西门子S7-300可编程控制器应用教程.ppt

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 返回首页 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 返回本章 用户迫切需要一种先进的自动控制装置 继电器控制系统 先进自动控制系统 返回本节 对先进自动控制装置提出设想 把计算机的功能完善 通用 灵活等优点和继电器控制系统的简单易懂 操作方便 价格便宜等优点结合起来 制成一种通用控制装置 把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化 采用面向控制过程 面向对象的语言编程 工业控制单板机 计算机 继电器控制系统先进控制装置 返回本节 可编程序逻辑控制器的产生美国数字设备公司 DEC 根据这一设想 于1969年研制成功了第一台可编程序控制器 由于当时主要用于顺序控制 只能进行逻辑运算 故称为可编程序逻辑控制器 ProgrammableLogicController PLC 返回本节 1 2PLC的定义和分类 PLC的定义经历 可编程逻辑控制器 PLC 可编程控制器 PC 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 返回本章 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 返回本节 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 返回本节 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 返回本章 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 返回本节 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 位数和精度可以根据用户要求选择 具有温度测量接口 直接连接各种热电阻或热电偶 返回本节 PLC的功能通信 联网功能 返回本节 PLC的功能人机界面功能 返回本节 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 STEP7 ProTool MPIcable 有MPI接口的PG或PC 返回本节 PLC的特点高可靠性丰富的I O接口模块采用模块化结构运行速度快功能完善编程简单 易于使用系统设计 安装 调试方便维修方便 维修工作量小总价格低 返回本节 1 4PLC的结构和工作过程 PLC的基本结构 返回本章 PLC的工作过程 返回本节 PLC的扫描过程 返回本节 PLC的I O系统 返回本节 第2章SIMATICS7 300系统特性 第1章SIMATICS7 300系统特性 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 8思考与练习 返回首页 2 1SIMATICS7 300系统结构 2 1 0SIMATICS7 300在S7家族中的定位 2 1 1S7 300系统组成 2 1 2S7 300系统结构 返回本章 2 1 0SIMATICS7 300在S7家族中的定位 中高端应用S7 400 编程设备STEP7软件通讯人机界面 多才多艺的通用型PLC面向系统解决方案销售额首屈一指 中低端应用S7 300 低端应用S7 200 返回本节 2 2 1中央处理单元 CPU 2 2 2电源单元 PS 2 2 3信号模板 SM 2 2 4接口模板 IM 2 2 5功能模板 FM 2 2 6通讯模板 CP 2 2 7特殊模板 SM374仿真器 占位模板DM370 返回本节 2 1 1S7 300系统组成 导轨 返回上级 系统背版总线 导轨 机架 S7 300模块 返回上级 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 返回上级 返回本节 典型系统结构 2 1 2S7 300系统结构 2 2S7 300CPU模块 返回本章 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 6种 标准型CPU 5种 革新型CPU 5种 户外型CPU 3种 故障安全型CPU 3种 特种型CPU 2种 返回本节 1 紧凑型CPU 1 2 CPU312C 带有集成的数字量输入和输出 并具有与过程相关的功能 比较适用于具有较高要求的小型应用 CPU运行时需要微存储卡 MMC CPU313C 带有集成的数字量和模拟量的输入和输出 并具有与过程相关的功能 能够满足对处理能力和响应时间要求较高的场合 CPU运行时需要微存储卡 MMC CPU313C 2PtP 