西门子_培训课件S7-300

培训类别 高技能培训 S7 300PLC及应用 M 要求 自动传输 灌装 计数 课题一 PLC的基础理论 问题二 PLC的选用原则 问题三 S7 300概述 问题四 S7 300的CPU模块 问题一 PLC的基本概念 问题五 S7 300安装 问题三 S7 300概述 S7 300是德国西门子公司生产的可编程序控制器 PLC 系列产品之一 其模块化结构 易于实现分布式的配置以及性价比高 电磁兼容性强 抗震动冲击性能好 使其在广泛的工业控制领域中 成为一种既经济又切合实际的解决方案 一 特性 针对低性能要求的模块化中小控制系统 可配不同档次的CPU 可选择不同类型的扩展模块 可以扩展多达32个模块 模块内集成背板总线 网络连接 多点接口 MPI PROFIBUS或 工业以太网 通过编程器PG访问所有的模块 无插槽限制 借助于 HWConfig 工具可以进行组态和设置参数 二 特点 循环周期短 处理速度高 指令集功能强大 包含350多条指令 可用于复杂功能 产品设计紧凑 可用于空间有限的场合 模块化结构 设计更加灵活 有不同性能档次的CPU模块可供选用 功能模块和I O模块可选择 有可在露天恶劣条件下使用的模块类型 三 编程工具使用STEP7软件对S7 300进行编程 STEP7包含了自动化项目从项目的启动 实施到测试以及服务每一个阶段所需的全部功能 STEP7中的编程语言1 顺序功能图2 梯形图3 语句表4 功能块图5 结构文本 四 安装一个S7系统的步骤 S7 300PLC 1 导轨 Rail S7 300的模块机架 起物理支撑作用 无背板总线 2 电源模块 PS 将市电电压 AC120 230V 转换为DC24V 为CPU和24V直流负载电路 信号模块 传感器 执行器等 提供直流电源 输出电流有2A 5A 10A三种 正常 绿色LED灯亮 过载 绿色LED灯闪 短路 绿色LED灯暗 电压跌落 短路消失后自动恢复 电压波动范围 5 六 S7 300系统的组成部件 PS307电源模块PS307是西门子公司为S7 300专配的24VDC电源 PS307系列模块除输出额定电流不同外 有2A 5A 10A三种 其工作原理和各种参数都相同 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 3 CPU模块 各种CPU有不同的性能 例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入 输出点 有的CPU集成有PROFIBUS DP等通信接口 CPU前面板上有状态故障指示灯 模式开关 24V电源端子 电池盒与存储器模块盒 有的CPU没有 4 信号模块 SM 信号模块是数字量输入 输出模块和模拟量输入 输出模块的总称 它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号相匹配 数字量输入模块 SM321系列 24VDC 120 230VAC 数字量输出模块 SM322系列 继电器型 晶体管型 可控硅型 模拟量输入模块 SM331系列 电压 电流 电阻 热电偶 模拟量输出模块 SM332系列 电压 电流功能使不同级的过程信号电平和S7 300的内部信号电平相匹配 5 功能模块 FM 功能模块主要用于对时间要求苛刻 存储器容量要求较大的过程信号处理任务 计数 计数器模块定位 快速 慢速进给驱动位置控制模块 电子凸轮控制器模块 步进电动机定位模块 伺服电动机定位模块等闭环控制 闭环控制模块工业标识系统 接口模块 称重模块 位置输入模块 超声波位置解码器等 6 接口模块 IM 接口模块用于多机架配置时连接主机架 CR 和扩展机架 ER S7 300通过分布式的主机架和3个扩展机架 最多可以配置32个信号模块 功能模块和通信处理器 连接 IMS360发送 IMR361接收 对于双层组态 常用硬连线的IM365接口模块距离 采用IM365 两层机架 电缆最大长度可达1米 采用IM360 361 多层机架 机架之间电缆最大长度10米 7 通讯处理器 CP 扩展中央处理单元的通讯任务 提供以下的连网能力 点到点连接PROFIBUS工业以太网8 附件总线连接器和前连接器 七 S7 300的系统结构 S7 300采用紧凑的 无槽位限制的模块结构 电源模块 PS CPU 信号模块 SM 功能模块 FM 接口模块 IM 和通信处理器 CP 都安装在导轨上 导轨是一种专用的金属机架 只需将模块钩在DIN标准的安装导轨上 然后用螺栓锁紧就可以了 有多种不同长度规格的导轨供用户选择 电源模块总是安装在机架的最左边 CPU模块紧靠电源模块 如果有接口模块 它放在CPU模块的右侧 S7 300用背板总线将除电源模块之外的各个模块连接起来 背板总线集成在模块上 模块通过U形总线连接器相连 每个模块都有一个总线连接器 后者插在各模块的背后 安装时先将总线连接器插在CPU模块上 并固定在导轨上 然后依次装入各个模块 S7 300的系统结构 外部接线接在信号模块和功能模块的前连接器的端子上 前连接器用插接的方式安装在模块前门后面的凹槽中 前连接器与模块是分开订货的 S7 300的电源模块通过电源连接器或导线与CPU模块相连 为CPU模块提供DC24V电源 PS307电源模块还有一些端子可以为信号模块提供24V电源 问题四 S7 300的CPU模块 