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抚顺特殊钢厂真空自耗炉控制系统资料-------PLC部分一、系统构成PLC部分采用西门子公司的S7-300系列组件，由电源模块（1）、CPU模块（1）、开关量模块（2）、开关量输出模块（2）、模拟量输入模块（2）、模拟量输出模块（1）、脉冲计数器模块（1）和称重模块共10个模块构成。说明如下：1．电源模块：PS307—5A；为PLC系统提供稳定的24V直流电源。2．CPU模块：CPU314；是系统的核心负责程序的运行，数据的存储与处理，与上位机的通讯和数据的传输。3．开关量输入模块：SM321；可进行32路开关量的检测，输入信号为24V有效，若输入为无源触点，可利用电源模块提供24V驱动信号。4．开关量输出模块：SM322；可提供8路开关量输出，为继电器输出方式；分为4组每两路公用一个公共端。5．模拟量输入模块：SM331；为实现对8路模拟量数据采集，输入信号可以是电流信号、电压信号、热电偶输入、热电阻输入，可根据不同的应用场合对模块进行设置。6．模拟量输出模块：SM332；可提供4路模拟量输出信号，根据应用可将各路输出设置为电压输出或电流输出。7．脉冲计数器模块：FM350-1；用于位置测量，能提供一个通道的脉冲计数功能，属于功能模块；可为位置编码器提供5V或24V驱动电源，并通过编码器的A相和B相脉冲进行双向脉冲计数。可直接接入的编码器包括24V编码器和5V差动输入编码器。需利用配套软件进行设置与编程。8．称重模块：SWAREX-U；用于桥式电阻应变式称重传感器的荷重测量，传感器的6个接线端均直接接入模块。模块需利用配套软件进行设置。PS307SIMENSSM321SM321SM322SM331SM331SM332FM350SWA5ACPU314DI32DI32DO8AI8AI8AO4-1REX-U图1、系统模块组成。二、硬件组态1．基本机架（中央机架）机架即是用于安装固定各个模块的专用槽架。PLC的各个模块就遵循一定的规则固定在上面。每个机架中：插槽1为电源模板插槽；插槽2为CPU模板插槽；插槽3留给通讯模板接口模板及扩展模板。插槽4以后留给应用模板。每个模块最多可以安装8个应用模块。模块的底部通过总线连接器与前后的模块想连接，构成一个整体系统。说明：所谓插槽，在这里只是抽象的概念，S7—300系统中的机架物理形态上只是一个槽形轨道，上面没有具体的插槽，模块也只是按一定顺序固定在上面，模块之间也无须保留空间，而是紧密地相邻安装。插槽的概念只有在对系统进行软件组态时才能具体化。（软件组态将在后面介绍）2．机架的扩展当基本机架不能满足系统要求时，可通过扩展机架对系统进行扩展，扩展方式有两种：①、用IM365模板：可扩展一个机架，需用两块IM365模板，连接长度最长为一米。一块IM653模板插在中央机架的3槽，另一块IM365插在扩展机架的第一槽，扩展机架的电源通过IM365扩展提供。扩展机架上最多可有8块应用模板。②、用IM360/361模板：可扩展3个机架，IM360插在中央机架的第三槽，IM361插在扩展机架的第一槽，第一个扩展机架的IM361与中央机架的IM360相连，其余机架的IM361顺序与前一机架的IM361相连接，机架之间的最大连接长度为10米。扩展机架的电源可通过IM361连接外部24V电源。每个扩展机架最多可安装8块应用模板。3．地址的确定每个机架中应用模板始于插槽4，因此编址也从插槽4开始。①、开关量模板的编址：自插槽4开始起始地址为0，每一个插槽分配4个连续地址，每向后一个插槽，起始地址值加4，而不管其前面是否为开关量模板。开关量模板上每个I/O通道占用一个地址位。起始地址=（插槽号－4）×4；②、模拟量模板的编址：自插槽4开始起始地址为256，每个模拟量模板分配16个连续地址，每向后一个插槽模板起始地址加16，而不管其前面是否为模拟量模板。在模拟量模板上每个I/O通道占用2个地址字节。