西門子PLC控制系統(tǒng)課件

科目：西門子PLC系統(tǒng)1西門子PLC系統(tǒng)目錄一.西門子PLC系統(tǒng)原理說明

1.1系統(tǒng)簡介1.2模塊說明1.3關(guān)于STEP7軟件二.西門子PLC系統(tǒng)操作說明2.1項目創(chuàng)建2.2硬件組態(tài)2.3系統(tǒng)上電及在線調(diào)試三.西門子PLC系統(tǒng)接線圖3.1系統(tǒng)主電路圖3.2模塊接線圖四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4.1通訊故障4.2PS307故障4.3CPU（315-2DP）故障4.4模擬量輸入模塊故障4.5模擬量輸出模塊故障4.6數(shù)字量輸入模塊故障4.7數(shù)字量輸出模塊故障五.西門子PLC硬件組態(tài)實例5.1基本步驟5.2主機架配置方法5.3多功能面板的添加5.4實物教室配置實例六.西門子PLC編程實例6.1實物教室程序說明6.2主循環(huán)程序6.3TANK液位控制功能塊6.4馬達控制功能塊

6.5變量監(jiān)控表6.6系統(tǒng)上電及在線調(diào)試七.西門子多功能面板介紹7.1

MP270外觀7.2多功能面板組態(tài)軟件Protool介紹7.3組態(tài)畫面實例7.5項目下載步驟7.6在計算機操作系統(tǒng)設(shè)置接口2一西門子PLC系統(tǒng)原理說明

1.1系統(tǒng)簡介本西門子PLC教育訓(xùn)練系統(tǒng)旨在簡單地說明如何去組態(tài)一個S7-300STATION,通過其相應(yīng)數(shù)字量/模擬量輸入輸出模塊將實際生產(chǎn)應(yīng)用中之按鈕、數(shù)字量傳感器（如光電開關(guān)，接近開關(guān)等）、模擬量傳感器（如流量計，位置傳送器，溫度傳送器等）之信號接入系統(tǒng)，通過人員編寫之程序運行結(jié)果去驅(qū)動繼電器、電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)來達到生產(chǎn)控制之要求。1.2模塊說明在本系統(tǒng)中，電源模塊使用PS307,其輸入電壓為220VAC，輸出電壓為24VDC,5A,其主要功能為向CPU315-2DP提供24V直流電源。在CPU315-2DP模塊上，集成有兩個通訊口：一個為MPI口，一個為DP口。MPI口用于CPU315-2DP與編程電腦之間之通訊，在PLC與電腦間建立通訊后，人員就可通過SimaticManager軟件對系統(tǒng)進行硬件組態(tài)、診斷，軟件編程、下載、調(diào)試。DP通訊口用于組態(tài)相關(guān)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，建立現(xiàn)場之REMOTEI/O系統(tǒng)。其他數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊一般均由24VDC供電，且一般不由PS307電源模塊供電，而由另配之24VDC電源供電。1.3關(guān)于STEP7SimaticManager標(biāo)準(zhǔn)軟件，其主要包括以下組件：

●Simatic管理器，用于集中管理所有工具以及自動化數(shù)據(jù)

●程序編輯器，用于以LAD,FBD和STL語言生成用戶程序●符號編程器，用于管理全局變量●硬件組態(tài)，用于組態(tài)和參數(shù)化硬件●硬件診斷，用于診斷自動化系統(tǒng)的狀態(tài)●NetPro，用于組態(tài)MPI和PROFIBUS等網(wǎng)絡(luò)連接3