S7 300有20种不同型号的CPU 分别适用于不同等级的控制要求 有的CPU集成了数字量I O 有的同时集成了数字量I O和模拟量I O CPU模块面板上有状态和故障指示灯LED 模式选择开关和通信接口 大多数CPU还有后备电池盒 存储器插槽可以插入多达数兆字节的FlashEPROM微存储器卡 简称MMC卡 用于掉电后程序和数据的保存 一 状态和故障显示LEDSF 红色 系统错误 编程错误或从有诊断功能模板来的故障 BF 或BATF红色 电池故障 电池电压低或没有电池时亮 DC5V 绿色 CPU和S7 300总线的5V电源电压正常时亮 提供给背板总线 FRCE 黄色 至少有一个I O接口被强制时亮 RUN 绿色 CPU启动时闪亮 2Hz 运行时常亮STOP 黄色 CPU在STOP HOLD状态或重新启动时常亮 当要求存储器复位时以0 5Hz的频率闪烁 正在执行存储器复位时以2Hz的频率闪烁 二 CPU的功能执行用户程序 为S7背板总线提供5V电源 在MPI网络中 通过MPI 多点接口 与其他MPI网络节点进行通信 三 CPU的运行模式CPU有四种工作模式 STOP 停机 STARTIP 启动 RUN 运行 HOLD 保持 在所有的模式中 都可以通过MPI接口与其他设备通信 STOP模式 CPU模块通电后自动进入STOP模式 在该模式不执行用户程序 程序被终止 RUN模式 执行用户程序 刷新输入和输出 处理中断和故障信息服务 HOLD模式 在起动和RUN模式执行程序时遇到调试用断点 用户程序的执行被挂起 暂停 定时器被冻结 STARTUP模式 启动模式 可以用钥匙开关或编程软件启动CPU 如果钥匙开关在RUN或RNU P位置 通电时自动进入启动模式 四 CPU的模式选择开关有的CPU的模式选择开关是一种钥匙开关 操作时需要插入钥匙 用来设置CPU当前的运行方式 钥匙拔出后 就不能改变操作方式 这样可以防止未经授权的人员非法删除或改写用户程序 RUN P 运行 编程状态 可读写存储器 在此位置不可以拔出钥匙开关 RUN 运行状态 只可读存储器 不可以修改用户程序 在此位置可以取出钥匙开关 STOP 停止运行状态 可修改程序 在此位置可以取出钥匙开关 MRES 清存储器 此位置钥匙开关不能保持 松手时开关将自动返回STOP位置 MRES 将钥匙开关从STOP状态扳到MRES位置 可复位存储器 使CPU回到初始状态 工作存储器 RAM装载存储器中的用户程序和地址区被清除 全部存储器位 定时器 计数器和数据块均被删除 即复位为0 包括有保持功能的数据 如果有快闪存储器卡 CPU在复位后将它里面的用户程序和系统参数复制到工作存储区 存储卡被取掉或插入时 CPU发出系统复位请求 STOPLED以0 5Hz的频率闪动 此时应将模式选择开关扳到MRES位置 执行复位操作 用钥匙开关执行存储器复位的方法 1 合上电源开关2 把钥匙开关转到STOP位置3 把钥匙开关转到MRES位置 存储器复位 并保持在这个位置直到STOP指示灯慢闪两次 约3秒 4 把钥匙开关转回STOP位置 然后在1秒钟内再转到MRES 直到STOP指示灯快闪 当CPU要求复位时 就进行一次存储器复位 也可用编程器进行存储器复位 五 微存储器卡FlashEPROM微存储卡 MMC 用于在断电时保存用户程序和某些数据 它可以扩展CPU的存储器容量 也可以将有些CPU的操作系统保存在MMC中 这对于操作系统的升级是非常方便的 MMC用作装载存储器或便携式保存媒体 MMC的读写直接在CPU内进行 不需要专用的编程器 由于CPU31xC没有安装集成的装载存储器 在使用CPU时必须插入MMC CPU与MMC是分开订货的 如果在写访问过程中拆下SIMATIC微存储卡 卡中的数据会被破坏 在这种情况下 必须将MMC插入CPU中并删除它 或在CPU中格式化存储卡 只有在断电状态或CPU处于STOP状态时 才能取下存储卡 六 通信接口所有的CPU模块都有一个多点接口MPI 有的CPU模块一个一MPI和一个PROFIBUS DP接口 有的CPU模块有一个MPI DP接口和一个DP接口 MPI用于PLC与其他西门子PLC PG PC 编程器或个人计算机 OP 操作员接口 通过MPI网络的通信 PROFIBUS DP用于与其他西门子带DP接口的PLC PG PC OP和其他DP主站和从站通信 传输速率最高12Mbit s 七 电池盒电池盒是安装锂电池的盒子 在PLC断电时 锂电池用来保证实时钟的正常运行 并可以在RAM中保存用户程序和更多的数据 保存的时间为1年 有的低端CPU 如312FM与313 因为没有实时钟 因此没有配备锂电池 八 电源接线端子电源模块上的L1 N端子接AC220V电源 接地端子和M端子一般用短路片短接后接地 机架的导轨应接地 电源模块上的L 和M端子分别是DC24V输出电压的正 负极 用专用的电源连接器连接电源模块和CPU模块的L 和M端子 九 实时钟与运行时间计数器CPU312IFM与CPU313因为没有锂电池 只有软件实时钟 PLC断电时停止计时 恢复供电后从断电瞬时的时刻开始计时 有后备锂电池的CPU有硬件实时钟 右以在PLC电源断电时继续运行 运行小时计数器的计数范围为0 32767h 十 存储器存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器 系统程序相当于个人计算机的操作系统 