西门子PLC培训教材

西门子PLC教程S7-200/S7-300,主要内容S7-200PLC硬件特点和系统配置编程特点网络支持和特点S7-300PLC系统硬件和网络介绍硬件组态和网络组态编程西门子OPC配置铝厂PLC技术特点和实例希望铝业PLC网络结构华能铝业PLC网络结构,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-200硬件特点和系统配置s7-200系列可编程控制器是西门子PLC产品中的小型一组，即为MicroPLC中央处理单元CPU221、CPU222、CPU224、CPU226扩展模块,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,CPU226,西门子PLC教程S7-200/S7-300,扩展模块,注意！,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-200编程特点,主机与设备连接时的注意事项,编程的基本概念,西门子PLC教程S7-200/S7-300,编程的基本概念,基本数据类型,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,变量类型,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,程序的组织块,西门子PLC教程S7-200/S7-300,中断事件,子程序调用,西门子PLC教程S7-200/S7-300,网络特点,S7-200PLC支持PPI、MPI、自由口通讯方式(例如：编写用户程序用做MODBUSRTU子站)EM277支持PROFIBUS-DP通讯,程序举例,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,工业以太网CP243-1通讯处理器连接工业以太网10/100Mbit/s半工/全双工通讯RJ45接口TCP/IP使用Step7-Micro/WIN通过工业以太网配置和远程编程服务（上载、下载程序，监视状态）通过工业以太网连接其他的CPU(PUT,GET,Client/Server,8个连接)通过S7-OPC在计算机上处理数据更换板卡，无需重新编程，配置。应用CP243-1通讯处理器可以让S7-200连入以太网。使用Step7-Micro/WIN通过工业以太网配置和远程编程服务。S7-200控制器通过以太网与其他S7-200交换数据。使用S7-OPC，PC应用可以存取S7-200的数据。这样过程数据可以轻松被存储和编辑。设计CP243-1提供所有S7-200设计的优势：紧凑的设计连接外部24V直流电源的端子模块LED状态显示可以卡装在DIN导轨或直接安装在墙上连接以太网的RJ45接口（10/100Mbit/s全双工/单工通讯，自适应）功能通过工业以太网，CP243-1独立操控数据。通讯基于TCP/IP。最多8个连接可以被操作。CP243-1支持S7-200与S7-300/S7-400/PC通讯。集成了S7-OPC服务器的PC应用程序可以被执行CP243-1允许Step7Micro/WIN通过以太网访问S7-200的程序。配置CP243-1通过Step7Micro/WIN配置,西门子PLC教程S7-200/S7-300,EM277模块在PROFIBUS-DP网络中的应用,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,网络连接例子,西门子PLC教程S7-200/S7-300,组态,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-300系统硬件和网络介绍,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-300网络特点,下一页,西门子PLC教程S7-200/S7-300,网络详细信息,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-300硬件组态,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,5、双击SIMATIC300RACK-300,然后将Rail拖入到左边空白处。生成空机架。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,6、双击PS-300，选中PS3072A，将其拖到机架RACK的第一个SLOT；,西门子PLC教程S7-200/S7-300,7、双击CPU-300，双击CPU-315-2DP，双击6ES7315-2AF03-0AB0，选中V1.2，将其拖到机架RACK的第2个SLOT;一个组态PROFIBUS-DP的窗口将弹出，在Address中选择分配你的DP地址，默认为2；,西门子PLC教程S7-200/S7-300,8、然后点击SUBNET的NEW按钮，生成一个PROFIBUSNET的窗口将弹出。