搜索
S7300/400PLC控制基础目录CONTENTS123STEP7编程软件介绍4硬件配置与组态STEP7程序结构大中型PLC模块化控制系统大中型PLC最大的特点就是采用模块化控制系统，基本的模块化硬件结构结构包括机架、电源、处理器CPU、输入输出I/O模块、编程或通讯用接口，下图表示了一个模块化控制器是如何由模块化硬件部件一一组成的。大中型PLC模块化控制系统1.1大中型PLC的模块化结构1、机架：机架是用来安装处理器和I/O模块、特殊模块的，所有模块都可以很容易地沿着导轨插入到机架。大中型PLC系统在配置时，其机架数可以有很多，机架之间的关系可以用下图表示。2、电源：电源一般安装在机架的左面。3、处理器CPU：在传统的大中型PLC系统中，处理器CPU的位置并一般固定在机架的左边，但是在最新型大中型PLC中则可以任意安装，数量也可以不只一个。大中型PLC模块化控制系统1.2大中型PLC系统的配置流程1、估计系统所需的内存总量（1）累计数字量I/O点的数量（2）累计模拟量I/O的数量（3）累计特殊功能模块的数量（4）根据上述3个数量，乘上一定的系数，进行内存的估算2、选择CPU根据内存量来选择3、选择I/O模块（1）写上机架号和相应的槽号（2）选择数字量I/O模块（3）选择特殊功能模块和模拟量I/O模块大中型PLC模块化控制系统（4）在工作单上，把每一个模块放入所要放置的槽内（5）在指定的栏目内填入每个模块的功率消耗值，并完成整个机架的总功率4、选择正确的电源模块选择可以提供足够功率的最小电源模块，并考虑系统扩容所需的电源消耗功率。5、选择机架累计所用槽数，并选择所能容纳所有I/O模块的最小机架，并考虑到将来的扩展需求。6、选择其他设备要构成一个完整的系统，还需要其他设备，如电缆、通讯接口、操作器接口、存储器模块等。表5-1所示为具体的机架配置表。大中型PLC模块化控制系统表5-1机架配置表一个实际的PLC系统，确定所有的模块后，要选择合适的电源模块，所选定的电源模块的输出功率必须大于CPU模块、所有I/O模块、各种功能模块等总消耗功率之和，并且要留有30％左右的裕量。大中型PLC模块化控制系统1.3西门子S7－300PLC1、模块化结构S7-300为节省空间的模块化结构设计，可以适配用户现有的各种机械控制任务，不需要考虑槽位规则。如图所示为S7-300模块化结构。大中型PLC模块化控制系统S7-300的组件及功能S7-300是模块化的组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架(导轨)或多个机架上，如图所示。PS：电源模块；IM：接口模块；SM：信号模块；FM：功能模块；PG：编程器；OP：操作面板大中型PLC模块化控制系统2、主要功能S7-300的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要功能如下：(1)高速的指令处理(2)人机界面(HMI)(3)诊断功能(4)口令保护3、CPU的种类S7-300PLC系统可以选择各种不同性能分级的CPU作控制器使用。通过高效处理速率，CPU能提供比小型PLC快得多的扫描时间来执行相同的程序。根据用户的任务要求和项目特点，S7-300的CPU还可以具有带集成式I/O、集成技术功能和集成通讯接口。大中型PLC模块化控制系统大中型PLC模块化控制系统大中型PLC模块化控制系统S7-300CPU共有四种工作方式：(1)RUN-P：可编程运行方式。CPU扫描用户程序，既可以用编程装置从CPU中读出，也可以由编程装置装入CPU中。用编程装置可监控程序的运行。在此位置钥匙不能拔出。(2)RUN：运行方式。CPU扫描用户程序，可以用编程装置读出并监控PLCCPU中的程序，但不能改变装载存储器中的程序。在此位置可以拔出钥匙，以防止程序在正常运行时被改变操作方式。(3)STOP：停止方式。CPU不扫描用户程序，可以通过编程装置从CPU中读出，也可以下载程序到CPU。在此位置可以拔出钥匙。(4)MRES：该位置瞬间接通，用以清除CPU的存储器。