由PLC生产厂家设计并固化在ROM 只读存储器 中 用户不能读取 用户程序由用户设计 它使PLC能完成用户要求的特定功能 用户程序存储器的容量以字 16位二进制数 为单位 PLC使用以下几种物理存储器 1 随机存取存储器 RAM 用户可以用编程装置将用户程序读出或写入RAM 电源中断后信息将丢失 RAM的工作速度高 价格便宜 改写方便 在中断PLC的外部电源后 右用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据 需要更换锂电池时 由PLC发出信号 通知用户 现在部分PLC仍用RAM来储存用户程序 2 只读存储器 ROM ROM的内容就发出 不能写入 电源消失后仍能保存储存的内容 ROM一般用来存放PLC的系统程序 3 快闪存储器和EEPROM快闪存储器 FlashEPROM 简称为FEPROM 可电擦除可编程的只读存储器的简称为EEPROM 它们兼有ROM和RAM的特点 只是写入信息的时间较长 它们用来存放用户程序和需要长期保存的重要数据 S7 300的电流耗量和功率损耗S7 300模块使用的电源由S7 300背板总线提供 一些模块还需从外部负载电源供电 在组建S7 300应用系统时 考虑每块模块的电流耗量和功率损耗是非常必要的 表1列出了在24V直流负载电源情况下 各种S7 300模块的电流耗量 功率损耗以及从24V负载电源吸取的电流 表2列出了在120 230VAC负载电源下 模块的电流耗量和功率损耗 表1 S7 300模块的电流耗量和功率损耗 24VDC负载电源 表2 S7 300模块的电流耗量和功率损耗 120 230VAC负载电源 一个实际的S7 300PLC系统 确定所有的模块后 要选择合适的电源模块 所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块 所有I O模块 各种智能模块等总消耗功率之和 并且要留有30 左右的裕量 当同一电源模块既要为主机单元又要为扩展单元供电时 从主机单元到最远一个扩展单元的线路压降必须小于0 25V 例如 一个S7 300PLC系统由下面的模块组成 1块中央处理单元CPU3142块数字量输入模块SM321 16 24Vl块继电器输出模块SM322 8 230VACl块数字量输出模块SM322 16 24VDCl块模拟量输入模块SM331 8 12位2块模拟量输出模块SM332 4 12位各模块从S7 300背板总线吸取的电流 2 25 40 70 60 2 60 340mA各模块从24V负载电源吸取的电流 1000 2 1 75 100 200 2 240 1857mA各模块的功率损耗 8 2 3 5 2 2 4 9 1 3 2 3 29 4W 从上面计算可知 信号模块从S7 300背板总线吸取的总电流是340mA 没有超过CPU314提供的1 2A电流 各模块从24V电源吸取的总电流约为1 857A 虽没有超过2A 但考虑到电源应留有一定裕量 所以电源模块应选PS3075A 上述计算没有考虑接输出执行机构或其它负荷时的电流消耗 设计中不应忽略这一点 PS3075A的功率损耗为18W 所以该S7 300结构总的功率损耗是18 29 4 47 4W 该功率不应超过机柜所能散发的最大功率 在确定机柜的大小时要确保这一点 1 S7 300的安装位置S7 300既可以水平安装 也可以垂直安装 注意其允许的环境温度 垂直安装0 40 水平安装0 60 问题五 S7 300安装 对于水平安装 CPU和电源必须安装在左面对于垂直安装 CPU和电源必须安装在底部 必须保证下面的最小间距 机架左右为20mm 单层组态安装时 上下为40mm两层组态安装时 上下至少为80mm 接口模块安装在CPU的右面 2 安装规范 3 单机架安装模块 所需处理的信号量少 在CPU右边可以安装不超过八个模块 SM FM CP 一个单机架上的全部模块的背板总线上的电流不超过以下数值 1 2A 除CPU312 CPU312C和CPU312IFM外 0 8A CPU312 CPU312C和CPU312IFM 4 多机架安装模块 所需处理的信号量大 没有足够的插槽 多层组态只适用于CPU314 315 316 接口模块总是位于3号槽 槽1 电源 槽2 CPU 每个机架上不超过8个信号模块 SM FM CP 这些模块总是位于接口模块的右边 能插入的模块数 SM FM CP 受到S7 300背板总线所提供电流的限制 每个机架总线上不应超过1 2A 6 最大扩展能力当选用CPU的类型为314或315时 扩展机架部分的槽4 11位最多达32个模板 每个机架 层 8个模板 槽号槽1到3为固定分配槽1 PS 电源 如用外部电源 则组态时用空位槽2 CPU 中央处理器 槽3 IM 接口模板 功能槽4到11自由分配给SM 信号模板 FM 位控模板 CP 通讯模板 7 安装导轨 482mm530mm830mm 8 安装检查表 所有部件是否齐备 见部件清单 安装导轨 安装电源 把总线连接器连到CPU 并安装模块 把总线连接器连到I O模块 并安装模块 连接前连接器 并插入标签条和槽号 给模块配线 电源 CPU和I O模块 打开电源模块和CPU模块面板上的前盖松开电源模块上接线端子的夹紧螺钉将进线电缆连接到端子上 