第7章 S7-300和S7-400 PLC系統(tǒng)配置與編程

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,*,電氣控制與,PLC,應(yīng)用,（第,七,章）,主 編：陳建明,副主編：巫付專 朱曉東 熊軍華,第7章,S7-300,和,S7-400 PLC,系統(tǒng)配置與編程,熟悉,S7-300/400,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),了解,S7-300,與,S7-400 PLC,的各種模塊的功能和特點(diǎn),掌握,STEP 7,編程軟件的基本知識(shí)和使用方法,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,教學(xué)內(nèi)容：,7.1,S7-300 PLC,和,S7-400 PLC,的系統(tǒng)配置,7.2,S7-300,和,S7-400,的指令系統(tǒng),7.3,S7-300,和,S7-400,應(yīng)用

2、系統(tǒng)的編程,第7章,S7-300,和,S7-400 PLC,系統(tǒng)配置與編程,7.1,S7-300 PLC,和,S7-400 PLC,的系統(tǒng)配置,返回,S7-300 PLC，,它的組成部件主要有以下幾個(gè)部分：,7.1.1,S7-300 PLC,的基本組成,中央處理單元（,CPU）；,負(fù)載電源模塊（,PS）；,信號(hào)模塊（,SM）；,功能模塊（,FM）；,通信處理器（,CP）；,接口模塊（,IM）；,導(dǎo)軌（,RACK）,及其它外部設(shè)備。,7.1.2 特點(diǎn),S7-300 PLC,的結(jié)構(gòu)及功能,S7-300 PLC,的結(jié)構(gòu)及總線連接器,如下圖所示：,返回,7.1.2 特點(diǎn),S7-300 PLC,的結(jié)構(gòu)及

3、功能,S7-300 PLC,具有以下特點(diǎn)：,循環(huán)周期短，處理速度高；,指令集功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜功能；,人機(jī)界面（,HMI）,被集成在,S7-300,操作系統(tǒng)內(nèi)，因此人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少；,CPU,的智能化診斷系統(tǒng)連續(xù)不斷的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行；,系統(tǒng)允許設(shè)置多種級(jí)別的保護(hù)口令，可有效防止用戶程序在未經(jīng)允許的情況下被復(fù)制或修改。,7.1.3,S7-300,的系統(tǒng)配置,S7-300 PLC,由各種模塊和導(dǎo)軌組成機(jī)架：,中央機(jī)架（,CR）；,中央機(jī)架必須安裝有,CPU,模塊，,S7-300 PLC,需要提供,DC 24 V,直流工作電源，可以選用電源模塊，也可以通過(guò)外部,DC 24 V,電源供電。

4、,擴(kuò)展機(jī)架（,ER）。,中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間的連接，需要接口模塊的參與。接口模塊總是成對(duì)使用的，在中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架上各需安裝一塊接口模塊。,返回,7.1.4,S7-300,的,CPU,模塊,存儲(chǔ)器：,裝載存儲(chǔ)器（,load memory,）；,工作存儲(chǔ)器,(,work memory)；,系統(tǒng)存儲(chǔ)器（,system memory,）；,存儲(chǔ)器卡,MMC（Micro Memory Card）。,返回,7.1.4,S7-300,的,CPU,模塊,S7-300,有多種不同型號(hào)的,CPU,模塊，這些,CPU,按性能等級(jí)劃分，幾乎涵蓋了各種應(yīng)用范圍。從目前的情況來(lái)看，大體有4個(gè)系列：,標(biāo)準(zhǔn)型,CPU,

5、系列,；,集成型,CPU,系列,；,緊湊型,CPU,系列,；,故障安全型,CPU,系列,。,7.1.5,S7-300,的數(shù)字量模塊,S7-300,的數(shù)字量模塊基本為三大類：,SM321,數(shù)字量輸入模塊；,SM322,數(shù)字量輸出模塊；,SM323,數(shù)字量輸入/輸出模塊,。,返回,7.1.6,S7-300,的模擬量模塊,S7-300,的模擬量輸入/輸出模塊包括：,SM 331,模擬量輸入（,AI）,系列；,SM 332,模擬量輸出（,AO）,系列；,SM 334,模擬量輸入/輸出（,AI/AO）,系列,。,返回,7.1.7,S7-300,的電源模塊,（,PS）,PS 307,電源模塊有2,A、5A

6、 10A,三種規(guī)格，將輸入的單相交流電壓（120/230,V，50/60Hz）,轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?4,V,提供給,S7-300 PLC,使用，同時(shí)也可作為負(fù)載電源，通過(guò),I/O,模塊向使用24,VDC,的負(fù)載（如傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）供電。,PS 307,電源模塊的輸入與輸出之間有可靠的隔離。如果正常輸出額定電壓24,V，,面板上的綠色,LED,等點(diǎn)亮；如果輸出電路過(guò)載，,LED,燈閃爍，輸出電壓下降；如果輸出短路，則輸出電壓為零，,LED,燈滅，短路故障解除后自動(dòng)恢復(fù)。,返回,7.1.8,S7-300,的,I/O,編址,數(shù)字量,I/O,地址的確定：,S7-300,的數(shù)字,I/O,地址由地址標(biāo)識(shí)符、地