一西門子PLC系統(tǒng)操作說明

2.1.2直接創(chuàng)建項目在“File”菜單下單擊“New”,可以直接創(chuàng)建一個新項目。在彈出的對話框中輸入項目名稱（“西門子教育訓(xùn)練系統(tǒng)”），單擊“OK”完成。直接創(chuàng)建的項目中只包含一個MPI子網(wǎng)對象，用戶需要通過“Insert”菜單向項目中手動添加其他對象。此時，用戶有兩種選擇：可以插入一個站，先進行硬件組態(tài)，完成硬件組態(tài)后，再在相應(yīng)CPU的S7Program目錄下編輯用戶程序或者可以先插入一個獨立的S7Program對象，編寫用戶程序，再進行硬件組態(tài)，等組態(tài)完成后將程序復(fù)制到相應(yīng)CPU中。2.2硬件組態(tài)2.2.1配制S7-300STATION主機架打開SIMATICManager，打開“西門子教育訓(xùn)練系統(tǒng)”工程，雙擊Hardware圖標(biāo)，出現(xiàn)如上圖所示硬件組態(tài)窗口，在此窗口中按照實際安裝之硬件依次從右側(cè)展開之硬件目錄中選擇插入Rack,PS,CPU,I/OMODULE等卡片，并作相關(guān)硬件參數(shù)設(shè)置。如下圖所示5二西門子PLC系統(tǒng)操作說明6二西門子PLC系統(tǒng)操作說明2.2.2主機架配制原則在配制此主機架時，必須遵循以下原則:●1#槽只能放置電源模塊●2#槽只能放置CPU模塊，不能為空●3#槽只能放置接口模塊，如果一個S7-300PLC站只有主機架，而沒有擴展機架，則主機架不需要接口模塊，但是3#槽必須留空（實際的硬件排列仍然是連續(xù)的）●4~11#槽可放置最多8個信號模塊、功能模塊或通訊模塊，這些模塊必須連續(xù)排列●數(shù)字仿真模塊SIM374IN/OUT16是用于實驗?zāi)M的I/O模塊，在硬件目錄里并不存在。因此在組態(tài)該模塊時，應(yīng)該添加它要仿真的模塊，而不是該模塊本身。2.3

系統(tǒng)上電及在線調(diào)試1.確認(rèn)接線是否正確。2.合上主電源開關(guān)MCCB1（220VAC）。3.合上CP1（220VAC），為PLCPowerSupply提供電源（合上前先確認(rèn)PowerSupply電壓開關(guān)處于230VACor120VAC,必須與CP1輸出電壓匹配）。4.合上PowerSupply之24VDC開關(guān)，為CPU提供電源。5.合上CP2，CP3為PLCI/OMODULE提供24VDC電源。6.將MPI電纜一端接于CPU卡上之MPI接口，將另一端接于適配器上，將適配器之接頭接于SIMATICNetCP5512通訊卡上，再將CP5512插入相應(yīng)電腦插槽。7.將CPU開關(guān)從STOP模式切換至RUN模式。8.啟動電腦，打開SIMATICManager軟件，打開“Siemenstrainingcenter”工程，打開Options/SetPG/PCInterface對話框，選擇通訊方式為PCAdapter(MPI)，點擊Properties對話框，將TransmissionRate設(shè)置為187.5Kbps,這樣SIMATICManager就可通過MPI與PLC通訊了。9.下面就可通過SIMATICManager對PLC中軟硬件進行組態(tài),編程，下載,調(diào)試了。10.打開OB1,在本列中接了一輸出信號為4-20MA的位置編碼器于模擬量輸入模板上，通過監(jiān)控程序可讀取編碼器之輸出值（PIW256）。11.人員可自行修改相關(guān)程序進行調(diào)試。7三.西門子PLC系統(tǒng)接線圖

3.2模塊接線圖

3.2.1模擬量模塊接線圖9三.西門子PLC系統(tǒng)接線圖3.2.2數(shù)字量模塊接線圖10

四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除

4.1通訊故障

PLC與電腦無法通過MPI接口正常通訊，可檢查SIMATICManager中“Options/SetPG/PCInterface”是否設(shè)置為MPI通訊，且雙方之通訊速率設(shè)置是否相同4.2

PS307（5A）4.2.1故障原因判斷方法1）輸出電流過載：I>2.6A（動態(tài)）；2A<I≤2.6A（靜態(tài)）。判斷方法：24VDC指示燈閃爍。故障原因：負(fù)載回路故障或所帶負(fù)載過多。2）輸出短路。判斷方法：24VDC指示燈暗。輸出電壓0V