并注意绝缘上紧接线端子的夹紧螺钉用连接器将电源模块与CPU模块连接起来并上紧螺钉关上前盖检查进线电压的选择开关把槽号插入前盖 9 电源和CPU的接线 10 前连接器的接线 前连接器用于将系统中的传感器和执行器连接至S7 300PLC 将传感器和执行器连接到前连接器上 并插入模块中 前连接器按端子密度分有两种类型 20针和40针 按联接方式又分为弹簧负载型端子和螺钉型端子 安装方法 打开信号模块的前盖将前连接器放在接线位置将夹紧装置插入前连接器中剥去电缆的绝缘层 6mm长度 将电缆连接到端子上用夹紧装置将电缆夹紧将前连接器放在运行位置关上前盖填写端子标签并将其压入前盖中在前连接器盖上粘贴槽口号码 11 准备启动把钥匙插入CPU插入后备电池如果用户程序不是存入在存储器模块中 该模块中的程序不靠电源保持 如果出现断电时必须保持大量的数据如果需要插入存储器模块不需要后备电池就可以保持用户程序和数据具有较大的 装载存储器 钥匙开关用于选择操作模式 STOP RUN和存储器复位 该开关提供对用户程序的保护 如果钥匙开关在RUN位置取下 只能读用户程序而不能修改 后备电池一般应在使用一年后更换锂电池 只能在系统通电时更换 否则会丢失用户存储器中的程序和数据 更换时打开CPU前盖 用螺钉旋具把旧的电池取出 新电池的连接器插入电池盒 把电池推入电池盒 盖上CPU前盖 存储器模块插入存储器卡前 把CPU切换到STOP状态 并判断电源 CPU存储器复位如下情况必须执行CPU存储器复位 1 当第一次启动前2 当新的完整的用户程序下载前3 如果CPU要求存储器复位时 STOPLED闪烁 12 更换S7 300的信号模板把CPU切换到STOP状态切断负载供电电源打开前盖 松开前连接器并取下松开模板上的紧固螺丝并摘下模块在新模块上 取下编码器的上半部分把新模板插入 并固定在导轨上将接好线的前连接器插入模板并把它放到正常工作位置关上前盖 重新接通负载电源执行一次CPU的完全再启动注意 更换任何模板必须注意 如果CPU不是STOP模式 通过通讯总线 MPI 可能仍在交换数据 这样会导致系统故障 如果不能确定 请拔下CPU的MPI接口上的连接器 14 更换S7 300数字量输出模板的保险管把CPU切换到STOP状态切断负载电源 取下前连接器松开模板上的紧固螺丝 把模板取下拧下模板的保险管座更换保险管重新拧紧保险管座安装模板 插入前连接器重新接上负载电源下面的数字量输出模板带有保险管 SM322 16 AC120VSM322 8 AC120 230V保险管规格 8A 250V 多层组态中的DI DO编址 多层组态 在S7 300中 在多层组态中也使用固定编址 例如 Q7 7是0号机架5号槽位上32通道DO模块的最后一个通道 IB105是3号机架6号槽位DI模块上第2个字节 QW60是1号机架11号槽位DO模块上前2个字节 ID80是2号机架8号槽位32通道DI模块上所有4个字节 模块地址概况 已组态的站的I O显示 选择View AddressOverviewR 机架号S 相应模块的插槽号DP 只有使用分布式外设时才有意义IF 使用M7系统 问题二 S7 300CPU属性 2x 2x 双击 CPU属性 概述 General 标签 General 标签页提供了模块类型 位置和MPI地址 如果是可编程模块 MPI地址如果要把几个PLC通过MPI接口组成网络 必须对每一个CPU分配不同的MPI地址 点击 Properties 属性 按钮打开 Properties MPINode 对话窗 它包括两个标签 General 和 Parameters CPU属性 启动 如果设定组态和实际组态不同时启动只有带有集成DP口的CPU 和S7 400 才能使用 如果设定组态和实际组态不同时启动 检查框 当设定的组态和实际的组态 插入的模板的数量和类型 不同时决定是否让CPU启动 当设定组态和实际组态不同时 其他S7 300CPU进入停止模式 暖启动S7 300 仅识别 暖启动 Warmrestart 新的S7 CPU也识别 冷启动 Coldrestart 所有的不保持的地址 PII PIQ 不保持的标志 定时器 计数器 都被复位 被0覆盖 并且循环程序从开始处执行 CPU属性 保护 缺省设定缺省设定 保护级别1 不分配口令 CPU上钥匙开关的位置决定保护 钥匙开关在RUN P位置或STOP位置 没有限制 钥匙开关在RUN位置 只读访问 口令如果用口令分配一个保护等级 直到存储器复位一直有效 只有知道口令的人员才能进行读写访问 不知道口令的人员有如下的限制 保护1级 和缺省设定的特性一致 保护2级 只读访问 不管钥匙开关位置如何 保护3级 禁止读写 不管钥匙开关位置如何 访问权限也可以在SIMATIC管理器下输入要保护的模块的口令 1 选择保护的模块或S7程序2 通过菜单PLC AccessRights输入口令 当输入口令后 在退出用户程序之前 或取消访问权利之前 访问权一直有效 运行方式选择用此功能调整测试功能 在过程操作中 如 Monitor 或 Monitor ModifyVariable 的测试功能受限制 扫描周期增加但不能超过允许的扫描时间 不能执行断点测试和单步测试 在测试操作中 通过PG OP的所有测试功能不受限制 即使它们会显著增加扫描时间 1 数字量输入模块SM321数字量输入模块将现场过程送来的数字信号电平转换成S7 300内部信号电平 