7、址的字節(jié)部分和位部分組成，地址標(biāo)識(shí)符,I,表示輸入，,Q,表示輸出，例如,I0.7,是一個(gè)輸入數(shù)字量的地址，表示,0,號(hào)字節(jié)的第,7,位。,S7-300,對(duì)各個(gè),I/O,點(diǎn)的編址是依據(jù)其所屬模塊的安裝位置決定的，依據(jù)規(guī)定，各種信號(hào)模塊應(yīng)安裝在4號(hào)至11號(hào)槽位。因此，,CPU,從4號(hào)槽位開(kāi)始為,I/O,模塊分配地址，每個(gè)槽位所占用的,I/O,地址是系統(tǒng)默認(rèn)的，以字節(jié)為單位。,返回,7.1.8,S7-300,的,I/O,編址,模擬量,I/O,地址的確定：,S7-300,對(duì)各個(gè)機(jī)架上槽位的模擬,I/O,默認(rèn)地址。在,SM,區(qū)（411號(hào)槽位）的每個(gè)槽位上，,CPU,為每個(gè)模擬量模塊分配了16個(gè)字節(jié)的地

8、址，允許最多8路模擬,I/O，,每個(gè)模擬量,I/O,的地址都是用1個(gè)字來(lái)表示的。實(shí)際使用時(shí)是根據(jù)具體的模塊來(lái)確定實(shí)際的地址范圍的，例如0號(hào)機(jī)架的4號(hào)槽位，如果安裝的是兩通道模擬輸入,I/O，,則實(shí)際用到的地址是,IW256、IW258。,7.1.9,S7-400,系統(tǒng)簡(jiǎn)介,S7-400,是具有中高性能的,PLC,，,采用模塊化無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，擴(kuò)展能力和通訊能力很強(qiáng)，適用于對(duì)高可靠性要求很高的大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)。,S7-400,系統(tǒng)由以下組件組成：背板、電源模塊（,PS）、S7-400 CPU、,信號(hào)模塊（,SM）、,通訊處理器（,CP）、,功能模塊（,FM）,等。,S7-400,對(duì)模塊數(shù)量限制的上

9、限遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于,S7-300，,因而有極強(qiáng)的擴(kuò)展能力。信號(hào)模塊的更換可以熱插拔，而不必暫停生產(chǎn)。,返回,7.2,S7-300,和,S7-400,的指令系統(tǒng),S7-300,和,S7-400 PLC,具有350多條指令，其中包括,STEP 5,指令和集成在,S7 CPU,中的系統(tǒng)功能和功能塊，這些系統(tǒng)中集成的標(biāo)準(zhǔn)塊可以在,STEP 7,編程軟件中被用戶程序調(diào)用。以下主要介紹,S7-300,和,S7-400,指令系統(tǒng)的一些基本概念和,STEP 7,的基本指令。,返回,7.2.1,基本概念,編程語(yǔ)言。在標(biāo)準(zhǔn)的,STEP 7,軟件包中配備的編程語(yǔ)言有三種：梯形圖語(yǔ)言（,LAD）、,語(yǔ)句表（,STL）、,功能

10、塊圖（,FBD）。,數(shù)據(jù)類型。,S7-300/400 PLC,的,數(shù)據(jù)類型有三種：基本數(shù)據(jù)類型；復(fù)合數(shù)據(jù)類型；參數(shù)類型。,存儲(chǔ)器區(qū)域及功能。,S7-300/400 PLC,的,存儲(chǔ)器區(qū)域包括：輸入映像寄存器區(qū)（,I）；,輸出映像寄存器區(qū)（,Q）；,位存儲(chǔ)器（,M）；,外設(shè),I/O,區(qū)（,PI/PQ）；,定時(shí)器（,T）,存儲(chǔ)區(qū)；計(jì)數(shù)器（,C）,存儲(chǔ)區(qū)；數(shù)據(jù)塊（,DB）；,背景數(shù)據(jù)塊（,DI）；,本地?cái)?shù)據(jù)（,L）。,返回,7.2.1,基本概念,尋址方式。操作數(shù)是指令操作或運(yùn)算的對(duì)象，指令取得操作數(shù)的方式稱為尋址方式，,S7-300/400,有4種尋址方式：立即尋址、直接尋址、存儲(chǔ)器間接尋址、寄存器

