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西门子PLC培训 工程部 王文俊 第一章西门子PLC简单概述第二章PLC系统特性及硬件介绍第三章使用STEP7创建一个工程第四章西门子编程语言学习 西门子PLC培训教程 第1章PLC概述 1 1PLC的产生 1 2PLC的定义和分类 1 3PLC的功能和特点 1 4PLC的结构与工作过程 传统的生产机械自动控制装置 继电器控制系统优点 结构简单 价格低廉 容易操作 缺点 体积庞大 生产周期长 接线复杂 故障率高 可靠性及灵活性差 应用 比较适用于工作模式固定 控制逻辑简单等工业应用场合 1 1PLC的产生 用户迫切需要一种先进的自动控制装置 继电器控制系统 PLC自动控制系统 1 2PLC的定义和分类 PLC的定义通用叫法 可编程序控制器 ProgrammableController PC 是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机 它具有丰富的输入 输出接口 并且具有较强的驱动能力 但由于PC容易和个人计算机 PersonalComputer 混淆 所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写 PLC的分类一体化紧凑型PLC 电源 CPU中央处理系统 I O接口都集成在一个机壳内 如西门子S7 200系列 CPU 基本单元 扩展模块 标准模块式结构化PLC 各种模块相互独立 并安装在固定的机架 导轨 上 构成一个完整的PLC应用系统 如 西门子S7 300 S7 400系列 1 3PLC的功能和特点 PLC的功能控制功能 逻辑控制定时控制计数控制顺序控制 PLC的功能数据采集 存储与处理功能 数学运算功能数据处理模拟数据处理 PLC的功能输入 输出接口调理功能 具有A D D A转换功能 通过I O模块完成对模拟量的控制和调节 PLC的功能通信 联网功能 PLC的功能人机界面功能 PLC的功能编程 调试等 使用复杂程度不同的手持 便携和桌面式编程器 工作站和操作屏 进行编程 调试 监视 试验和记录 并通过打印机打印出程序文件 MPIcable 有MPI接口的PG或PC 1 4PLC的结构和工作过程 PLC的基本结构 PLC的工作过程 PLC的扫描过程 PLC的中断处理过程响应问题 一般微机系统的CPU 在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请 而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请 或者在执行用户程序时查询有无中断申请 如有中断申请 则转入执行中断服务程序 如果用户程序以块式结构组成 则在每块结束或执行块调用时处理中断 第二章西门子PLC系统特性及硬件介绍 第2章S7 300系统特性及硬件介绍 2 1SIMATICS7 300系统结构 2 2S7 300CPU模块 2 3信号模块 SM 2 4电源模块 PS 2 5接口模块 IM 2 6其他模块 IM 2 7SIMATICS7 300的硬件组态 2 1 1中央处理单元 CPU 2 1 2电源单元 PS 2 1 3信号模板 SM 2 1 4接口模板 IM 2 1 5功能模板 FM 2 1 6通讯模板 CP 2 1 7特殊模板 SM374仿真器 2 1S7 300系统组成 导轨 系统背版总线 导轨 机架 S7 300模块 电源模块 选项 后备电池 CPU313以上 24VDC连接器 CPU工作模式选择开关 CPU模块 CPU状态及故障指示灯 MMC存储卡 CPU313以上 MPI多点接口 信号模块的前连接器 前门 信号模块 2 2S7 300CPU模块 2 2 1S7 300CPU模块的分类 2 2 2S7 300CPU模块操作 2 2 1S7 300CPU模块的分类 紧凑型CPU标准型CPU革新型CPU户外型CPU故障安全型CPU特种型CPU 2 2 2S7 300CPU模块操作 RUN P 可编程运行模式 在此模式下 CPU不仅可以执行用户程序 在运行的同时 还可以通过编程设备 如装有STEP7的PG 装有STEP7的计算机等 读出 修改 监控用户程序 RUN 运行模式 在此模式下 CPU执行用户程序 还可以通过编程设备读出 监控用户程序 但不能修改用户程序 1 模式选择开关 1 1 STOP 停机模式 在此模式下 CPU不执行用户程序 但可以通过编程设备 如装有STEP7的PG 装有STEP7的计算机等 从CPU中读出或修改用户程序 在此位置可以拔出钥匙 MRES 存储器复位模式 该位置不能保持 当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置 将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时 