数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式 对现场输入元件 仅要求提供开关触点即可 输入信号进入模块后 一般都经过光电隔离和滤波 然后才送至输入缓冲器等待CPU采样 采样时 信号经过背板总线进入到输入映像区 数字量输入模块SM321有四种型号模块可供选择 即直流16点输入 直流32点输入 交流16点输入 交流8点输入模块 下图所示为直流32点输入和交流16点输入对应的端子连接及电气原理图 问题一 S7 300数字量模块 公共端 输入端口指示灯 光电耦合 隔离 外部开关 通过发光二极管在背板总线端产生1或0信号 数字量输入 16 120V交流 DI16 120VAC 特性 16个输入点 以组形式光电隔离 4点构成一组 额定输入电压为120V 交流 适用于类型1开关和双线接近开关 电气原理图和端子接线图如下图 2 数字量输出模块SM322数字量输出模块SM322将S7 300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平 可直接用于驱动电磁阀 接触器 小型电动机 灯和电动机启动器等 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 继电器触点输出方式的模块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 1 数字量输出 16 24伏直流 0 5安晶体管输出型 特性 16个输出点 以组形式光电隔离 8点构成一组 输出电流0 5安 适用于电磁阀和直流接触器 电气原理图和端子接线图如下图 晶体管输出型 指示灯 2 数字量输出 8 24伏直流 2安 特性 8个输出点 以组形式光电隔离 4点构成一组 输出电流2安 额定负载电压24伏直流 适用于电磁阀和直流接触器 电气原理图和端子接线图如下图 晶体管输出型 3 数字量输出 16 120伏交流 0 5安 特性 16个输出点 以组形式光电隔离 8点构成一组 输出电流0 5安 额定负载电压120伏交流 适用于交流电磁阀和交流接触器 电机启动器和灯 电气原理图和端子接线图如下图 晶闸管输出型 4 数字量输出 8 120 230伏交流 1安 特性 8个输出点 以组形式光电隔离 4点构成一组 输出电流1安 额定负载电压120 230伏交流 适用于交流电磁阀和交流接触器 电机启动器和灯 电气原理图和端子接线图如下图 晶闸管输出型 块类型特性组织块 操作系统和用户程序的接口 OB 各层次的优先级 1 26 局部数据堆栈中的特殊启动信息功能块 FB 带参数 数据保持 不带参数 数据保持 不带参数 数据不保持功能 FC 只传递一个返回值 调用时必须分配参数 数据不保持 可带参数数据块 DB 结构化 局部存储 背景DB 结构化 全局数据存储 在整个程序中均有效 用户定义的块 系统块 调用程序块 调用程序块 被调用的块 OB FB FC FB FC SFB SFC 程序执行 块结束 调用另一个块的指令 程序执行 1 累加器 ACCUx 32位累加器用于处理字节 字或双字 操作数在累加器中进行运算和处理 并可把运算结果传送到存储区 2 状态字寄存器 16位 状态字寄存器用于存储CPU执行指令的状态 状态字寄存器的结构 159876543210 问题二 CPU中的寄存器 该位的状态为0 表明一个梯形逻辑网络的开始 或指令为逻辑串的第一条指令 CPU对逻辑串第一条指令的检测 首次检测 的结果直接保存在状态字的RLO位中 该位在逻辑串的开始时总是0 在逻辑串指令执行过程中为1 输出指令或与逻辑运算有关的转移指令 表示一个逻辑串结束的指令 将该位清0 逻辑运算结果 RLO 该位用来存储执行位逻辑指令或比较指令的结果 RLO的状态为1 表示有能流流到梯形图中运算点处 为0则相反 可以用RLO触发跳转指令 状态位 STA 执行位逻辑指令时 STA总是与该位的值一致 或位 OR 在先逻辑 与 后逻辑 或 的逻辑运算中 OR位暂存逻辑 与 的操作结果 以便进行后面的逻辑 或 运算 其他指令将OR位复位 溢出位 OV 算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误 例如溢出 非法操作和不规范的格式 溢出位被置1 如果后面的同类指令执行结果正常 该位被清0 注如果用置位指令把输出置位 当CPU全启动时它被复位 触发器 触发器有置位输入和复位输入 根据输入端的RLO 1 对存储器位置位或复位 如果两个输入端同时出现RLO 1 根据优先级决定 优先级 在LAD和FBD中 有置位优先和复位优先有不同的符号 在STL中 最后编写的指令具有高优先级 触发器的置位 复位 信号边沿 当信号变化时 产生信号边沿 正边沿 当检测信号的状态从 0 变化到 1 时 POS 检查指令在输出上产生一个扫描周期的 1 状态 注 要允许系统检测边沿变化 检测信号的状态必须保存到一个M BIT 位存储器或数据位 中 负边沿 当检测信号的状态从 1 变化到 0 时 NEG 检查指令在输出上产生一个扫描周期的 1 状态 信号边沿检测 跳转指令 在LAD FBD中 在线圈符号上面输入作为标示的标号或符号 在STL中 它跟在跳转指令后面 标号最多有4个字符 第一个字符必须使用字母或 编号标志着程序继续执行的地点 在跳转指令和标号之间的任何指令和段都不执行 可以向前或向后跳转 