故障原因：負(fù)載回路（CPU或所接模塊）故障或線路破損。3）一次側(cè)發(fā)生過壓：電源模塊徹底損壞判斷方法：24VDC指示燈不亮故障原因：一次側(cè)電壓（220V）過高造成內(nèi)部元件損壞。4）一次側(cè)低電壓。判斷方法：24VDC指示燈暗，測得一次側(cè)電源不足220V。故障原因：供電系統(tǒng)電壓過低。11四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4.3CPU（315-2DP）4.3.1故障原因判斷方法1）電源故障判斷方法：SF，BF，5VDC，F(xiàn)RCE，RUN，STOP指示燈都滅。故障原因：電壓模塊（PS307）故障，連接線松脫，電源未開。2）PROFIBUS-DP故障判斷方法：BF指示燈亮或閃爍故障原因BF指示燈亮：1.總線故障（硬件故障）

2.DP接口故障

3.多DP主站模式時數(shù)據(jù)的傳輸速率不同

4.如果DP從站/主站接口激活：總線短路

5.對于無源DP從站接口：波特率搜索，即總線中當(dāng)前沒有激活的節(jié)點（即主站）BF指示燈閃爍：1.所連接的站故障（CPU為DP主站）2.至少有一個被組態(tài)的從站不能訪問

3.不正確的組態(tài)（CPU為DP從站）1.響應(yīng)監(jiān)視時間到

2.PROFIBUS-DP通訊中斷

3.PROFIBUS地址錯誤

4.不正確的組態(tài)13四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除3）CPU內(nèi)部系統(tǒng)故障判斷方法：SF，BF，5VDC，F(xiàn)RCE，RUN，STOP指示燈都閃爍。故障原因：用STEP7讀取診斷信息14四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4）軟硬件故障判斷方法：SF，5VDC指示燈亮故障原因：硬件故障:1.在運行過程中插拔模板

2.系統(tǒng)處于RUN狀態(tài)下插拔了一個PROFIBUS-DP上的分布式模板

3.系統(tǒng)處于RUN狀態(tài)下插拔了一個PROFIBUS-IO上的分布式模板

4.具有診斷功能的模板報告了一個診斷中斷

5.嘗試訪問一個不存在的或有故障的模板，連接器松動軟件故障：1.TOD中斷被使能和觸發(fā)但是沒有裝入響應(yīng)的塊。（軟件/組態(tài)故障）

2.已使能TOD中斷的開始時間被跳過

3.由SFC32觸發(fā)延時中斷，但是沒有裝入響應(yīng)的塊（軟件/組態(tài)故障）

4.過程中斷被使能和觸發(fā)但是內(nèi)有裝入響應(yīng)的塊（軟件/組態(tài)故障）

5.生成狀態(tài)報警，但是沒有裝載響應(yīng)的OB55 6.生成與供應(yīng)商相關(guān)的報警，但沒有裝載響應(yīng)的OB57 7.生成更新報警，但沒有裝載響應(yīng)的OB568.當(dāng)刷新過程映象表時訪問不存在或出故障的模板

9.循環(huán)超時。同時調(diào)用的中斷OB太多

10.編程故障：塊未裝入;塊編號錯誤;定時器/計數(shù)器編號錯誤;讀寫訪問區(qū)錯誤11.I/O訪問故障12.全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊故障例如對于全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊來說，DB的長度不夠15四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4.4模擬量輸入模塊4.4.1故障原因判斷方法1)模塊故障（觸發(fā)診斷報文）判斷方法:SF指示燈點亮故障原因:1.外部負(fù)載電壓丟失-模板的負(fù)載電壓L+丟失

2.組態(tài)/參數(shù)賦值出錯–傳送給范本的參數(shù)非法

3.共模出錯–測量電路的(MANA)的輸入和參考電壓之間的電位差UCM太高

4.斷線–傳感器連接的電阻太大

-范本和傳感器之間開路

-沒有連接通道(開路)