点中NETWORKSETTING页面，你可以在这里设置PROFIBUS-DP的参数，包括速率、协议类型。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,9、点击确定，即可生成一个PROFIBUS-DP网络,西门子PLC教程S7-200/S7-300,10、组态ET200M，点开PROFIBUSDP点开ET200M选中IM153-1(注意,是6ES7153-1AA03-0XB0);将其拖到左面PROFIBUS(1):DPmastersystem(1)上;,西门子PLC教程S7-200/S7-300,11、立即，会弹出IM153-1通讯卡设置画面；DP地址可以改动，默认值为1；点击确定。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,12、点开IM153-1再点开DI300选中SM321DI16*DC24V模块,并将其拖入左下面的第4槽中，一个DI模块组态完毕，系统将自动为模块的通道分配I/O地址（该处为I0.0I1.7）。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,13按照上面步骤组态DO模块（6ES7322-1BH010AA0）。系统也将为其分配地址为（Q0.0Q1.7）。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,14、按照上面的方法组态AI模拟量模块（6ES73317KF01-0AB0）；然后双击该模块，弹出模块属性画面，点击Measuring栏，为每个通道定义信号类型，将0-1通道定义为两线制420mA信号，2-3通道为内部补偿K型热点偶信号（TI-CK）。最后点击OK，完成AI模块组态。系统将为每个通道定义地址，该处第一通道是PIW256、PIW258。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,15、点击，SaveandComplice,存盘并编译硬件组态，完成硬件组态工作。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,16、检查组态，点击STATIONConsistencycheck,如果弹出NOerror窗口,则表示没有错误产生!,以上是一个完整的硬件组态过程！,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-300网络组态,目的：组态网络，完成各个设备通讯,1、在硬件组态的基础上，切换到主画面，并点击按钮。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,2、系统将弹出网络组态画面，然后点击VIEWCatalog将元件库打开。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,3、将STATION下面的PG/PC拖入组态画面中，然后双击PG/PC，弹出PG/PC组态画面，然后点开INTERFACES页。点击NEW，选择MPIinterface,点OK键。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,4、然后弹出MPI组态窗口，将MPI地址设置为0，并将SUBNET中的MPI（1）选中，点击确定。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,5、点开Assignment页，选中MPIINTERFACE（1）和PCADAPTER（MPI）；然后点击ASSIGN，再点击确定按钮。PG/PC组态完成。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,6、组态PCSTATION，将PCSTATION拖入组态画面，将其双击，进入PC-STATION组态画面，,7、点开PC-STATION下的CPPROFIBUScp5611将其拖入PC的第一槽位。弹出CP5611组态画面，选中PROFIBUS（1），点击确定。然后点击SAVEANDCOMPILE，将组态存盘和编译。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,8、点击STATIONProperties,打开PCSTATION属性画面，点开CONFIGURATION页。在中间的框中是PCSTATION的组态文件的文件夹地址和名称。