跳转指令和跳转目的必须在同一个块中 最大跳转长度 64k字节 在一个块中跳转目的只能出现一次 跳转指令可以用在FB FC和OB中 MOVE LAD FBD L和T STL 如果输入EN有效 输入 IN 处的值拷贝到输出 OUT ENO 与 EN 的状态相同 装载和传递指令的执行与RLO无关 数据通过累加器交换 装载指令把指定字节 字或双字中的内容装入ACCU1 装载 当传递指令执行时 ACCU1中的内容保持不变 相同的信息可以传到不同的目的地址 如果仅传递一个字节 只使用右边的8位 传递 数据装载和传递 定时器概述 在控制任务中 经常需要各种各样的定时功能 SIMATICS7可编程控制器为用户提供了一定数量的具有不同功能的定时器 CPU314提供了128个定时器 分别为T0到T127 S7 300的定时器分为脉冲定时器 SP 扩展脉冲定时器 SE 接通延时定时器 SD 保持型接通延时定时器 SS 和断开延时定时器 SF S7CPU为定时器保留一片存储区域 每个定时器有一个16位的字和一个二进制位 定时器的字用来存放它当前的定时时间值 定时器触点的状态由它的位状态决定 定时器字是由3位BCD码时间值和时基组成 时间值以二进制码格式存放在0到9位 当定时器刷新时 时间值由时间基准定义的时间间隔决定 定时器字 PLC的操作系统检测定时器的触点状态是 0 还是 1 并将该信息存储在一个状态位 Tn n为定时器号码 中 在程序中用ATn语句来扫描触点状态 扫描定时器触点 注意如果定时器的触点在一个周期内被多次扫描则可能会得到不同的扫描结果 对程序的正确执行不利 解决方法是 将定时器的触点输出状态赋值给标志位 该标志位在程序中可被反复扫描 设置定时器 以下列形式设置时间 常数S5T 43S 200MS输入字IW2输出字QW12标志字MW24数据字DBW255 T10 TV 01 0100 0011 0010 定时器字的数据格式 432 0 1s 43 2s 102101100 时间0 999 BCD 无用 0 0 01S1 0 1S2 1S3 10S 定时器的运行时间设定值由TV端输入 该值可以是常数 如 S5T 45S 也可以通过扫描输入字 如 拨轮开关 来获得 或者通过处理输出字 标志字或数据字来确定 设置定时时间 时基 时间基准 时间基准定义的一个单位时间的数量的间隔 该间隔当定时器运行时一个单位一个单位地递减 定时器字的第12位和第13位用于时基 时基代码为二进制数00 01 10和11时 对应的时基分别为10ms 100ms 1s和10s 实际的定时时间等于时间值乘以时基 例如定时器字为W 16 3999时 时基为10s 定时时间为9990s 时基反映了定时器的分辨率 时基越小分辨率越高 可定时的时间越短 时基越大分辨率越低 可定时的时间越长 时基0 00 位13 0 位12 0 10ms时基1 01 位13 0 位12 1 100ms时基2 10 位13 1 位12 0 1s时基3 11 位13 1 位12 1 10s 1 以S5常数形式输入定时时间 时间设定值的格式 2 以十六进制数形式输入定时时间 只需在字符串 S5T 后以小时 h 分钟 m 秒 s 或毫秒 ms 为单位写入时间值即可 如定时时间为2 5秒 则在TV端输入 S5T 2s 500ms 时基是CPU自动选择的 选择的原则是在满足定时范围要求的条件下选择最小的时基 S5格式的时间预置值范围为0s 2H 46M 30S 9990s 时间增量为10ms W 16 wxyz w是时基 xyz是BCD码形式的时间值 如 用BCD码输入一个3S的设定值 时基为100ms 时间为30 100ms 3000ms 1 0 3 0 问题一 计数器 计数器的存储区S7CPU为计数器保留了一片计数器存储区 每个计数器有一个16位的字和一个二进制位 计数器的字用来存放它的当前计数值 计数器触点的状态由它的位的状态来决定 用计数器地址 C和计数器号 如C24 来存取当前计数值和计数器位 带位操作数的指令存取计数器位 带字操作数的指令存取计数器的计数值 不同的CPU支持32 512个计数器 只有计数器指令能访问计数器存储器区 计数器字的0 11位是计数值的BCD码 计数值的范围为0 999 计数器值 S CUD 加 减计数器 计数器类型 当 CU 输入端的RLO从 0 变到 1 时 计数器的当前值加1 最大值 999 加计数器 S CU S CU 加计数器 仅加计数 S CD 减计数器 仅减计数 计数器字的计数值为BCD码127时 用格式C 127表示BCD码127 二进制格式的计数值只占用计数器字的0 9位 用某个字来传送计数值 如IW0 计数器值 减计数 当 CD 输入端的RLO从 0 变到 1 时 计数器的当前值减1 最小值 0 加减计数 具有 CU CD 两个输入端 在设置输入端S的上升沿 用PV指定的预置值设置可逆计数器S CUD 复位输入R为1时 计数器被复位 计数值被清0 在加计数输入信号CU的上升沿 如果计数器值小于999 计数器加1 在减计数输入信号CD的上升沿 如果计数器值大于0 计数值减1 如果两个计数输入均为上升沿 两条指令均被执行 计数值保持不变 计数值大于0时输出信号Q为1 计数值为0时 Q亦为0 当 R 输入端RLO 1 计数器的值置为0 如果复位条件满足 计数器不能置数 也不能计数 置数计数器 当 S 输入端RLO从 0 变到 