带有集成的数字量输入和输出及一个RS422 485串口 并具有与过程相关的功能 能够满足处理量大 响应时间高的场合 CPU运行时需要微存储卡 MMC 返回上级 1 紧凑型CPU 2 2 CPU313C 2DP 带有集成的数字量输入和输出 以及PROFIBUSDP主 从接口 并具有与过程相关的功能 可以完成具有特殊功能的任务 可以连接标准I O设备 CPU运行时需要微存储卡MMC CPU314C 2PtP 带有集成的数字量和模拟量I O及一个RS422 485串口 并具有与过程相关的功能 能够满足对处理能力和响应时间要求较高的场合 CPU运行时需要微存储卡MMC CPU314C 2DP 带有集成的数字量和模拟量的输入和输出 以及PROFIBUSDP主 从接口 并具有与过程相关的功能 可以完成具有特殊功能的任务 可以连接单独的I O设备 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 2 标准型CPUCPU313 具有扩展程序存储区的低成本的CPU 比较适用于需要高速处理的小型设备 CPU314 可以进行高速处理以及中等规模的I O配置 用于安装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序 CPU315 具有中到大容量程序存储器 比较适用于大规模的I O配置 CPU315 2DP 具有中到大容量程序存储器和PROFIBUSDP主 接口 比较适用于大规模的I O配置或建立分布式I O系统 CPU316 2DP 具有大容量程序存储器和PROFIBUSDP主 从接 可进行大规模的I O配置 比较适用于具有分布式或集中式I O配置的工厂应用 返回上级 3 革新型CPU 1 2 CPU312 新型 是一款全集成自动化 TIA 的CPU 比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用 CPU运行时需要微存储卡MMC CPU314 新型 对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能 比较适用于对程序量中等要求的应用 CPU运行时需要微存储卡MMC CPU315 2DP 新型 具有中 大规模的程序存储容量和数据结构 如果需要可以使用SIMATIC功能工具 对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能 具有PROFIBUSDP主 从接口 可用于大规模的I O配置或建立分布式I O结构 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 3 革新型CPU 2 2 CPU317 2DP 具有大容量程序存储器 可用于要求很高的应用 能够满足系列化机床 特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统 与集中式I O和分布式I O一起 可用作生产线上的中央控制器 对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力 具有PROFIBUSDP主 从接口 可用于大规模的I O配置 可用于建立分布式I O结构 可选用SIMATIC工程工具 能够在基于组件的自动化中实现分布式智能系统 CPU运行时需要微存储卡MMC CPU318 2DP 具有大容量程序存储器和PROFIBUSDP主 从接口 可进行大规模的I O配置 比较适用于分布式I O结构 返回上级 4 户外型CPUCPU312IFM 具有紧凑式结构的户外型产品 内部带有集成的数字量I O 具有特殊功能和特殊功能的特殊输入 比较适用于恶劣环境下的小系统 CPU314IFM 具有紧凑式结构的户外型产品 内部带有集成的数字量I O 并具有扩展的特殊功能 具有特殊功能和特殊功能的特殊输入 比较适用于恶劣环境下且对响应时间和特殊功能有较高要求的系统 CPU314 户外型 具有高速处理时间和中等规模I O配置的CPU 比较适用于恶劣环境下 要求中等规模的程序量和中等规模的指令执行时间的系统 返回上级 5 故障安全型CPU 1 3 CPU315F 基于SIMATICCPUS7 300C 集成有PROFIBUSDP主 从接口 可以组态为一个故障安全型系统 满足安全运行的需要 使用带有PROFIBUS协议的PROFIBUSDP可实现与安全相关的通讯 利用ET200M和ET200S可以与故障安全的数字量模块连接 可以在自动化系统中运行与安全无关的标准模块 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 5 故障安全型CPU 2 3 CPU315F 2DP 基于SIMATICCPU315 2DP 集成有一个MPI接口 一个DP