我们可以用该文件配置PC机的CP5611网卡,以上是一个完整的网络组态过程！,MPI网络通讯：回顾,PROFIBUS网络通讯：回顾22页,软件演示,工业以太网网络通讯：回顾22页,软件演示,西门子PLC教程S7-200/S7-300,S7-300编程,西门子PLC教程S7-200/S7-300,西门子PLC教程S7-200/S7-300,OB1,FB1,FC1,OB100,OB40,DB1,SFC1,VAT1,软件演示,西门子PLC教程S7-200/S7-300,OPCSERVER配置,OPC配置基本包括四个部分硬件组态网络配置ConfigurationConsole配置StationConfigurationEditor配置,西门子PLC教程S7-200/S7-300,OPCSERVER配置,前提：安装SimaticNet6.0、STEP75.1、IE6.0,1新建一个S7工程，并创建一个S7-300station和一个PCstation(命名为SIAMTICPCStation(1),1.1配置S7300station并创建Ethernet(1).(如果指定一个IPaddressifyoudonotuseISOprotocal),西门子PLC教程S7-200/S7-300,1.2配置PCstation.,1.2.1打开PCstation硬件配置窗口,在第一个槽中插入一个应用.,西门子PLC教程S7-200/S7-300,1.2.2在列表中选择CPcard,如果你用的是第三方产品,(例如象3COM网卡),你可以选择IEGeneral,记住它的位置在第三槽.,西门子PLC教程S7-200/S7-300,1.2.3把PCSTATION连接到Ethernet(1).,1.3.打开NetPro配置工具.,西门子PLC教程S7-200/S7-300,1.3.1选择S7connection插入一个新的连接。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,双击连接，可以得到更详细的信息！,西门子PLC教程S7-200/S7-300,2、下载S7-300station.,3、配置网卡.,3.1打开配置平台,选择你的IEcard,设置mode为Configuredmode,theindex应该和硬件配置中所设一样.Pls.see1.2.2.,西门子PLC教程S7-200/S7-300,3.2设置accesspoints.CP_H1_1:TCP/IP-(Yournetcard)S7ONLINE:PCinternal(local),3.3打开站配置编辑器.,添加一个Application.Index1.,西门子PLC教程S7-200/S7-300,添加一个STATION名字，名字应该和你的PCSTATION一致。,4、下载你的PCSTATION.更新站配置编辑器的诊断信息。,西门子PLC教程S7-200/S7-300,使用S7通讯服务的过程变量格式一般有三种:S7:DB,S7:DI,S7:,解释如下：S7DBDatablockIdentifierforanS7variablefromadatablock（一个数据块的S7变量标示符）.DI,西门子PLC教程S7-200/S7-300,IOServer配置名称=OPCSERVERS7最大变量=2000OpcClient服务器名称=OPC.SimaticNET功能个数=189/序号起始项名采集个数存放对象对象数目存放位置0S7:ZLJZ1ib61DI82311S7:ZLJZ1ib71DI82392S7:ZLJZ1ib101DI8247,72S7:ZLJZ1IW%344AI14573S7:ZLJZ1IW%148AI14974S7:ZLJZ1MW321AI15775S7:ZLJZ1M,REAL381AI15876S7:ZLJZ1MX101.01DI181577S7:ZLJZ1MX100.21DI181678S7:ZLJZ2IW%344AI15979S7:ZLJZ2IW%148AI163,99S7:ZLJZ5M,REAL381AI1114100S7:ZLJZ5MX101.01DI1823101S7:ZLJZ5MX100.21DI1824102S7:ZLJZ6IW%344AI1115103S7:ZLJZ6IW%148AI1119104S7:ZLJZ6MW321AI1127105S7:ZLJZ6M,REAL381AI1128106S7:ZLJZ6MX101.01DI1825107S7:ZLJZ6MX100.21DI1826108S7:ZTS7318Ib01DI8807109S7:ZTS7318IW%26AI1129110S7:ZTS7318db3,real1281AI1135111S7:ZTS7318mb701DI2827,遥控个数=185/序号输出地址遥控对象序号0S7:ZLJZ1MX100.2401S7:ZLJZ1MX101.0412S7:ZLJZ1MX100.142,遥调个数=8/序号输出地址遥调对象序号0S7:ZTS7318db3,real12801S7:ZLJZ1M,REAL3812S7:ZLJZ2M,REAL3827S7:ZTS7318db3,real1327,铝厂PLC技术特点和实例,西门子PLC教程S7-200/S7-300,一、闭环控制,闭环控制是以实现稳流控制为目的。