起始地址=（插槽号－4）×16；③、其它功能模板的编址：其它功能模板的编址方式与模拟量模板的编址规律完全相同。即：起始地址=（插槽号－4）×16；当使用扩展机架时，模板地址按照以上规律顺序向后延伸。4．模板功能的设置在应用模板中有些模板毋需设置便可直接使用，如开关量I/O模板；而一些多用途模板以及功能模板则需要对模板进行准确的设置。模板的设定方式包括硬件设定和软件设定两部分，需要联合使用才能使模板正常工作。例如，系统所使用的模拟量输入模板SM331（7KF01-0AB0），共有8路输入通道，每两路为一组。对应每一组输入，在模板的侧面有一个方型选择块，可选择该组通道用于电压输入还是电流输入，按站侧面板上所标注的说明，使选择块上不同方向上的字母与所标箭头相对，就实现了对模板的硬件设置。但是具体到信号的量程大小，如电流是0—10mA，还是4--20mA则需要利用软件进行设置。软件的设置方法将在后面介绍。三、CPU314的功能简介1．CPU的存储空间：CPU的存储空间分为两部分，一部分是24K字节的工作存储区，用于存储用户程序。另一部分是负载存储区，用于存储用户定义的各种数据，其中4K字节可无电池后备此外还可以用插入式存储卡扩展存储空间，最大可扩展512K字节。2．组织块的支持自由周期块：OB1，也就是程序的循环扫描块。定时中断块：OB35，按给定时间间隔产生定时中断，缺省定时时间为100ms。初始化模块：OB100，只在系统开始运行时调用一次，可用它对某些数据进行初始化。中断驱动模块：OB40，用于对硬件中断进行响应和处理，在应用模块中，有些模块提供了硬件中断功能，如脉冲计数器模块FM350-1。实时驱动模块：OB10，可用于在给定的时间按给定的方式运行指定的程序。其中OB1，OB35，OB100三个模块是常用的三个基本组织块。3．程序块的支持功能FC：可支持128个功能块FB：可支持28个数据块DB：可支持128个4．其它编程元件的支持位存储器：2048位（M0.0---M255.7）计数器：64个(C0---C63)计数范围1---999定时器：128个(T0---T127)定时时间10ms---9990s四、软件的应用与S7—300系统配套而来的是SIMATICSTEP7软件系统，利用它可以进行系统硬件的组态，模板的设置及通讯连接的设定。1．用户软件的组成一个完整的用户软件由以下几个部分构成：①、硬件系统的组态：硬件系统除了需要在模板本身进行必要的选择设置外，还需要通过软件对具体的功能规范进行设定，才构成了完整的系统硬件组态。组态的信息需下载到PLC中，并进一步通过PLC传入相应的模板。②、用户程序的全部程序块、数据块及被调用的系统功能模块。③、用户程序的相关说明与文档。2．新项目的创建在开发一个新的PLC系统时，首先要建立一个新项目，而后该PLC控制系统全部软件的开发就建立在这个项目内，包括系统的组态，程序的编制，网络连接，文档的建立。步骤：①、从桌面上启动SIMATIC管理器，同时STEP7被自动启动。进入管理器主界面。参见图4.1②、按下File按钮，选择‘NewProjectWizard’，进入新项目向导。图4.1SIMATICSTEP7管理器主界面图4.2启动新项目向导③、选择’Next’这样可以按照向导的指引逐步生成一个新项目。（图4.3）图4.3按步生成新项目③、在CPU类型中选择CPU314,按‘Next’，进入下一步。这就生成了一个一CPU314为核心的PLC系统。图4.4⑤、选择你所想要添加的程序块名称，在其前的选择框中打勾。选择所用的PLC编程语言，单击该语言前面的按钮。按‘NEXT’进入下一步。图4.5⑥、在Projectname：栏输入你为项目所取的名称，按下‘Make’按钮，一个新的项目就生成了。下面你就进入了程序设计的主画面。图4.6⑦本画面为用户编程的主界面，在该界面上可以选择PLC硬件组态，程序块的添加与程序的编写。并能依据编写的程序选择是否自动生成源程序的文档。