可复位存储器 使CPU回到初始状态 1 模式选择开关 2 2 2 状态及故障显示 1 2 SF 红色 系统出错 故障指示灯 CPU硬件或软件错误时亮 BATF 红色 电池故障指示灯 只有CPU313和314配备 当电池失效或未装入时 指示灯亮 DC5V 绿色 5V电源指示灯 CPU和S7 300总线的5V电源正常时亮 FRCE 黄色 强制作业有效指示灯 至少有一个I O被强制状态时亮 RUN 绿色 运行状态指示灯 CPU处于 RUN 状态时亮 LED在 Startup 状态以2Hz频率闪烁 在 HOLD 状态以0 5Hz频率闪烁 2 状态及故障显示 2 2 STOP 黄色 停止状态指示灯 CPU处于 STOP 或 HOLD 或 Startup 状态时亮 在存储器复位时LED以0 5Hz频率闪烁 在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁 BUSDF BF 红色 总线出错指示灯 只适用于带有DP接口的CPU 出错时亮 SFDP DP接口错误指示灯 只适用于带有DP接口的CPU 当DP接口故障时亮 2 3 1数字量信号模块 2 3 2模拟量信号模块 2 3 3传感器与AI的连接 2 3 4热敏电阻与AI的连接 2 3 5热电偶与AI的连接 2 3 6电压输出型模块的连接 2 3 7电流输出型模块的连接 2 3信号模块 SM 2 3 1数字量信号模块 SM321数字量输入模块 DI SM322数字量输出模块 DO SM323 SM327数字量输入 输出模块 DI DO SM374仿真模块 直流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图 1 数字量输入模块 DI 1 2 交流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图 1 数字量输入模块 DI 2 2 32点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图 2 数字量输出模块 DO 1 3 32点数字量晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图 2 数字量输出模块 DO 2 3 16点数字量继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图 2 数字量输出模块 DO 3 3 SM323DI16 DO16 24VDC 0 5A内部电路及外部端子接线图 3 数字量输入 输出模块 DI DO 1 2 SM327DI8 DX8内部电路及外部端子接线图 3 数字量输入 输出模块 DI DO 2 2 2 3 2模拟量信号模块 SM331模拟量输入模块 AI SM332模拟量输出模块 AO SM334模拟量输入 输出模块 AI AO AI8 13位模拟量输入模块 1 模拟量输入模块 AI AO4 12位模拟量输出模块 2 模拟量输出模块 AO SM334AI4 AO2 8 8Bit的模拟量输入 输出模块 3 模拟量输入 输出模块 AI AO 2 3 3传感器与AI的连接 隔离传感器连接带隔离的AI隔离传感器连接不带隔离的AI非隔离的传感器连接带隔离的AI非隔离的传感器连接不带隔离的AI连接电压传感器至带隔离的AI连接2线变送器至带隔离的AI连接从L 供电的2线变送器至带隔离的AI连接4线变送器至带隔离的AI 1 隔离传感器连接带隔离的AI 2 隔离传感器连接不带隔离的AI 3 非隔离的传感器连接带隔离的AI 4 非隔离的传感器连接不带隔离的AI 5 连接电压传感器至带隔离的AI 6 连接2线变送器至带隔离的AI 7 连接从L 供电的2线变送器至带隔离的AI 8 连接4线变送器至带隔离的AI 2 3 4热敏电阻与AI的连接 热敏电阻与隔离AI之间的2线连接热敏电阻与隔离AI之间的3线连接热敏电阻与AI8 RTD之间的3线连接热敏电阻与隔离AI之间的4线连接热敏电阻与AI8 13位之间的2线连接热敏电阻与AI8 13位之间的3线连接热敏电阻与AI8 13位之间的4线连接 1 热敏电阻与隔离AI之间的2线连接 2 热敏电阻与隔离AI之间的3线连接 3 热敏电阻与AI8 RTD之间的3线连接 4 热敏电阻与隔离AI之间的4线连接 5 热敏电阻与AI8 13位之间的2线连接 6 热敏电阻与AI8 13位之间的3线连接 7 热敏电阻与AI8 13位之间的4线连接 2 3 5热电偶与AI的连接 使用内部补偿的热电偶连接带隔离的AI通过补偿盒将热电偶连接到带隔离的AI通过参考结将热电偶连接到AI8xTC使用热敏电阻连接带外部补偿的热电偶 1 使用内部补偿的热电偶连接带隔离的AI 2 通过补偿盒将热电偶连接到带隔离的AI 2 3 6电压输出型模块的连接 电压输出型隔离模块的4线制连接电压输出型非隔离模块的2线制连接 1 电压输出型隔离模块的4线制连接 2 