1 时 计数器就设定为 PV 输入的值 清零计数器 在 PV 输入端 用BCD码指定设定值 0 999 PV 计数值 Q 1 CV CV BCD 计数器当前值用二进制数或BCD数装入累加器 再传递到其他地址 输出Q 用常数 C 通过数据接口用BCD格式 计数器状态在输出 Q 检查 计数值 0 Q 0 问题一 用户程序中的块 PLC中的程序分为操作系统和用户程序 操作系统用来实现与特定的控制任务无关的功能 处理PLC的起动 刷新输入 输出过程映像表 调用用户程序 处理中断和错误 管理存储区和处理通信等 用户程序由用户在STEP7中生成 然后将它下载到CPU 用户程序包含处理用户特定的自动化任务所需要的所有功能 例如指定CPU暖起动或热起动的条件 处理过程数据 指定对中断的响应和处理程序正常运行中的干扰等 STEP7将用户编写的程序和程序所需的数据放置在块中 使单个的程序部件标准化 通过在块内或块之间类似子程序的调用 使用户程序结构化 可以简化程序组织 使程序易于修改 查错或调试 各种块如OB FB FC SFB SFC等都包含部分程序 统称为逻辑块 程序块类型 组织块 OB 组织块是操作系统与用户的接口 由操作系统调用 用于控制扫描循环和中断程序的执行 PLC的起动和错误处理 有的CPU只能使用部分组织块 1 OB1 OB1的功能在前面已作了介绍 它是用于循环处理 是用户程序中的主程序 操作系统在每一次循环中调用一次组织块OB1 一个循环周期分为输入 程序执行 输出和其他任务 例如下载 删除块 接收和发送全局数据等 2 事件中断处理 如果出现一个中断事件 例如时间日期中断 硬件中断和错误处理中断等 当前正在执行的块在当前语句执行完后被停止执行 操作系统将会调用一个分配给该事件的组织块 该组织块执行完后 被中断的块将从断点处继续执行 这意味着部分用户程序可以不必在每次循环中处理 而是在需要时才被及时地处理 3 中断的优先级 OB按触发事件分成几个级别 这些级别有不同的优先级 高优先级的OB可以中断低优先级的OB 当OB启动时 提供触发它的初始化启动事件的详细信息 这些信息可以在用户程序中使用 临时局域数据 生成逻辑块 OB FC FB 时可以声明临时局域数据 这些数据是临时的 退出逻辑块时不保留临时局域数据 它们又是一些局域 Local 或称局部 数据 只能在生成它们的逻辑块内使用 CPU按优先级划分局域数据区 同一优先级的块共用一片局域数据区 可以用STEP7改变S7 400每个优先级的局域数据的数量 除了临时局域数据外 所有的逻辑块都可以使用共享数据块中的共享数据 功能 FC 功能是用户编写的没有固定的存储区的块 其临时变量存储在局域数据堆栈中 功能执行结束后 这些数据就丢失了 可以用共享数据区来存储那些在功能执行结束后需要保存的数据 不能为功能的局域数据分配初始值 调用功能和功能块时用实参 实际参数 代替形参 形式参数 例如将实参II3 6赋值给形参 Start 形参是实参在逻辑块中的名称 功能不需要背景数据块 功能和功能块用输入 IN 输出 OUT 和输入 输出 IN OUT 参数做指针 指向调用它的逻辑块提供的实参 功能块 FB 功能块是用户编写的有自己存储区 背景数据块 的块 每次调用功能块时需要提供各种类型的数据给功能块 功能块也要返回变量给调用它的块 这些数据以静态变量 STAT 的形式存放在指定的背景数据块 DB 中 临时变量存储在局域数据堆栈中 功能块执行完后 背景数据块中的数据不会丢失 但是不会保存局域数据堆栈中的数据 在编写调用FB或系统功能块 SFB 的程序时 必须指定DB的编号 调用时DB被自动打开 在编译FB或SFB时自动生成背景数据块中的数据 可以在用户程序中或通过HMI访问这些背景数据 一个功能块可以有多个背景数据块 使功能块用于不同的被控对象 可以在FB的变量声明表中给形参赋初值 它们被自动写入相应的背景数据块中 在调用块时 CPU将实参分配给形参的值存储在DB中 如果调用块时没有提供实参 将使用上一次存储在背景数据块中的参数 数据块 数据块 DB 是用于存入执行用户程序时所需的变量数据的数据区 与逻辑块不同 大数据块中没有STEP7指令 STEP7按数据生成的顺序自动地为数据块中的变量分配地址 数据块分为共享数据块和背景数据块 数据块的最大允许容量与CPU的型号有关 数据块中基本的数据类型有BOOL 二进制位 REAL 实数或浮点数 INT 整数 等 1 共享数据块 ShareBlock 共享数据块存储的是全局数据 所有的FB FC或OB都可以从共享数据块中读取数据 或将数据写入共享数据块 CPU可以同时打开一个共享数据块和一个背景数据块 如果某个逻辑块被调用 它可以使用它的临时局域数据区 即L堆栈 逻辑块执行结束后 其局域数据区的数据丢失 但是共享数据块中的数据不会被删除 2 背景数据块 InstanceDataBlock 背景数据块中的数据是自动生成的 它们是功能块的变量声明表中的数据 不包括临时变量TEMP 背景数据块用于传递参数 FB的实参和静态数据存储在背景数据块中 调用功能块时 应同时指定背景数据块的编号或符号 背景数据块只能被指定的功能块访问 就首选生成功能块 然后生成它的背景数据块 在生成背景数据块时 应指明它的类型为背景数据块 并指明它的功能块的编号 例如 FB2 问题二 块的组成部分 在你打开一个块进行编辑或查看时 程序编辑器中将出现两个窗口 