MPI接口 可以组态为一个故障安全型自动化系统 满足安全运行的需要 使用带有PROFIsafe协议的PROFIBUSDP可实现与安全无关的通讯 可以与故障安全型ET200SPROFIsafeI O模块进行分布式连接 可以与故障安全型ET200MI O模块进行集中式和分布式连接 标准模块的集中式和分布式使用 可满足与故障安全无关的应用 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 5 故障安全型CPU 3 3 CPU317F 2DP 具有大容量程序存储器 一个PROFIBUSDP主 从接口 一个DP主 从MPI接口 两个接口可用于集成故障安全模块 可以组态为一个故障安全型自动化系统 可满足安全运行的需要 可以与故障安全型ET200MI O模块进行集中式和分布式连接 与故障安全型ET200SPROFIsafeI O模块可进行分布式连接 标准模块的集中式和分布式使用 可满足与故障安全无关的应用 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 6 特种型CPU 1 2 CPU317T 2DP 除具有CPU317 2DP的全部功能外 增加了智能技术 运动控制功能 能够满足系列化机床 特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统 特别适用于同步运动序列 如与虚拟 实际主设备的耦合 减速器同步 凸轮盘或印刷点修正等 增加了本机I O 可实现快速技术功能 如凸轮切换 参考点探测等 增加了PROFBUSDP DRIVE 接口 可用来实现驱动部件的等时连接 与集中式I O和分布式I O一起 可用作生产线上的中央控制器 在PROFIBUSDP上 可实现基于组件的自动化分布式智能系统 返回上级 6 特种型CPU 2 2 CPU317 2PN DP 具有大容量程序存储器 可用于要求很高的应用 能够在PROFInet上实现基于组件的自动化分布式智能系统 借助PROFInet代理 可用于基于部件的自动化 CBA 中的PROFIBUSDP智能设备 借助集成的PROFInetI O控制器 可用在PROFInet上运行分布式I O 能够满足系列化机床 特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统 与集中式I O和分布式I O一起 可用作生产线上的中央控制器 可用于大规模的I O配置 建立分布式I O结构 对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力 组合了MPI PROFIBUSDP主 从接口 可选用SIMATIC工程工具 CPU运行时需要微存储卡MMC 返回上级 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 返回本节 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 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 返回本章 S7 300的信号模块 1数字量输入模块数字量输入模块SM321有四种 直流16点输入直流32点输入交流16点输入交流8点输入模块图5 10 图5 12所示为直流32点输入和交流16点输入对应的端子连接及电气原理图 图5 10数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图 图5 12数字量输入模块SM321端子连接及电气原理图 2数字量输出模块 数字量输出模块SM322将内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平 可直接驱动电磁阀 接触器 小型电动机 灯等设备 晶体管输出模块只能带直流负载 属于直流输出模块可控硅输出方式属于交流输出模块继电器输出方式属于交直流两用输出模块从响应速度上看 晶体管响应最快 继电器响应最慢 从安全隔离效果及应用灵活性角度来看 以继电器触点输出型最佳 数字量输出模块SM322 16继电器 数字量输出模块SM322 16可控硅 数字量输出模块SM322 32晶体管 表2 10数字量输出模块SM322技术特性 3数字量输入 输出模块SM323模块有两种类型 8DI 8DO 带有8个共地输入端和8个共地输出端16DI 16DO 8点为一组 8点一个共地输入端和1个共地输出端 4模拟量输入模块 模拟量模块的工作过程 1 模拟量值的表示方法S7 300的CPU用16位的二进制补码表示模拟量值 其中最高位为符号位S 0 表示正值 1 表示负值被测值的精度可以调整 取决于模拟量模块的性能和它的设定参数 2 模拟量输入模块SM331有三种规格型号 