5.下溢–輸入值下溢低于范圍,造成故障:所選測量范圍錯誤

-使用測量范圍4-20mA和1-5V,根據(jù)需要,可以使傳感器連接的極性反向

6.上溢-輸入值上溢,超出范圍

17四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4.5模擬量輸出模塊4.5.1故障原因判斷方法1）模塊故障（觸發(fā)診斷報文）判斷方法：SF指示燈點亮故障原因：1.外部負(fù)載電壓丟失–模板的負(fù)載電壓

L+丟失

2.組態(tài)/參數(shù)賦值出錯–傳送給模塊的參數(shù)非法3.M后短路–輸出超載-MANA后輸出QV短路

4.斷線–執(zhí)行器電阻太高

-范本和執(zhí)行器之間開路

-沒有連接的通道（開路）18四.西門子PLC系統(tǒng)故障排除4.6數(shù)字量輸入模塊4.6.1故障原因判斷方法1）模塊故障（觸發(fā)診斷報文）判斷方法:SF指示燈點亮故障原因:1.外部故障

2.不可編和可編程診斷被觸發(fā),通過SFC可以讀取詳細(xì)的診斷報文,查明故障原因.4.7數(shù)字量輸出模塊4.7.1故障原因判斷方法1）模塊故障（觸發(fā)診斷報文）判斷方法:SF指示燈點亮故障原因:1.外部故障

2.不可編和可編程診斷被觸發(fā),通過SFC可以讀取詳細(xì)的診斷報文,查明故障原因.195.2主機架配置方法:在STEP7中，通過簡單的拖放操作就可以完成主機架的配置。配置過程中，添加到主機架中的模板的訂貨號（在硬件目錄中選中一個模板，目錄下方的窗口會顯示該模板的訂貨號以及描述）應(yīng)該與實際硬件一致。首先直接新建一個項目，在項目中插入一個SIMATIC300Station，雙擊Hardware圖標(biāo)，打開硬件組態(tài)程序。在硬件目錄中找到S7-300機架，拖拽到左上方的視圖中，即可添加一個主機架。五.西門子PLC硬件組態(tài)實例圖1添加主機架21插入主機架后，分別向機架中的1號槽添加電源、2號槽添加CPU。硬件目錄中的某些CPU型號有多種操作系統(tǒng)版本，在添加CPU時，CPU的型號和操作系統(tǒng)版本都要與實際硬件一致。五.西門子PLC硬件組態(tài)實例圖2向主機架中添加電源和CPU22如果需要擴展機架，則應(yīng)該在IM-300目錄下找到相應(yīng)的接口模板，添加到3號槽。如無擴展機架，3號槽留空。4至11號槽中可以添加信號模板、功能模板、通信處理器等，上述模板分別在硬件目錄中的SM-300，F(xiàn)M-300和CP-300目錄下。例如，圖3向主機架中添加了一個數(shù)字量輸入模板和一個數(shù)字量輸出模板。五.西門子PLC硬件組態(tài)實例圖3向主機架中添加信號模板、功能模板、通信處理器等23按實際配置在右側(cè)硬件框找到匹配組件拖到PROFIBUS在線，彈出的對話框中先按中間的CANCEL鍵，然后在點下OK就可以了，這樣操作面板的添加就完成了，如圖五.西門子PLC硬件組態(tài)實例255.4根據(jù)我們實物教室的實際配置,主機架配置如圖五.西門子PLC硬件組態(tài)實例26需要注意的是,在添加各模塊時,需要根據(jù)實際情況在彈出的對話框中進行參數(shù)設(shè)定,如站地址PROFIBUS速率等.所有配置結(jié)束后,先按進行保存，再按下載到CPU中，出現(xiàn)如圖的接口，這樣主積架的設(shè)置就完成了.五.西門子PLC硬件組態(tài)實例27在TrainingUnit/SIMATIC300/CPU315-2DP/S7Program/Blocks下列出了整個系統(tǒng)所包含的組織塊，功能塊，數(shù)據(jù)塊，監(jiān)控表，系統(tǒng)功能塊等，基本說明如下：OB1:主循環(huán)程序塊OB35:定時中斷程序塊，在此程序中用于控制2個TANK的液位計算FB10:馬達控制功能塊FB11:液位控制功能塊FC1:1#TANK進酸閥控制功能塊FC2:1#MOTOR控制功能塊FC3:2#TANK補酸控制閥功能塊FC4:2#MOTOR控制功能塊FC5:2#TANK廢酸閥控制功能塊FC6:1#TANK酸回流控制閥功能塊FC7:2#TANK酸回流控制閥功能塊DB1:PLC與MP270B交換數(shù)據(jù)之?dāng)?shù)據(jù)塊DB11:1#TANK液位控制數(shù)據(jù)塊DB12:2#TANK液位控制數(shù)據(jù)塊DB100:1#MOTOR控制數(shù)據(jù)塊，為FC2之背景數(shù)據(jù)塊DB101:2#MOTOR控制數(shù)據(jù)塊，為FC4之背景數(shù)據(jù)塊六.西門子PLC編程實例6.1.2程序塊說明296.2主循環(huán)程序