一个是属于块的变量声明表 在另一个窗口的则为生成实程序的指令部分 变量声明表 代码部分 变量声明表 这个表是用来说明块的局部变量的名字和大小 这些变量是与由系统预定的或由其它模块传递来的值有关的变量 经声明后的变量分配局部内存给逻辑块 同时也为你指定给功能块的每一个背景数据块提供数据结构 局部数据 局部符号在块的声明部分中定义 你可以在不同的块中重复使用同一个符号 因为它们在每一个块中仅有效一次 局部符号能被定义为参数 块变量和跳转标志 且不需要符号表 在指令部分 你可以建立你的逻辑序列 为做到这一点 利用梯形图和语句表 你可以形成网络或回路 在你输入一条指令并指定一个地址后 程序编译器进行一次语法校验并将不正确的输入用红色的斜体显示出来 指令部分 FB2ENDisturb inputAcknowledgeDisplayFlashfreq ENO DB2 OB1 FB块的变量声明表 问题一 FB块 用FB实现的故障信息显示 FB的声明表 采用静态变量来替代FC20中用来保存信息和检测边沿的标志位 这些静态变量存储在该FB的背景数据块中 生成背景数据块 在调用FB时 为FB指定一个背景DB后 如果该数据块并不存在 则弹出以下提示信息 InstancedatablockDBxdoesnotexist Doyouwanttogenerateit 单击 Yes 按钮可自动生成一个新的背景数据块 生成一个新的背景数据块有两种方法 创建一个新的DB时 选择其类型为 InstanceDB 选择其属性为 Datablockreferencingafunctionblock 问题二 背景数据块 生成背景数据块 1 在FB调用时生成背景数据块 练习 编写一个FB块 FB20的变量声明表 1 8 编程多重背景 在OB1中调用功能块FB1控制不同发动机时 必须使用不同的数据块DB1 DB2 如果多次调用FB1 数据块的数量增加相当可观 可以通过使用多重背景减少块的数量 首先要创建一个较高一级的功能块FB10 并在其中调用FB1作为一个 局域背景 对每一次调用 FB1将它的数据存储在FB10的数据块DB10中 无须给FB1分配任何数据块 所有的功能块指向一个数据块DB10 数据块DB1 DB2被集成在DB10中 所以 必须在FB10的静态局域数据中声明FB1 问题一 Profibus的组成 Profibus概述 Profibus是目前国际上通用的现场总线标准之一 它以其独特的技术特点 严格的认证规范 开放的标准 众多厂商的支持和不断发展的应用行规 已被纳入现场总线的国际标准IEC61158和欧洲标准EN50170 并于2001年被定为我国的国家标准JB T10308 3 2001 Profibus是不依赖生产厂家的 开放式的现场总线 各种各样的自动化设备均可以通过同样的接口交换信息 Profibus用于分布式I O设备 传动装置 PLC和基于PC的自动化系统 Profibus的组成 Profibus由三部分组成 Profibus DP 分布式外围设备 Profibus PA 过程自动化 Profibus FMS 现场总线报文规范 Profibus的组成 1 Profibus FMSProfibus FMS定义了主站与主站之间的通信模型 它主要用于系统级和车间级的不同供应商的自动化系统之间传输数据 处理单元级 PLC和PC 的多主站数据通信 为解决复杂的通信任务提供了很大的灵活性 2 Profibus PAProfibus PA用于过程自动化的现场传感器和执行器的低速数据传输 使用扩展的Profibus DP协议 由于传输技术采用IEC1158 2标准 确保了本质案例和通过总线对现场设备供电 可以用于防爆区域的传感器和执行器与中央控制系统的通信 使用分段式耦合器可以将Profibus PA设备很方便地集成到Profibus DP网络中 Profibus PA使用屏蔽双绞线电缆 由总线提供电源 在危险区域每个DP PA链路可以连接15个现场设备 在非危险区域每个DP PA链路可以连接31个现场设备 Profibus的组成 3 Profibus DPProfibus DP用于自动化系统中单元级控制设备与分布式I O的通信 可以取代4 20mA模拟信号传输 Profibus DP特别适合于PLC与现场级分布式I O 例如西门子ET200 设备之间的通信 主站之间的通信为令牌方式 主站与从站之间为主从方式 以及这两种方式的混合 S7 300 400系列PLC有的配备有集成的Profibus DP接口 也可以通过通信处理器 CP 连接到Profibus DP Profibus DP的设备分类 Profibus DP设备可以分为以下三种不同类型的设备 1 1类DP主站1类DP主站 DPM1 是系统的中央控制器 DPM1在预定的周期内与分布式的站 例如DP从站 循环地交换信息 并对总线通信进行控制和管理 DPM1可以发送参数给从站 读取DP从站的诊断信息 用Global Control 全局控制 命令将它的运行状态告知给各DP从站 此外 还可以将控制命令发送给个别从站或从站组 以实现输出数据和输入数据的同步 下列的设备可以做1类DP主站 1 集成了DP接口的PLC 例如 CPU315 2DP CPU313C 2DP等 2 没有集成DP接口的CPU加上支持DP主站功能的通信处理器 CP 3 插有PROFIBUS网卡的PC