8AI l2位 2AI l2位和8AI l6位模块 可直接输入标准电压 电流 电阻 热电偶等信号 模拟输入量转换后的表示方法 3 模拟量输入模块SM331概述SM331主要由多路转换开关 A D转换器 补偿电路 恒流源 光电隔离部件 逻辑电路等组成 A D转换器采用积分法 被测量的精度是积分时间的函数 即积分时间越长 被测值的精度越高 SM331可选积分时间 2 5ms 16 7ms 20ms和l00ms 相对应的精度为9 12 12和14位 4 模拟量输入模块测量范围的设定通用型AI模块带有量程卡 可选择输入信号的种类每2个通道一组 量程卡只能按组设置 量程卡选择要和STEP7硬件组态相对应 量程卡一定要正确设置 否则会损坏模块 图2 13量程卡 5 传感器 变送器简介变送器 分2线制 4线制 压力测量 差压 微压变送器流量测量 流量变送器温度测量 热电偶 无需转换 mV信号 非线性需软件补偿 有R K S型 需要加冷端补偿得到实际值热电阻 无需转换 电阻信号 非线性需软件补偿 有PT100 CU10 Ni100 有3线 4线制其它变送器 液位变送器 氧量变送器 电压变送器 电流变送器 功率变送器 温湿度变送器等 执行器 变频器 电动调节门 电液执行器 一般接受4 20mA 0 10mA 0 5V 0 10V标准信号信号标准 电气量 0 10mA 4 20mA 0 5V 1 5V 0 10V 10V非电气量 mV2线制变送器 需要外部 模块 提供电源4线制变送器 本身自带电源 不需要额外提供电源 热电阻 如Ptl00 与输入模块的4线制连接原理 由IC 和IC 将恒定电流送到热电阻 测量M 和M 两端电压得到电阻值 查表即可得到温度值 4线制测量精度最高 也可采用3线制 则需将M 和IC 短接即可 6模拟量输出模块SM332模拟量输出模块SM332有三种规格型号 4AO l2位模块 4通道的12位模拟量输出2AO 12位模块 2通道的12位模拟量输出4AO l6位模块 4通道的16位模拟量输出1 SM332与负载 执行装置的连接SM332可以输出电压 也可以输出电流 在输出电压时 可以采用2线制回路和4线回路两种方式与负载相连 采用4线回路能获得比较高的输出精度 图5 22通过4线回路将负载与隔离的模出模块相连 QV 模拟量输出电压S 探测器导线正S 探测器导线负MANA 模拟电路的参考电压RL 负载阻抗L 24VDC电源端子M 接地端子 7模拟量I O模块SM334SM334有两种规格 4模入 2模出 输入 输出精度为8位4模入 2模出 输入 输出精度为12位SM334输入测量范围为0 10V或4 20mA 输出范围为0 10V或4 20mA 它的I O测量范围的选择是通过恰当的接线而不是通过组态软件编程设定的 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 返回本节 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 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 返回上级 SM374仿真模块的操作面板 4 仿真模块 DO 返回上级 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 返回本节 AI8 13位模拟量输入模块 1 模拟量输入模块 AI 返回上级 AO4 12位模拟量输出模块 2 模拟量输出模块 AO 返回上级 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 返回上级 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 返回本节 1 隔离传感器连接带隔离的AI 返回上级 2 隔离传感器连接不带隔离的AI 返回上级 3 非隔离的传感器连接带隔离的AI 返回上级 4 非隔离的传感器连接不带隔离的AI 返回上级 5 连接电压传感器至带隔离的AI 返回上级 6 连接2线变送器至带隔离的AI 返回上级 7 连接从L 供电的2线变送器至带隔离的AI 返回上级 8 连接4线变送器至带隔离的AI 返回上级 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 返回本节 1 热敏电阻与隔离AI之间的2线连接 返回上级 2 热敏电阻与隔离AI之间的3线连接 返回上级 3 热敏电阻与AI8 RTD之间的3线连接 返回上级 4 热敏电阻与隔离AI之间的4线连接 返回上级 5 热敏电阻与AI8 13位之间的2线连接 返回上级 6 热敏电阻与AI8 13位之间的3线连接 返回上级 7 热敏电阻与AI8 13位之间的4线连接 返回上级 