六.西門子PLC編程實例30主循環(huán)程序六.西門子PLC編程實例設(shè)定TANK液位之初始值設(shè)定TANK液位之初始值1#2#馬達功能塊之調(diào)用各控制閥功能塊之調(diào)用316.3OB35定時中斷程序OB35定時中斷程序用于控制TANK之液位，每2S執(zhí)行一次，且通過對液位的實時計算，與設(shè)定上下限值作比較，輸出報警信號。六.西門子PLC編程實例1.DB11為FB11之背景數(shù)據(jù)塊2.功能塊左側(cè)為輸入信號或輸入輸出信號3.功能塊右側(cè)為輸出信號4.注意實參與形參之定義及賦值326.4馬達控制功能塊

六.西門子PLC編程實例自動/手動切換手動開/關(guān)之信號33馬達控制功能塊

六.西門子PLC編程實例馬達自動啓動信號

馬達自動關(guān)閉信號馬達手動啓動信號

34馬達控制功能塊

六.西門子PLC編程實例馬達手動關(guān)閉信號馬達開關(guān)信號至MP270B356.5變量監(jiān)控表

六.西門子PLC編程實例監(jiān)控變量地址監(jiān)控變量注釋監(jiān)控按鈕修改按鈕監(jiān)控變量數(shù)據(jù)類型監(jiān)控變量狀態(tài)值監(jiān)控變量修改值366.6系統(tǒng)上電及在線調(diào)試1.確認(rèn)接線是否正確。2.合上主電源開關(guān)MCCB1（220VAC）。3.合上CP1（220VAC），為PLCPowerSupply提供電源（合上前先確認(rèn)PowerSupply電壓開關(guān)處于230VACor120VAC,必須與CP1輸出電壓匹配）。4.合上PowerSupply之24VDC開關(guān)，為CPU提供電源。5.合上CP2，CP3為PLCI/OMODULE提供24VDC電源。6.將MPI電纜一端接于CPU卡上之MPI接口，將另一端接于適配器上，將適配器之接頭接于SIMATICNetCP5512通訊卡上，再將CP5512插入相應(yīng)計算機插槽。7.將CPU開關(guān)從STOP模式切換至RUN模式。8.啟動計算機，打開SIMATICManager軟件，打開“Siemenstrainingcenter”工程，打開Options/SetPG/PCInterface對話框，選擇通訊方式為PCAdapter(MPI)，點擊Properties對話框，將TransmissionRate設(shè)置為187.5Kbps,這樣SIMATICManager就可通過MPI與PLC通訊了。9.下面就可通過SIMATICManager對PLC中軟硬件進行組態(tài),編程，下載,調(diào)試了。10.打開OB1,在本列中接了一輸出信號為4-20MA的位置編碼器于模擬量輸入模板上，通過監(jiān)控程序可讀取編碼器之輸出值（PIW256）。11.人員可自行修改相關(guān)程序進行調(diào)試。六.西門子PLC編程實例377.1西門子多功能面板MP270操作7.1.1MP270外觀七.西門子多功能面板介紹全局功能鍵區(qū)系統(tǒng)功能鍵區(qū)局部功能鍵區(qū)數(shù)字鍵區(qū)38七.