电压输出型非隔离模块的2线制连接 2 3 7电流输出型模块的连接 电流输出型隔离模块的2线制连接电流输出型非隔离模块的2线制连接 1 电流输出型隔离模块的2线制连接 2 电流输出型非隔离模块的2线制连接 PS305户外型电源模块采用直流供电 输出为24V直流 PS307标准电源模块PS307 2A PS307 5A PS307 10A 2 4电源模块 PS 双机架接口模块IM365IM365发送模块IM365接收模块 多机架接口模块IM360 用于发送数据IM361 用于接收数据 2 5接口模块 IM 通信处理器模块 CP CP340 用于点对点连接的通讯模板CP341 用于点对点连接的通讯模板CP343 1 用于连接工业以太网的通讯模板CP343 2 用于AS接口的通讯模板CP342 5 用于PROFIBUSDP的通讯模板CP343 5 用于连接PROFIBUSFMS的通讯模板 2 6其他模块 IM 2 7SIMATICS7 300的硬件组态 S7 300机架安装形式单机架组态多机架组态S7 300数字量模块地址的确定S7 300模拟量模块地址的确定S7 300数字量模块位地址的确定 1 S7 300机架安装形式 2 单机架组态 3 多机架组态 6 S7 300数字量模块位地址的确定 第三章使用STEP7创建工程 第3章使用STEP7创建工程 3 1STEP7软件安装 3 2SIMATIC管理器 3 3STEP7快速入门 3 4下载和调试程序 3 1STEP7软件安装 3 1 1STEP7操作系统需求 3 1 2STEP7硬件需求 3 1 3STEP7的安装 3 1 1STEP7操作系统需求 或 PG740 能运行Windows2000或WindowsXP的PG或PC机 CPU主频至少为600MHz 内存至少为256MB 硬盘剩余空间在600MB以上 具备CD ROM驱动器和软盘驱动器 显示器支持32位 1024 768分辨率 具有PC适配器 CP5611或MPI接口卡 3 1 2STEP7硬件需求 3 2SIMATIC管理器 启动SIMATIC管理器SIMATIC管理器界面STEP7项目结构SIMATIC管理器自定义选项设置PG PC接口设置 1 启动SIMATIC管理器 启动SIMATIC管理器 2 STEP7项目结构 第1层 项目项目代表了自动化解决方案中的所有数据和程序的整体 它位于对象体系的最上层 第2层 子网 站SIMATIC300 400站用于存放硬件组态和模块参数等信息 站是组态硬件的起点 第3层和其他层 与上一层对象类型有关 3 3STEP7快速入门 3 3 1设计流程 3 3 2简单设计示例 3 3 1设计流程 3 3 2简单设计示例 电动机起停控制 PLC端子接线图使用向导创建STEP7项目手动创建STEP7项目插入S7 300工作站硬件组态编辑符号表程序编辑窗口在OB1中编辑LAD程序在OB1中编辑STL程序在OB1中编辑FBD程序 传统继电器控制电路 1 PLC端子接线 PLC端子接线图 2 使用项目向导创建STEP7项目 1 4 项目向导1 4 项目向导2 4 2 使用项目向导创建STEP7项目 2 4 2 使用项目向导创建STEP7项目 3 4 项目向导3 4 2 使用项目向导创建STEP7项目 4 4 完成项目创建 项目名 My Prj1 3 手动创建STEP7项目 1 2 新建项目窗口 3 手动创建STEP7项目 2 2 所创建的项目 项目名 My Prj2 4 插入S7 300工作站 在My Prj2项目内插入S7 300工作站 SIMATIC300 1 5 硬件组态 1 6 硬件组态窗口 5 硬件组态 2 6 插入0号导轨 0 UR 5 硬件组态 3 6 插入各种S7 300模块 5 硬件组态 4 6 设置CPU属性 5 硬件组态 5 6 设置数字量模块属性 5 硬件组态 6 6 编译硬件组态 完成后的窗口 系统自动创建程序文件夹 包含一个循环组织块OB1 6 编辑符号表 1 2 方法1 从LAD STL FBD编辑器打开符号表 6 编辑符号表 2 2 方法2 从SIMATIC管理器打开符号表 7 程序编辑窗口 8 在OB1中编辑LAD程序 1 2 设置组织块 OB 属性为LAD方式 8 在OB1中编辑LAD程序 2 2 编写梯形图 LAD 程序 3 4下载和调试程序 为了测试前面我们所完成的PLC设计项目 必须将程序和模块信息下载到PLC的CPU模块 要实现编程设备与PLC之间的数据传送 首先应正确安装PLC硬件模块 然后用编程电缆 如USB MPI电缆 PROFIBUS总线电缆 将PLC与PG PC连接起来 并打开PS307电源开关 下载程序及模块信息 1 下载程序及模块信息 1 2 具体步骤如下 启动SIMATICManager 并打开My prj2项目 单击仿真工具按钮 启动S7 PLCSIM仿真程序 将CPU工作模式开关切换到STOP模式 在项目窗口内选中要下载的工作站 执行菜单命令 PLC Downloa