西門子S7-300 PLC項目化教程第2版 課件 項目1 創(chuàng)建S7控制項目

項目1創(chuàng)建S7控制項目主編：李莉王玉娟項目目錄任務(wù)1.1認識PLC任務(wù)1.2學(xué)習(xí)S7-300PLC硬件系統(tǒng)及存儲區(qū)任務(wù)1.3使用STEP7軟件創(chuàng)建S7項目[項目目標]1.了解PLC的產(chǎn)生、定義、功能、應(yīng)用、分類及特點。2.理解PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和編程語言。3.掌握S7-300PLC的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，會組態(tài)完整的PLC控制系統(tǒng)，熟練操作CPU模塊模式開關(guān)。4.會使用STEP7建立項目和硬件組態(tài)。1.1.1什么是PLC1．PLC產(chǎn)生和發(fā)展1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器PDP-14；1968年，美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1971年，日本研制出第一臺PLC；1973年，德國西門子公司(SIEMENS)研制出歐洲第一臺PLC；1974年，中國研制出第一臺PLC；20世紀70年代中末期，實用化發(fā)展階段；20世紀80年代初，在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用；20世紀80年代至90年代中期，發(fā)展最快的時期；20世紀末期，更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要；目前，微處理器構(gòu)成的微機化PC，而且實現(xiàn)了多處理器的多通道處理。任務(wù)1.1認識PLC2．PLC定義定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”

3．PLC功能⑴開關(guān)量邏輯控制⑵運動控制⑶閉環(huán)過程控制⑷數(shù)據(jù)處理⑸通信聯(lián)網(wǎng)4．PLC分類⑴按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。⑵按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。⑶按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。5．PLC特點⑴使用方便，編程簡單⑵功能強，性能價格比高⑶硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強⑷可靠性高，抗干擾能力強⑸系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少⑹維修工作量小，維修方便1.1.2PLC組成和工作原理1．PLC的基本組成整體式PLC組成框圖

模塊式PLC組成框圖

a)直流輸入

b)交流輸入

c)交/直流輸入圖1-3開關(guān)量輸入接口a)繼電器輸出

b)晶體管輸出

c)晶閘管輸出圖1-4

開關(guān)量輸出接口

2．PLC的工作原理⑴PLC的軟件系統(tǒng)PLC的軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序有三種：系統(tǒng)管理程序、用戶程序編輯和指令解釋程序、標準子程序和調(diào)用管理程序。⑵掃描工作方式用掃描工作方式執(zhí)行用戶程序時，掃描是從第一條程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運行。

⑶工作的主要階段

1.1.3PLC的編程語言1．PLC編程語言的國際標準1)梯形圖LD(Ladderdiagram)：西門子簡稱為LAD。2)指令表IL(Instructionlist)：西門子稱為語句表STL。3)功能框圖語言FBD(Functionblockdiagram)：對應(yīng)于西門子的功能塊圖FBD。4)順序功能圖SFC(Sequentialfunctionchart)：對應(yīng)于西門子的S7-GRAPH，這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言。5)結(jié)構(gòu)文本ST(Structuredtext)：西門子稱為結(jié)構(gòu)化控制語言(SCL)。2．STEP7中的編程語言語句表梯形圖順序功能圖

功能塊圖

S7-Higraph編程S7-SCL編程1.1.4S7-300PLC在PLC家族中的地位1．國內(nèi)外PLC產(chǎn)品介紹

美國、歐州、日本、我國2．S7系列PLC⑴SIMATICS7-200PLC⑶SIMATICS7-400PLC⑵SIMATICS7-300PLC1.2.1S7-300PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)任務(wù)1.2學(xué)習(xí)S7-300PLC硬件系統(tǒng)及存儲區(qū)

S7-300系列PLC系統(tǒng)構(gòu)成框圖S7-300PLC1．機架或?qū)к?RACK)導(dǎo)軌是安裝S7-300各類模塊的機架，它是特制不銹鋼異型板。S7-300的安裝2．電源模塊(PS)電源模塊用于將SIMATICS7-300連接到120/230V交流電源或24/48/60/110V直流電源。它與CPU模塊和其他信號模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線連接。3．中央處理單元模塊(CPU)S7-300有多種不同型號的CPU，分別適用于不同等級的控制要求。

CPU313的面板布局4．接口模塊(IM)

接口模塊擴展機架5．信號模塊(SM)

信號模塊及前連接器

6．功能模塊(FM)功能模塊主要用于實時性強、存儲計數(shù)量較大的過程信號處理任務(wù)。例如，快給進和慢給進驅(qū)動定位模塊FM351、電子凸輪控制模塊FM352、步進電機定位模塊FM353、伺服電動機位控模塊FM354、智能位控制模塊SINUMERIKFM-NC等。7．通信處理器(CP)通信處理器是一種智能模塊，它用于PLC間或PLC與其他裝置間連網(wǎng)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。例如，具有RS-232C接口的CP340，與現(xiàn)場總線連網(wǎng)的CP342-5DP等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負擔(dān)，并減少用戶對通信的編程工作。1.2.2CPU模塊詳細介紹1．模式選擇開關(guān)