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 返回本节 1 使用内部补偿的热电偶连接带隔离的AI 返回上级 2 通过补偿盒将热电偶连接到带隔离的AI 返回上级 3 通过参考结将热电偶连接到AI8xTC 返回上级 4 使用热敏电阻连接带外部补偿的热电偶 返回上级 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 返回本节 1 电压输出型隔离模块的4线制连接 返回上级 2 电压输出型非隔离模块的2线制连接 返回上级 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 返回本节 1 电流输出型隔离模块的2线制连接 返回上级 2 电流输出型非隔离模块的2线制连接 返回上级 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 返回本章 电源模块PS307电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源 必须置于1号机架的位置 PS307是西门子公司为S7 300专配的24VDC电源 电源模块将120 230V交流电压或者24 48 72 96 110V直流电压转换为PLC所需要的24V直流工作电压PS307系列模块输出额定电流为 2A 5A 10A三种 PS307可安装在S7 300的专用导轨上 除了给S7 300CPU供电外 也可给I O模块提供负载电源 PS30710A模块端子接线图 结构 110 230V AC 电源通过整流后转换为直流电源 在控制电路控制开关管的高频工作下 将直流电源变为高频的交变电流 通过开关变压器后 在次级产生高频的24V电压 再经过整流变为24V直流电源 供给PLC工作 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 返回本章 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 返回本章 特殊功能模块 FM FM350 1 FM350 2计数器模板FM351用于快速 慢速驱动的定位模板FM353用于步进电机的定位模板FM354用于侍服电机的定位模板FM357 2定位和连续通道控制模板SM338超声波位置探测模板SM338SSI位置探测模板FM352电子凸轮控制器FM352 5高速布尔运算处理器FM355PID模板FM355 2温度PID控制模板 返回本节 2 7SIMATICS7 300的硬件组态 返回本章 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 返回本节 2 单机架组态 返回本节 3 多机架组态 返回本节 4 S7 300数字量模块地址的确定 返回本节 5 S7 300模拟量模块地址的确定 返回本节 6 S7 300数字量模块位地址的确定 返回本节 2 8思考与练习 一 填空题1 S7 300PLC一个机架最多可安装 个信号模块 最多可扩展 个机架 机架之间的通讯距离最大不超过 最大数字量I O点数 支持的可保持定时器最多为 个 计数器最多为 个 2 确定机架0的6号槽上SM323DI8 DO8的地址范围 以及 号槽上SM334AI4 AO2的地址范围 3 高速 大功率的交流负载 应选用 输出的输出接口电路 4 PLC的位元件采用 制进行编号 其它所有软元件均采用 制进行编号 返回本章 二 思考题1 SIMATICS7 300MPI接口有何用途 2 数字量输入模块的接口电路有哪几种形式 输出接口电路有哪几种形式 3 PLC的工作方式有几种 如何改变PLC的工作方式 4 PLC数字量输出模块若按负载使用的电源分类 可有哪几种输出模块 若按输出的开关器件分类 可有哪几种输出方式 如何选用PLC输出类型 5 PLC中的 软继电器 与实际继电器相比 有哪些特点 6 何谓通道和通道号 PC的通道分哪几类 返回本节 第3章STEP7使用初步 第3章STEP7使用初步 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 返回首页 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 返回本章 3 1 1STEP7操作系统需求 或 返回本节 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 返回本节 选择安装语言及安装程序 3 1 3STEP7的安装 1 8 返回本节 自定义安装方式 3 1 3STEP7的安装 2 8 返回上级 提示安装授权 3 1 3STEP7的安装 3 8 返回上级 PG PC接口设置 存储卡参数设置 3 1 3STEP7的安装 4 8 返回上级 授权管理 