 (Data Block, DB)」的概念，是其程式設計的核心。其位址點通常包含 區域 + 位元組位址 + . + 位元位址。

常用記憶體區域​

  1. 實體輸入 (Process Image Input / I)：

    • 對應外部實體輸入訊號。
    • 位址範例：
      • I0.0：第 0 個位元組的第 0 個位元。
      • IB0：第 0 個輸入位元組 (Input Byte)。
      • IW0：第 0 個輸入字元組 (Input Word)，由 IB0 和 IB1 組成。
      • ID0：第 0 個輸入雙字元組 (Input Double Word)，由 IB0 到 IB3 組成。

  2. 實體輸出 (Process Image Output / Q)：

    • 對應外部實體輸出裝置。
    • 位址範例：Q4.1, QB4, QW4, QD4。

  3. 記憶體位元 (Memory Bits / M)：

    • 內部輔助記憶體，用於儲存旗標或中間變數。
    • 位址範例：M10.0, MB10, MW10, MD10。
    • 部分 M 區域可以設定為斷電保持。

  4. 資料塊 (Data Blocks / DB)：

    • 這是西門子 PLC 的一大特色，是用於集中管理程式資料的結構化記憶體區域。
    • 全域 DB (Global DB)：可以在程式的任何地方被存取，用於儲存全域變數、設定參數等。
    • 背景 DB (Instance DB)：與特定的功能塊 (Function Block, FB) 相關聯，每個 FB 的實例都有自己獨立的背景 DB，用於儲存該實例的內部狀態。
    • 位址範例：
      • DB1.DBX0.0：DB1 中的第 0 個位元組的第 0 個位元。
      • DB1.DBB0：DB1 中的第 0 個位元組。
      • DB1.DBW0：DB1 中的第 0 個字元組。
      • DB1.DBD0：DB1 中的第 0 個雙字元組。
    • 在 TIA Portal 中，更推薦使用符號定址，例如 "Motor_DB".Start_Button，而不是絕對位址。

  5. 計時器 (Timers / T)：

    • 用於計時功能。
    • 在 TIA Portal 中，計時器通常被當作指令塊（如 TON, TOF）來使用，並在背景 DB 中自動實例化，不再需要手動分配 T 編號。

  6. 計數器 (Counters / C)：

    • 用於計數功能。
    • 與計時器類似，在 TIA Portal 中也多以指令塊（如 CTU, CTD）的形式存在。

TIA Portal 與符號定址​

西門子現代的工程平台 TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) 強力推薦符號定址 (Symbolic Addressing) 的程式設計風格。

  • 優點：開發者為變數取一個有意義的名稱（例如 "Motor_Speed", "Emergency_Stop"），而不是記住 DB10.DBD4 這樣的絕對位址。
  • 可讀性與維護性：程式碼的可讀性和可維護性大幅提升。
  • 自動化管理：PLC 編譯器會自動為這些符號分配實際的記憶體位址，減少了人為錯誤。

範例程式片段 (SCL 語法)​

在 TIA Portal 中，除了階梯圖 (LAD)，也常使用結構化控制語言 (SCL)，這是一種高階文字語言。

// 從 DB 塊 "Motor_DB" 中讀取變數
IF "Motor_DB".Start_Button AND NOT "Motor_DB".Is_Running THEN
    // 設定輸出 Q0.0 和 DB 塊中的狀態位元
    "Motor_DB".Is_Running := TRUE;
    "Q_Outputs".Motor_1 := TRUE;
END_IF;

西門子 PLC 的學習曲線相對較陡，但其結構化、模組化的設計理念，特別是 DB 和符號定址的應用，使其在處理大型、複雜的自動化專案時具有明顯的優勢。