PLC实训讲义新版

综合实训讲义西门子S7-300PLC综合实训信电学院2014.6新版1一、实训目的“西门子S7-300PLC综合实训”旨在对学生进行西门子S7-300PLC应用的综合训练。通过该实训过程，可使学生熟练掌握S7-300PLC硬件组态、程序开发、PLC电气线路设计以及相关开发工具的使用、开发流程等。为以后独立开发PLC系统项目打下坚实的基础。二、实训要求实训过程严格遵守实验室安全制度，按规定完成实训内容，认真遵守注意内容，防止实训装置短路造成装置工作异常或损坏。三、实训内容1、熟悉西门子PLC控制系统综合实训装置的总体结构，掌握开发软件和工具的使用方法,熟悉几种通信方式。2、具体实训项目：step7软件的使用，利用S7-300PLC控制小车，利用触摸屏控制小车，利用触摸屏和S-300PLC通过变频器控制电机启停和频率更改。3、对每个实训项目认真研究，反复下载调试，直到取得满意结果为止。四、注意事项1、实验室严谨看电影打游戏，一经发现实训成绩为零。1、实验中使用优盘首先要取得实验老师许可。2、实验室禁止携带食物及饮料，一经发现实训成绩为零。五、实训报告独立完成第六章实训练习的编程与实现并进行实训总结，使用A4纸撰写实训报告，实验报告必须手写，如果打印实训成绩为零。中国矿业大学2西门子S7-300PLC综合实训姓名：学号：学院：信息与电气工程学院专业：实训专题：指导教师：年月徐州3目录第一章SIMATICS7-300PLC基础与实训平台......................................................3第二章STEP7编程环境............................................................................................7第三章LAD语言基础与编程练习...........................................................................13第四章WinCCflexible2008基础及TP177B........................................................20第五章MM440变频器基础及TP177B监控..........................................................36第六章实训练习.......................................................................................................43第一章SIMATICS7-300PLC基础与实训平台一、S7-300PLC概述S7-300属于模块式PLC，结构图如下图所示：（1）中央处理单元(CPU)（2）信号模块(SM)（3）通讯处理器(CP)（4）功能模块(FM)（5）电源模块(PS)（6）接口模块(IM)（7）导轨（固定各个模块）4PLC工作的中心内容可以简述为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，如下图。输入端子输出锁存器元件映像寄存器执行程序输入映像寄存器输出端子扫描周期输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段(1)输入采样在输入采样阶段，PLC扫描所有输入端子的状态，将结果存入相应的输入映像寄存器。在输入采样阶段完成后，输入映像寄存器的内容被锁存，无法改变。直到进入下一次的输入采样阶段才能重新更新输入映像寄存器。(2)程序执行在程序执行阶段，PLC根据程序、从输入映像寄存器读入的输入状态、从元件映像寄存器读入的输出状态，从OB1程序块第一条指令开始按顺序执行运算，将运算结果存入对应的元件映像寄存器中，在执行过程中，元件映像寄存器的状态会不断刷新。执行完最后一条指令后转入输出刷新阶段。(3)输出刷新完成程序执行阶段后，PLC将输出映像寄存器中的输出状态存入输出锁存器，按照一定的方式集中输出，驱动外部电路。在下一次的输出刷新阶段到来之前，输出锁存器的输出状态将被锁存，无法改变。二、S7-300通讯SIMATICS7-300具有多种不同的通讯接口：PROFIBUSMPI5工业以太网总线系统485通讯、Modbus通讯等三、实训平台简介单个实验台主要包括电源部分、可编程控制器部分、输入输出部分、I/O转换口、人机界面、控制网络部分、上位机、变频器、被控对象等。上位机中安装有相应的工控软件，以便实现编程、管理、通信、组网以及监控等。电源部分实行单个自动化单元独立开关和总闸开关方式。PLC控制器部分输入输出部分人机交互部分上位机的硬件配置及软件配置变频器控制网络构建小车I/O地址表6说明：数码管采用三八译码器。四、实验根据老师讲解的S7-300知识和实训平台介绍熟悉实训硬件平台，分清强弱电，为以后的实验做好安全意识准备。本讲义抛砖引玉，希望同学们自己想控制要求自己编写程序。还有很多例子可以做比如：WinCC监控小车、触摸屏监控交通灯、网络控制两台变频器随动、PLC300与PLC200的通信(DP&net)、logo！使用、病房呼叫系统、触摸屏直接控制MM440、多个实验台协作等等，希望有时间有精力的同学发挥主动性，充分掌握西门子S7-PLC。