安装完成后 在Windows的开始菜单中找到 SIMATIC LicenseManagement AutomationLicenseManager 启动AutomationLicenseManager 3 1 3STEP7的安装 5 8 返回上级 已经安装的STEP7软件 3 1 3STEP7的安装 6 8 返回上级 已经授权的STEP7软件 3 1 3STEP7的安装 7 8 返回上级 STEP7硬件目录更新设置 3 1 3STEP7的安装 8 8 返回上级 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 返回本章 1 启动SIMATIC管理器 启动SIMATIC管理器 返回本节 2 SIMATIC管理器界面 返回本节 3 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 返回本节 4 SIMATIC管理器自定义选项设置 1 2 设置常规选项 返回本节 4 SIMATIC管理器自定义选项设置 2 2 设置语言 返回上级 设置选项 启动设置界面 5 PG PC接口设置 1 3 返回本节 设置接口属性 5 PG PC接口设置 2 3 返回上级 5 PG PC接口设置 3 3 安装 卸载接口 返回上级 3 3STEP7快速入门 3 3 1设计流程 3 3 2简单设计示例 返回本章 3 3 1设计流程 返回本节 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 返回本节 传统继电器控制电路 1 PLC端子接线 PLC端子接线图 返回上级 2 使用项目向导创建STEP7项目 1 4 项目向导1 4 返回上级 项目向导2 4 2 使用项目向导创建STEP7项目 2 4 返回上级 2 使用项目向导创建STEP7项目 3 4 项目向导3 4 返回上级 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 返回上级 3 手动创建STEP7项目 1 2 新建项目窗口 返回上级 3 手动创建STEP7项目 2 2 所创建的项目 项目名 My Prj2 返回上级 4 插入S7 300工作站 在My Prj2项目内插入S7 300工作站 SIMATIC300 1 返回上级 5 硬件组态 1 6 硬件组态窗口 返回上级 5 硬件组态 2 6 插入0号导轨 0 UR 返回上级 5 硬件组态 3 6 插入各种S7 300模块 返回上级 5 硬件组态 4 6 设置CPU属性 返回上级 5 硬件组态 5 6 设置数字量模块属性 返回上级 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 返回上级 6 编辑符号表 1 2 方法1 从LAD STL FBD编辑器打开符号表 返回上级 6 编辑符号表 2 2 方法2 从SIMATIC管理器打开符号表 返回上级 7 程序编辑窗口 返回上级 8 在OB1中编辑LAD程序 1 2 设置组织块 OB 属性为LAD方式 返回上级 8 在OB1中编辑LAD程序 2 2 编写梯形图 LAD 程序 返回上级 9 在OB1中编辑STL程序 编写语句表 STL 程序 返回上级 10 在OB1中编辑FBD程序 编写功能块图 FBD 程序 返回上级 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用S7 PLCSIM调试程序 返回本章 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 Download 或单击鼠标右键执行快捷菜单命令 PLC Download 将整个S7 300站下载到PLC 返回本节 1 下载程序及模块信息 2 2 启动仿真工具S7 PLCSIM 返回上级 2 用S7 PLCSIM调试程序 1 3 插入仿真变量 返回本节 2 用S7 PLCSIM调试程序 2 3 激活监视状态 返回上级 2 用S7 PLCSIM调试程序 3 3 程序的运行状态 返回上级 第4章S7 300编程语言与指令系统 4 1STEP7编程语言 4 2数据类型 4 3S7 300指令基础 4 4位逻辑指令 4 5定时器与计数器指令 4 6数字指令 4 7控制指令 4 8思考与练习 返回首页 4 1STEP7编程语言 STEP7是S7 300 400系列PLC应用设计软件包 所支持的PLC编程语言非常丰富 该软件的标准版支持STL 语句表 LAD 梯形图 及FBD 功能块图 3种基本编程语言 并且在STEP7中可以相互转换 专业版附加对GRAPH 顺序功能图 SCL 结构化控制语言 HiGraph 图形编程语言 CFC 连续功能图 等编程语言的支持 不同的编程语言可供不同知识背景的人员采用 返回本章 