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：8AIl2位、2AIl2位和8AIl6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420mA、010mA、05V、010V标准信号信号标准：电气量：010mA、420mA、05V、15V、010V、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：4AOl2位模块：4通道的12位模拟量输出2AO12位模块：2通道的12位模拟量输出4AOl6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010V或420mA，输出范围为010V或420mA。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/DO1624VDC/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,AI813位模拟量输入模块,1.模拟量输入模块(AI),返回上级,AO412位模拟量输出模块,2.模拟量输出模块(AO),返回上级,SM334AI4/AO28/8Bit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AI8RTD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AI813位之间的2线连接热敏电阻与AI813位之间的3线连接热敏电阻与AI813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AI8RTD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AI813位之间的2线连接,返回上级,6.热敏电阻与AI813位之间的3线连接,返回上级,7.热敏电阻与AI813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、1024768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-3276832767，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1，16的代码为27。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（UDT1UDT65535），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2624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