序号地址说明1说明21.I0.01“１”号键值信号输出2.I0.12“２”号键值信号输出3.I0.23“３”号键值信号输出4.I0.34“４”号键值信号输出5.I0.4A（传感器信号）左侧电感式传感器信号输出6.I0.5B（传感器信号）电容式传感器信号输出7.I0.6C（传感器信号）光电式传感器信号输出8.I0.7D（传感器信号）右侧电感式传感器信号输出9.I1.0手/自动手动／自动模式选择开关10.I1.1启动/停止启动/停止选择开关11.Q0.0A（位置显示）数码显示控制端子A12.Q0.1B（位置显示）数码显示控制端子B13.Q0.2C（位置显示）数码显示控制端子C14.Q0.3电机正转电机电源端附加正向电压15.Q0.4电机反转电机电源端附加反向电压16.Q0.5快速电机电源端附加＋24V电压17.Q0.6慢速电机电源端附加＋12V电压18.Q0.7报警系统报警信号输出7第二章STEP7编程初步一、STEP7编程环境课前学生自己在有关书籍中了解STEP7的编程环境二、建立第一个工程例子目的：（1）了解SIMATICS7-300PLC的硬件结构；（2）了解STEP7环境，掌握组态，下载；设备：（1）计算机一台（2）综合实验平台一台课后作业：有条件的同学，下载STEP7，并安装在自己的电脑上；实验室电脑上装有还原系统，请将每次编写的软件用优盘拷走。步骤：1在STEP7中创建新项目，双击桌面S7tgtopx—file—new设置新建项目名称(如‘myproject’)及保存位置—单击OK。2右击工程名，insertnewobject—Simatic300Station插入S7-300站。3双击hardware，开始硬件组态，在右栏中依次点击SIMATIC300—RACK-300—Rail，双击Rail，插入导轨。4点击第一个槽，在右栏中依次点击SIMATIC300—PS300—PS3075A，插入电源模块。85点击第二个槽，在右栏中依次点击SIMATIC300—CPU-300—CPU315F-2PN/DP—6ES7315-2FH13-0AB0—V2.6，插入CPU模块。6第三槽空缺，以便扩展机架，是专门为IM模块准备的。在第四槽位插入数字量输入输出模块。SIMATIC300—SM-300—DI/DO-300—SM323DI16/DO16*24V/0.5A，注意订货号一致。7在第五槽位插入模拟量模块，注意订货号一致。98双击二号槽位下的MPI/DP，在弹出的对话框中设置DP网络地址为2。9单击new，新建一条名为PROFIBUS（1）的DP网络，其他设置采用默认格式，点击确定，组态完成并保存。10硬件组态界面中单击download(↓)。单击OK即成功下载至S-7300。11将左栏展开至Blocks，单击功能块OB1。这里的OB1相当于C语言里的Main函数，OB100是初始化程序。另外日后编程中经常用到FC、FB、SFC、SFC等，10FC、FB相当于C语言里的子函数供OB1调用，FB自带背景功能块，SFC、SFB是系统自带的功能块，不允许用户修改其内容只能调用。12首次使用OB1系统会弹出如下的对话框，询问编程语言。STEP7提供LAD、STL、FBD、STL等语言，其中LAD梯形图和STL指令表是常用的语言，如果从事PLC智能控制和大型数据处理的将采用STL（语言格式类似于C语言，需要单独装软件）。由于LAD简单直接特别适合初学者，我们采用之。点击OK，进入OB1内部编程，S7—300的梯形图和200的类似，我们编写如下图的三段程序（Network1,Network2,Network3）1113用下载命令download(↓)将程序下载到PLC，然后按“眼镜”按钮可以实时监视和测试程序14【Network1:1#程序，演示输入输出对应关系】程序说明：让I0.0带电（按下‘1’按钮即可），观察Q0.0的情况，然后松开按钮，观察Q0.0的情况本程序简单但意义重大，要理解程序的实际意义，必要时现场与老师交流15【Network2:2#程序，演示PLC扫描顺序】程序说明：实际监视M0.0的变化情况，理解此现象的原因本程序简单但意义重大，要理解程序的实际意义，必要时现场与老师交流16【Network3:3#程序，定时器使用】程序说明：I1.0带电时，计数器开始定时，定时时间到，M0.1带电并维持I1.0掉电，定时器停止工作，M0.1失电任何时候，I0.0带电，复位定时器17保存程序，本个例子结束12三、虚拟PLC，离线调试当没有PLC时，我们可以使用西门子的仿真PLC软件模拟一个虚拟的PLC，在以上工作基础上，步骤如下：1保存并回到管理器界面按下图所示按钮：进行适当的设置，可进入如下仿真界面（不详细介绍，学生自己熟悉）2、在此界面上，可以模拟I0.0,m0.0等的带电失电（用鼠标点击相应位置即可）3、重复上面13,14,15,16步骤工作回顾以上过程、总结PLC编程步骤，理解PLC的工作原理，必要时重新重复每一个步骤，直到熟练掌握思考题：【Network2:2#程序，演示PLC扫描顺序】,M0.0是一个扫描周期带电+一个扫描周期失电，太快，能否编程使M0.0成为：1秒带电+1秒失电。提示1：利用定时器，注意此时需要2个定时器提示2：利用PLC的系统状态字（与老师交流）13第三章LAD语言基础简介本章内容不在课堂实施，希望同学课下熟悉1位逻辑指令2比较指令3转换指令4计数器指令在CPU的存储器中，为计数器保留有存储区。该存储区为每一计数器地址保留一个16位的字。梯形逻辑指令集支持256个计数器。计数器指令是访问计数器存储区的唯一功能。计数值计数器字的位0至位9包含二进制码的计数值。当计数器置位时，计数值传送至计数器字。计数值范围从0至999。通过使用以下计数器指令，可以在这一范围内改变计数值：·S_CUD加-减计数器·S_CD减计数器·S_CU加计数器·---(SC)计数器线圈置位·---(CU)加计数器线圈·---(CD)减计数器线圈5数据块指令---(OPN)打开数据块：DB或DI6逻辑控制指令7整数算术运算指令使用整数算术运算指令，可以进行以下两个整数（16位和32位）之间的运算•ADD_I整数加法•SUB_I整数减法•MUL_I整数乘法•DIV_I整数除法•ADD_DI双整数加法•SUB_DI双整数减法•MUL_DI双整数乘法•DIV_DI双整数除法•MOD_DI回送余数的双整数8浮点算术运算指令9赋值指令举例3-9：14MOVE（赋值指令）可以由使能（EN）输入端的信号激活。将在输入端IN的特定值复