西門子多功能面板介紹常規(guī)組合鍵：39多功能面板組態(tài)軟件Protool介紹啟動Protool組態(tài)軟件在SIMATIC管理器中啟動Protool七.西門子多功能面板介紹40在WINDOWS下啟動Protool直接在WINDOWS窗口下點擊圖表啟動Protool.從菜單中選擇“檔”>“新建”打開一個對話框,在此對話框里可以選擇STEP7項目并在其中創(chuàng)建一個Protool項目.然后選擇操作單元.七.西門子多功能面板介紹417.2Protool項目窗口當(dāng)打開一個新建或已存在的項目時,項目窗口打開.Protool項目的項目數(shù)據(jù)以對象形式存儲.項目中的對象以樹形結(jié)構(gòu)排列.項目窗口左邊顯示屬于項目的對象類型,可以為所選擇操作單元進行組態(tài).對象類型包含設(shè)置了屬性的對象,顯示在項目窗口的右邊,可以組態(tài)的對象取決于操作單元的類型.在Protool中各種對象直接與編輯它們所需的工具鏈接.項目窗口結(jié)構(gòu)如下:標(biāo)題欄包含項目名稱.根據(jù)操作單元,可組態(tài)的對象類型在窗口的左半邊顯示,而創(chuàng)建的對象在右半邊顯示.七.西門子多功能面板介紹427.3組態(tài)畫面實例

7.3.1狀態(tài)按鈕組態(tài)創(chuàng)建畫面：狀態(tài)按鈕是一個具有兩種狀態(tài)：“已按下”和“已釋放”的控件與顯示元素。狀態(tài)按鈕可以用信號通知從操作單元(例如，電機)上不可見的單元狀態(tài)。也就是說，可以同時在操作單元上改變該單元的狀態(tài)。通過選擇圖標(biāo)按鈕或從菜單中選擇“插入”>“狀態(tài)按鈕”,插入按鈕同時彈出屬性對話框.為了畫面的整體效果可以通過圖中其它選項卡對其優(yōu)化，例如字體、顏色、名稱等。

七.西門子多功能面板介紹43

屬性設(shè)置：如果要組態(tài)狀態(tài)按鈕有“已按下”和“已釋放”兩種狀態(tài),通過“General”選項卡選擇“Type”中“Switch”,同時還可以為兩種狀態(tài)加入不同的文字說明。為了能與PLC控制聯(lián)系必須設(shè)置變量，如果變量已經(jīng)存在可以點擊選擇變量，否則就通過新建變數(shù)。變量需要設(shè)置數(shù)據(jù)類型。

七.西門子多功能面板介紹447.4功能鍵組態(tài)

7.4.1M270可組態(tài)的功能鍵入F1~F20。通過點擊功能鍵，隨即出現(xiàn)屬性對話框進行設(shè)置功能。例如組態(tài)F13功能鍵控制上例中的狀態(tài)按鈕。點擊功能鍵隨即出現(xiàn)屬性對話框如圖所示七.西門子多功能面板介紹45在“SelectObject”窗口內(nèi)的“AllFunctions”選項下選擇“Invertbit”如圖所示

七.西門子多功能面板介紹467.5項目下載步驟

7.5.1通過串口進行下載使用標(biāo)準(zhǔn)RS232電纜,電纜連接圖如下所示:

確認(rèn)串口電纜連接到面板的“IF2”口.

面板上電.

選擇“ControlPanel”打開“Transfer”選項啟動面板串口下載功能。串口設(shè)置右側(cè)第一個選項“EnableChannel”必須被啟動，否則不能進行