1)RUN-P：可編程運行模式。2)RUN：運行模式。3)STOP：停機模式。4)MRES：存儲器復(fù)位模式。2．狀態(tài)與故障指示3．SIMATIC微存儲卡(MMC)1.2.3信號模塊1．?dāng)?shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊SM321用于連接外部的機械觸點和電子數(shù)字式傳感器，例如光電開關(guān)和接近開關(guān)，將現(xiàn)場過程送來的數(shù)字信號電平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號電平。

數(shù)字量輸入模塊按輸入點數(shù)有8點、16點和32點幾種類型可供選擇。圖1-20直流32點數(shù)字量輸入模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖

圖1-21交流32點數(shù)字量輸入模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖2．?dāng)?shù)字量輸出模塊數(shù)字量輸出模塊SM322可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等負載，將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成過程所要求的外部信號電平，同時有隔離和功率放大的作用。按負載回路使用的電源不同，它可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊。按輸出開關(guān)器件的種類不同，它又可分為晶體管輸出方式、晶閘管輸出方式和繼電器觸點輸出方式。

圖1-2232點數(shù)字量晶體管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖圖1-2332點數(shù)字量晶閘管輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖圖1-2416點數(shù)字量繼電器輸出模塊的內(nèi)部電路及外部端子接線圖3．仿真模塊4．占位模塊仿真模塊操作面板

占位模塊DM370的前、后視圖

5．模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊SM331用于將現(xiàn)場各種模擬量測量傳感器輸出的直流電壓或電流信號轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部處理的數(shù)字信號。

圖1-27AI8×13位模擬量輸入模塊的內(nèi)部電路及端子接線圖6．模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊SM332用于將S7-300PLC的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需要的模擬量信號，控制模擬量調(diào)節(jié)器或執(zhí)行機構(gòu)。

圖1-28AO4×12位模塊的內(nèi)部電路及端子接線圖1.2.4S7-300模塊地址的確定機架模塊起始地址槽

位

號12345678910110數(shù)字量模擬量PSCPUIM02564272828812304163202033624352283681數(shù)字量模擬量—IM32384364004041644432484485246456480604962數(shù)字量模擬量—IM64512685287254476560805768459288608926243數(shù)字量模擬量—IM96640100656104672108688112704116720120736124752圖1-29數(shù)字量模塊地址分配舉例圖1-30模擬量模塊地址分配舉例1.2.5S7-300PLC的存儲區(qū)名

稱存儲區(qū)存儲區(qū)功能輸入(I)過程輸入映像表掃描周期開始，操作系統(tǒng)讀取過程輸入值并錄入表中，在處理過程中，程序使用這些值。每個CPU周期，輸入存儲區(qū)在輸入映像表中存放輸入狀態(tài)值。輸入映像表是外設(shè)輸入存儲區(qū)首128B的映像輸出(Q)過程輸出映像表在掃描周期中，程序計算輸出值并存儲在該表中；在掃描周期結(jié)束后，操作系統(tǒng)從表中讀取輸出值，并傳送到過程輸出口。過程輸出映像表是外設(shè)輸出存儲區(qū)的首128B的映像位存儲區(qū)(M)存儲位存放程序運算的中間結(jié)果外設(shè)輸入(PI)外設(shè)輸出(PQ)I/O：外設(shè)輸入I/O：外設(shè)輸出外設(shè)存儲區(qū)允許直接訪問現(xiàn)場設(shè)備(物理的或外部的輸入和輸出)，外設(shè)存儲區(qū)可以以字節(jié)、字和雙字格式訪問，但不可以以位方式訪問定時器(T)定時器為定時器提供存儲區(qū)，計時時鐘訪問該存儲區(qū)中的計時單元，并以減法更新計時值。定時器指令可以訪問該存儲區(qū)和計時單元計數(shù)器(C)計數(shù)器為計數(shù)器提供存儲區(qū)，計數(shù)指令訪問該存儲區(qū)臨時本地數(shù)據(jù)(L)本地數(shù)據(jù)堆棧(L堆棧)在FB、FC或OB運行時設(shè)定，將在塊變量聲明表中聲明的暫時變量存在該存儲區(qū)中，提供空間以傳送某些類型參數(shù)和存放梯形圖中間結(jié)果。塊結(jié)束執(zhí)行時，臨時本地存儲區(qū)再行分配，不同的CPU提供不同數(shù)量的臨時本地存儲區(qū)

數(shù)據(jù)塊(DB)數(shù)據(jù)塊存放程序數(shù)據(jù)信息，可被所有邏輯塊公用(“共享”數(shù)據(jù)塊DB)或被FB特定占用“背景”數(shù)據(jù)塊DI表1-2系統(tǒng)存儲區(qū)1.3.1STEP7軟件安裝1．軟件功能2．安裝要求3．安裝STEP7任務(wù)1.3使用STEP7軟件創(chuàng)建S7項目圖1-33STEP7軟件與S7-300PLC硬件和被控設(shè)備關(guān)系1.3.2創(chuàng)建項目1．激活許可證密鑰在STEP7安裝過程中，傳送許可證密鑰選擇了“否，以后再傳送許可證密鑰”。可以用許可證管理器安裝許可證密鑰。如果沒有許可證密鑰，可以在首次打開安裝好的軟件時，激活14天期限的試用許可證密鑰。2．用新建