STL 语句表 STL 语句表 是一种类似于计算机汇编语言的一种文本编程语言 由多条语句组成一个程序段 语句表可供习惯汇编语言的用户使用 在运行时间和要求的存储空间方面最优 在设计通信 数学运算等高级应用程序时建议使用语句表 返回本节 LAD 梯形图 LAD 梯形图 是一种图形语言 比较形象直观 容易掌握 用得最多 堪称用户第一编程语言 梯形图与继电器控制电路图的表达方式极为相似 适合于熟悉继电器控制电路的用户使用 特别适用于数字量逻辑控制 返回本节 FBD 功能块图 FBD 功能块图 使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑 一些复杂的功能用指令框表示 FBD比较适合于有数字电路基础的编程人员使用 返回本节 GRAPH 顺序控制 GRAPH类似于解决问题的流程图 适用于顺序控制的编程 利用S7 GRAPH编程语言 可以清楚快速地组织和编写S7PLC系统的顺序控制程序 它根据功能将控制任务分解为若干步 其顺序用图形方式显示出来并且可形成图形和文本方式的文件 返回本节 HiGraph 图形编程语言 S7 Higraph允许用状态图描述生产过程 将自动控制下的机器或系统分成若干个功能单元 并为每个单元生成状态图 然后利用信息通讯将功能单元组合在一起形成完整的系统 返回本节 SCL 结构化控制语言 S7 SCL StructuredControlLanguage 结构控制语言 是一种类似于PASCAL的高级文本编辑语言 用于S7 300 400和C7的编程 可以简化数学计算 数据管理和组织工作 S7 SCL具有PLC公开的基本标准认证 符合IEC1131 3 结构化文本 标准 返回本节 CFC 连续功能图 利用工程工具CFC ContinuousFunctionChart 连续功能图 可以通过绘制工艺设计图来生成SIMATICS7和SIMATICM7的控制程序 该方法类似于PLC的FBD编程语言 在这种图形编程方法中 块被安放在一种绘图板上并且相互连接 利用CFC用户可以快速 容易地将工艺设计图转化为完整的可执行程序 返回本节 4 2数据类型 数据类型决定数据的属性 在STEP7中 数据类型分为三大类 4 2 1基本数据类型 4 2 2复杂数据类型 4 2 3参数类型 返回本章 4 2 1基本数据类型 返回本节 4 2 2复杂数据类型 数组 ARRAY 结构 STRUCT 字符串 STRING 日期和时间 DATE AND TIME 用户定义的数据类型 UDT 功能块类型 FB SFB 返回本节 1 数组 ARRAY 数组是由一组同一类型的数据组合在一起而形成的复杂数据类型 数组的维数最大可以到6维 数组中的元素可以是基本数据类型或者复杂数据类型中的任一数据类型 Array类型除外 即数组类型不可以嵌套 数组中每一维的下标取值范围是 32768 32767 要求下标的下限必须小于下标的上限 返回上级 2 结构 STRUCT 结构是由一组不同类型 结构的元素可以是基本的或复杂的数据类型 的数据组合在一起而形成的复杂数据类型 结构通常用来定义一组相关的数据 例如电机的一组数据可以按如下方式定义 返回上级 3 字符串 STRING 字符串是最多有254个字符 CHAR 的一维数组 最大长度为256个字节 其中前两个字节用来存储字符串的长度信息 字符串常量用单引号括起来 例如 返回上级 4 日期和时间 DATE AND TIME 用于存储年 月 日 时 分 秒 毫秒和星期 占用8个字节 用BCD格式保存 星期天的代码为1 1 6的代码为2 7 例如 返回上级 5 用户定义的数据类型 UDT 用户定义数据类型表示自定义的结构 存放在UDT块中 UDT1 UDT65535 在另一个数据类型中作为一个数据类型 模板 当输入数据块时 如果需要输入几个相同的结构 利用UDT可以节省输入时间 6 功能块类型 FB SFB 这种数据类型仅可以在FB的静态变量区定义 用于实现多背景DB 返回上级 4 2 3参数数据类型 参数类型是一种用于逻辑块 FB FC 之间传递参数的数据类型 主要有以下几种 1 TIMER 定时器 和COUNTER 计数器 2 BLOCK 块 指定一个块用作输入和输出 实参应为同类型的块 3 POINTER 指针 6字节指针类型 用来传递DB的块号和数据地址 3 ANY 10字节指针类型 用来传递DB块号 数据地址 数据数量以及数据类型 返回本节 4 3S7 300指令基础 指令是程序的最小独立单位 用户程序是由若干条顺序排列的指令构成 指令一般由操作码和操作数组成 其中的操作码代表指令所要完成的具体操作 功能 操作数则是该指令操作或运算的对象 4 3 1PLC用户存储区的分类及功能 4 3 2指令操作数 4 3 3寻址方式 4 3 4状态字 返回本章 4 3 1PLC用户存储区的分类及功能 1 2 返回本节 