11、間接尋址。,狀態(tài)字寄存器如下圖所示：,7.2.2 基本指令,限于篇幅，本小節(jié)主要介紹位邏輯指令、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等基本指令：,位邏輯指令：用于二進(jìn)制的邏輯計(jì)算，只有1和0兩種狀態(tài)，1相當(dāng)于編程元件線圈通電，0相當(dāng)于斷電。,定時(shí)器指令：,STEP 7,中的定時(shí)器指令可用線圈表示，也可用方框表示。共有5類：脈沖定時(shí)器（,SP）、,延時(shí)脈沖定時(shí)器（,SE）、,延時(shí)接通定時(shí)器（,SD）、,保持型延時(shí)接通定時(shí)器（,SS）、,延時(shí)斷開(kāi)定時(shí)器（,SF）。,返回,7.2.2 基本指令,計(jì)數(shù)器指令：計(jì)數(shù)器指令分加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器、加減計(jì)數(shù)器三種，也可以用方框表示或者線圈表示。線圈分設(shè)定初值線圈、加計(jì)數(shù)器線圈、減計(jì)

12、數(shù)器線圈。計(jì)數(shù)器的初值用,BCD,碼格式表示，計(jì)數(shù)范圍是0999。如,C#100,表示計(jì)數(shù)器初值為十進(jìn)制的100。,其它指令：,S7-300/400,還有算術(shù)運(yùn)算指令（整數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算）、比較指令、移位循環(huán)指令、數(shù)據(jù)塊指令等等。,7.3,S7-300,和,S7-400,應(yīng)用系統(tǒng)的編程,7.3.1,STEP 7,軟件包,STEP 7,軟件包可運(yùn)行在,Windows 95/98/2000/NT,下，為適應(yīng)不同的應(yīng)用對(duì)象，可選擇不同的版本，其中的,STEP 7,標(biāo)準(zhǔn)軟件包可用于對(duì),SIMATIC S7-300/400、SIMATIC M7-300/400、SIMATIC C7,等系統(tǒng)的編程和開(kāi)發(fā)。

13、,返回,7.3.1,STEP 7,軟件包,STEP 7,標(biāo)準(zhǔn)軟件包的組成如下圖所示：,返回,7.3.2 應(yīng)用系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)化的用戶程序如下圖所示：,返回,7.3.3 組織塊功能,組織塊,OBx,（x:1、10122），,是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口，類似于微機(jī)匯編語(yǔ)言中的“中斷向量表”，每一個(gè)組織塊都對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)事件，例如,OB30,對(duì)應(yīng)的是循環(huán)中斷，循環(huán)時(shí)間可在,STEP 7,中設(shè)定。當(dāng)驅(qū)動(dòng)事件的條件滿足時(shí)，操作系統(tǒng)調(diào)用相應(yīng)的組織塊，執(zhí)行該組織塊中的用戶程序，執(zhí)行完畢返回，繼續(xù)執(zhí)行原程序。因此每一個(gè)組織塊都相當(dāng)于一個(gè)中斷處理程序的入口指針，用戶可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，在相應(yīng)的組織塊中編寫

14、自己的應(yīng)用程序，有些組織塊需要在,STEP 7,中進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，用以規(guī)定驅(qū)動(dòng)事件需要滿足的具體條件和具體的響應(yīng)組織塊。,返回,7.3.4 循環(huán)程序的處理過(guò)程,PLC,用戶程序的處理過(guò)程均為循環(huán)處理過(guò)程，其具體過(guò)程可以描述為以下幾個(gè)步驟：,系統(tǒng)上電或由,STOP,模式轉(zhuǎn)到,RUN,模式時(shí)，,CPU,執(zhí)行啟動(dòng)操作,；,啟動(dòng)循環(huán)時(shí)間監(jiān)控,；,執(zhí)行組織塊,OB1，,掃描用戶程序,；,將過(guò)程輸出映像存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容傳遞給輸出模塊，執(zhí)行輸出控制動(dòng)作。完畢后轉(zhuǎn)第2步重新開(kāi)始循環(huán)掃描。,返回,7.3.5 編程的基本方法和步驟,創(chuàng)建項(xiàng)目和硬件組態(tài)。激活,SIMATIG,管理器（,SIMATIG Manager

15、），,在新建項(xiàng)目窗口輸入新項(xiàng)目名稱。,符號(hào)編輯。點(diǎn)擊,symbols,圖標(biāo)，進(jìn)入符號(hào)編輯器，可以對(duì)全局變量命名，這樣做的目的是增加程序的可讀性。,用戶程序編程：主程序,OB1,的編程；編制功能,FC。,程序下載與調(diào)試。通過(guò)硬件接口（例如多點(diǎn)接口,MPI）,將計(jì)算機(jī)和,PLC,連接起來(lái)，就可以將程序下載給,CPU,進(jìn)行在線調(diào)試。,返回,第七章習(xí)題與思考題,S7-300 PLC,最大可以擴(kuò)展幾個(gè)機(jī)架？每個(gè)機(jī)架最多可以安裝幾個(gè),I/O,模塊？,說(shuō)明裝載存儲(chǔ)器、工作存儲(chǔ)器、系統(tǒng)存儲(chǔ)器以及微存儲(chǔ)器卡的作用。,什么是線性編程？什么是結(jié)構(gòu)化編程？,功能,SFC、,功能塊,FB、,系統(tǒng)功能塊,SFB,彼此之間的區(qū)別。,說(shuō)明組織塊的作用。,返回,