稳流控制是通过调节整流机组的饱和电抗器和有载开关使得在电解槽负荷增加、网压波动和产生阳极效应时能使设定值电流与测量值电流一致。闭环控制按照现在的说法，一般分为大闭环控制和小闭环控制。（或者叫N+1控制，N是整流机组的数量（每台机组配置一个小闭环控制），1是大闭环控制总调PLC）大闭环控制由总调PLC完成，综合所有整流机组的工艺条件和阳极工况以实现稳流控制，一般分为总调控制和分调控制。小闭环控制一般为就地控制，调节饱和电抗器，平衡A、B柜直流输出，采集整流柜本体信号，以及整流柜的本体保护。,闭环控制从工业控制的角度可以理解为连续控制和逻辑控制。连续控制是对饱和电抗器的控制（包括控制绕组和偏移绕组），为4-20mA电流信号或1-5V电压信号输出，由PID调节器实现（比例积分微分控制）。逻辑控制是综合判断在连续控制调节饱和电抗器无法满足稳流控制要求时，如何升降有载开关。同时包括档位闭锁控制、最大需量控制、恒安时控制、切除机组控制、开启机组控制等。,PID调节器,设定值,反馈值,输出,铝厂自动化控制流程铝厂自动化系统的控制难点在于稳流控制和有载开关自动控制。稳流控制流程如图：,总调PID调节器,系列电流测量值,1#机组直流电流,调节1#机组控制绕组,机组小闭环PID调节器,(整流柜交流侧电流),稳流设定值,串级控制示意图,小闭环,设定值,主回路,副回路,大闭环,手动,自动,单调,联调,二、升降有载开关,设置大闭环手/自动升降有载开关选择（由后台软压板实现），当选择自动升降有载开关时，在调节饱和电抗器无法满足稳流要求，程序判断自动升降有载开关；当选择手动升降有载开关时，程序只调节饱和电抗器，不参与升降有载开关。机组只有在总调运行时，才参与自动升降有载开关判断，在分调和就地时，机组不自动升降有载开关。如果某台机组档位闭锁，该台机组不参与自动升降有载开关判断。参与总调控制自动升降有载开关判断，如果档位相同时，所有机组同升同降，1台机组的升降同时触发其它机组升降。如果档位不相同时，降档位最高者，升档位最低者,最终使档位一致。在电解槽阳极效应机组降档升压后，如果阳极效应消失，此时采取的原则是：先调饱和电抗器，然后再判断升档降压。升档降压判断是保持控制绕组的电流在90%-70%的范围(饱和电抗器为负极性)。,1#机组有载开关,2#机组有载开关,3#机组有载开关,4#机组有载开关,5#机组有载开关,6#机组有载开关,1、升降有载开关逻辑2、有载开关闭锁3、最大需量控制,单动,有载开关控制示意图,有载开关升降操作,联动,手动,自动,同升同降,单动命令,单动命令,单动命令,有载开关自动控制流程如图：,（1）降有载开关逻辑,+,-,正常运行控制电流截止值,1#机组控制绕组电流,手/自动升降有载开关选择,总调,AND,控制电流允许调压最大值(5%),1#机组控制绕组电流,+,-,AND,AND,系列电压判断阳极效应,系列电流判断阳极效应,系列电压正常信号,系列电流正常信号,TON,2Min,OR,2#、3#、4#机组,AND,总调,档位闭锁正常,OR,其它降档条件,降1#机组有载开关,2#机组,3#机组,4#机组,（2）升有载开关逻辑,+,-,正常运行控制电流饱和值,1#机组控制绕组电流,手/自动升降有载开关选择,总调,AND,系列电压正常信号,系列电流正常信号,OR,2#、3#、4#机组,AND,总调,档位闭锁正常,OR,其它升档条件,升1#机组有载开关,2#机组,3#机组,4#机组,档位闭锁控制,滑档、拒动闭锁设定最低档位，如果机组降档升压至该档位，即使无法满足稳流要求，也不允许再降档升压(过负荷)一次阳极效应只允许连降两档,三、最大需量控制,最大需量控制是取进线连续15分钟的电度值，与电力局规定的或生产中限定的最大需量值比较，来判断实际运行的生产情况是否临近限定值。如下式，P为进线的有功功率。,t-15,t,Pdt,=,限定值,如果上式满足，则：减小系列电流设定值升档降压如果有多回进线，可以根据进线的运行方式，作相应的最大需量控制。,四、恒安时控制,优先级：最大需量控制恒安时控制总调/分调/小闭环稳流,时间,电流,1小时,设定值,系列电流,恒安时控制即安时偏差控制，以每小时为单位，对实际电流安时值累计，与设定值安时值进行比较，根据所求得的安时差在本小时剩余时间内自动调节设定电流，以实现恒安时自动控制。,三、PLC程序铝厂应用常用算法,1、积分运算,在PLC