4 3 1PLC用户存储区的分类及功能 2 2 返回上级 4 3 2指令操作数 指令操作数 又称编程元件 一般在用户存储区中 操作数由操作标识符和参数组成 操作标识符由主标识符和辅助标识符组成 主标识符用来指定操作数所使用的存储区类型 辅助标识符则用来指定操作数的单位 如 位 字节 字 双字等 主标识符有 I 输入过程映像寄存器 Q 输出过程映像寄存器 M 位存储器 PI 外部输入寄存器 PQ 外部输出寄存器 T 定时器 C 计数器 DB 数据块寄存器 和L 本地数据寄存器 辅助标识符有 X 位 B 字节 W 字或2B D 2DW或4B 返回本节 4 3 3寻址方式 所谓寻址方式就是指令执行时获取操作数的方式 可以直接或间接方式给出操作数 S7 300有4种寻址方式 立即寻址存储器直接寻址存储器间接寻址寄存器间接寻址 返回本节 1 立即寻址 立即寻址是对常数或常量的寻址方式 其特点是操作数直接表示在指令中 或以惟一形式隐含在指令中 下面各条指令操作数均采用了立即寻址方式 其中 后面的内容为指令的注释部分 对指令没有任何影响 返回上级 2 存储器直接寻址 存储器直接寻址 简称直接寻址 该寻址方式在指令中直接给出操作数的存储单元地址 存储单元地址可用符号地址 如SB1 KM等 或绝对地址 如I0 0 Q4 1等 下面各条指令操作数均采用了直接寻址方式 返回上级 3 存储器间接寻址 1 3 存储器间接寻址 简称间接寻址 该寻址方式在指令中以存储器的形式给出操作数所在存储器单元的地址 也就是说该存储器的内容是操作数所在存储器单元的地址 该存储器一般称为地址指针 在指令中需写在方括号 内 地址指针可以是字或双字 对于地址范围小于65535的存储器可以用字指针 对于其他存储器则要使用双字指针 返回上级 4 存储器间接寻址 2 3 例4 3 1 存储器间接寻址的单字格式的指针寻址 返回上级 4 存储器间接寻址 3 3 存储器间接寻址的双字指针的格式如图所示 例4 3 2 存储器间接寻址的双字格式的指针寻址 返回上级 5 寄存器间接寻址 1 4 寄存器间接寻址 简称寄存器寻址 该寻址方式在指令中通过地址寄存器和偏移量间接获取操作数 其中的地址寄存器及偏移量必须写在方括号 内 在S7 300中有两个地址寄存器AR1和AR2 用地址寄存器的内容加上偏移量形成地址指针 并指向操作数所在的存储器单元 地址寄存器的地址指针有两种格式 其长度均为双字 指针格式如图所示 返回上级 5 寄存器间接寻址 2 4 第一种地址指针格式适用于在确定的存储区内寻址 即区内寄存器间接寻址 例4 3 3 区内寄存器间接寻址 返回上级 5 寄存器间接寻址 3 4 第二种地址指针格式适用于区域间寄存器间接寻址 例4 3 4 区域间寄存器间接寻址 返回上级 5 寄存器间接寻址 4 4 第一种地址指针格式包括被寻址数据所在存储单元地址的字节编号和位编号 至于对哪个存储区寻址 则必须在指令中明确给出 这种格式适用于在确定的存储区内寻址 即区内寄存器间接寻址 第二种地址指针格式包含了数据所在存储区的说明位 存储区域标识位 可通过改变标识位实现跨区域寻址 区域标识由位26 24确定 这种指针格式适用于区域间寄存器间接寻址 返回上级 4 3 4状态字 状态字用于表示CPU执行指令时所具有的状态信息 首位检测位 FC 逻辑操作结果 RLO 状态位 STA 或位 OR 溢出位 OV 溢出状态保持位 OS 条件码1 CC1 和条件码0 CC0 二进制结果位 BR 返回本节 4 4位逻辑指令 位逻辑指令处理的对象为二进制位信号 位逻辑指令扫描信号状态 1 和 0 位 并根据布尔逻辑对它们进行组合 所产生的结果 1 或 0 称为逻辑运算结果 存储在状态字的 RLO 中 4 4 1触点与线圈 4 4 2基本逻辑指令 4 4 3置位和复位指令 4 4 4RS和SR触发器 4 4 5跳变沿检测指令 返回本章 4 4 1触点与线圈 在LAD 梯形图 程序中 通常使用类似继电器控制电路中的触点符号及线圈符号来表示PLC的位元件 被扫描的操作数 用绝对地址或符号地址表示 则标注在触点符号的上方 如图所示 返回本节 1 常开触点 对于常开触点 动合触点 则对 1 扫描相应操作数 在PLC中规定 若操作数是 1 则常开触点 动作 即认为是 闭合 的 若操作数是 0 则常开触点 复位 即触点仍处于打开的状态 常开触点所使用的操作数是 I Q M L D T C 返回上级 2 常闭触点 常闭触点 动断触点 则对 0 扫描相应操作数 在PLC中规定 若操作数是 1 则常闭触点 动作 即触点 断开 若操作数是 0 则常闭触点 复位 即触点仍保持闭合 常闭触点所使用的操作数是 I Q M L D T C 返回上级 3 输出线圈 赋值指令 输出线圈与继电器控制电路中的线圈一样 如果有电流 信号流 流过线圈 RLO 1 则被驱动的操作数置 1 如果没有电流流过线圈 RLO