图4.7⑧、项目生成后，以下的软件设计等操作就主要在该界面下进行。以后若要进入该项目的编程操作，可从SIMATIC管理器中选择打开项目，在项目列表中双击项目名。3．对硬件系统进行软组态①、进入编程主界面后，单击项目前+号，打开项目，再单击SIMATIC300Station图4.8或其前面的加号，则SIMATIC300Station打开，右侧窗口出现Hardware与CPU314(1)两项。双击Hardware标志，就进入了硬件组态界面。③、在硬件组态界面下，出现了机架的上下两个窗口，下方窗口为机架硬件的详细信息。如图4.9所示。注意：CPU被自动放到了第二插槽，其余插槽为空。其中，第一插槽只能插入电源模板，第三插槽用来插入通讯、扩展及接口模板。单击空白插槽，从界面的选择菜单中单击‘Insert’，再点击‘HardwareComponents’，就可以选择所要插入的模板。图4.9④、单击‘HardwareComponents’后，出现如下界面，窗口中显示出各种类型的模板，选择相应的模板类型，会列出该类下所有的具体模板型号，然后可选择具体的模板型号。图4.10例如，向插槽插入电源模板，模板型号为PS3075A（可在模板的前面板上看到）。步骤：单击插槽1---Insert---HardwareComponents，弹出图4.10所示窗口后，然后双击Simatic300---双击PS300---双击PS3005A，会弹出出模板属性窗口，单击OK模板就被插入了插槽1。插槽3空闲，从插槽4开始可以插入应用模板，以模拟量输入模板SM331（7KF01-0AB0）为例，将它放入插槽7，步骤如下：单击插槽7---Insert---HardwareComoponents，弹出图4.10所示窗口，然后双击Simatic300---双击SM300---双击AI300---单击SM321DI32×DC24，模板的型号会以小字符显示在模板的右侧，双击它，模板就被放到插槽7。其它插槽的配置步骤同上，模板被插入插槽后，在图4.9所示的阻台界面中，下方的窗口M，I，Q栏可以看到模板占用的通道地址，可以对照前面所述的硬件编址规则，比较地址是否一致。4．模板的设置组态完成后，需要对模板的具体信号规范进行设置。仍以插槽7中的模拟量输入模板为例，双击插槽7中AI模板，弹出模板属性窗口。图4.11General显示是模板的一般属性，单击Address显示模板所占用的通道地址，单击Inputs就进入了每个输入通道的信号规范的设定。界面如图4.12所示：界面内显示了8个输入通道每两个通道为一组，TypeofMeasurement栏为信号的输入类型，缺省方式为电压，点击各组信号的信号类型，可设定为电流，热电偶及热电阻输入，信号类型的设定必须与硬件设置保持一致。信号类型下方为信号量程，例如电压信号可以选择-10V--+10V，0—10V，1—5V等。模板各项属性设置完成后，单击OK，模板的设置完成。图4.125．通讯连接的设置①、在软件设计主界面（图4.7）下，单击CPU314(1)，右侧窗口显示出系统连接。图4.13②、双击connections，进入PLC的通讯连接设置，如图4.14所示。上端显示一条连线为MPI网络总线，单击SIMATIC300Station中的CPU314，从主菜单中选择Insert，然后选择connections，则在CPU314与MPI总线之间建立起了连接。单击OK，通讯连接的建立就完成了。图4.14五、程序的开发PLC程序利用系统提供的STEP7V5.01编程工具进行编程。可供选择的编程语言有语句表语言（STL），梯形图（LADDER）和功能块语言(FBL)。编程操作从用户编程主界面（图4.8）进入，首先要生成空的程序块，然后双击该块就进入了该块的程序编辑。1．程序的构成STEP7的程序设计采用了模块化的程序设计方法，程序按照运行的需要构成不同的程序块，各个程序块的运行调度由程序的组织块完成，用户通过对组织块的编程实现整个系统的有