大中型PLC模块化控制系统状态及故障显示4、扩展单元如果控制系统所需的模块数大于8块时，S7-300PLC的中央控制器可以通过扩展单元加以扩展外，如图所示。最多可以有32个模块与中央控制器相连接，每个扩展单元最多允许8个模块。各个扩展单元之间的通讯是由接口模块（IM）相互独立地进行处理。大中型PLC模块化控制系统1.3西门子S7－400PLC西门子S7-400是用于中、高档性能范围的PLC，具有模块化及无风扇的设计、坚固耐用、容易扩展和广泛的通讯能力、容易实现分布式结构、操作界面用户友好等特点。S7-400PLC已经在以下领域有了广泛的应用：通用机械工程、汽车工业、立体仓库、机床与工具、过程控制控制技术与仪表、纺织机械、包装机械、控制设备制造、专用机械等。大中型PLC模块化控制系统S7-400PLC系统采用模块化设计，其扩展和配置能够按照用户项目不同的需求而进行灵活组合。如图所示为S7-400示意图。该系统包括：电源模板，中央处理单元(CPU)，各种信号模板(SM)，通讯模板(CP)，功能模板(FM)，接口模板(IM)，SIMATICS5模板等。1、设计综述1.电源模板2.后备电池3.模式开关（钥匙操作）4.状态和故障LED5.存储器卡6.有标签区的前连接器7.CPU18.CPU210.M7扩展模块11.I/O模板12.IM接口模板大中型PLC模块化控制系统大中型PLC模块化控制系统PS405和PS407电源电源用于对S7-400PLC的供电。一般情况下每个机架均需要电源模板，除了包含有电源传输的接口。必须注意的是传感器和执行器用的负载电压应单独提供。总线S7-400的背板总线是并行I/O总线，又称为P总线，用于CPU与输入输出模块、功能模块等进行高速数据交换。S7-300/400各模块简介1.4西门子S7-300PLC的电气安装举例西门子S7-400是用于中、高档性能范围的PLC，具有模块化及无风扇的设计、坚固耐用、容易扩展和广泛的通讯能力、容易实现分布式结构、操作界面用户友好等特点。1、安装装配导轨准备2米长的装配导轨用于安装，具体步骤如下：（1）将长度为2米的装配导轨削减到需要的长度。（2）标出四个用于安装固定螺丝的孔和一个用于保护导体螺栓的孔。（3）如果导轨长度超出了830mm，则必须提供附加孔，以便用更多的螺丝固定才能使其稳固。沿导轨中间部分的凹槽标出这些孔(如图5-8)，其间距应大约为500mm。大中型PLC模块化控制系统大中型PLC模块化控制系统（4）钻出标记的这些孔，M6螺丝的孔径=6.5+0.2mm。（5）安装一个M6螺栓，用以固定接地导线。（6）确认导轨安装后PLC间隙（如图所示）。大中型PLC模块化控制系统2、将模块安装在装配导轨上从机架左边开始，按照“先电源模块、再CPU、最后SM/FM/CP/IM模块”的顺序，将模块挂靠在导轨上。具体步骤如下：（1）如图所示，将总线连接器插入CPU和SM/FM/CP/IM。除CPU外，每个模块都带有一个总线连接器。在插入总线连接器时，必须从CPU开始。拔掉装配中“最后一个”模块的总线连接器，因为“最后一个”模块不接受总线连接器。大中型PLC模块化控制系统（2）如图5-11所示，按指定的顺序，将所有模块挂靠到导轨上①，滑动到靠近左边的模块②，然后向下旋转③。大中型PLC模块化控制系统（3）用螺丝拧紧模块，如图5-12所示。大中型PLC模块化控制系统（1）分配插槽号。应给每个安装的模块指定一个插槽号，这会使在STEP7的组态表中分配模块更加容易。下表显示了插槽号分配情况。3、标记模块大中型PLC模块化控制系统(2)将插槽号贴到模块上。先把相应的插槽号拿到相关模块前，然后将卡舌放置到模块①的开口中，最后将插槽号压入模块②中，插槽号从轮子处断开。图5-13标记模块大中型PLC模块化控制系统1、定义STEP7是一种用于对SIMATIC可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准软件包。它具有更广泛的功能：可作为SIMATIC工业软件的软件产品中的一个扩展选项包；为功能模块和通讯处理器分配参数的时机等.集成在STEP7中的SIMATIC编程语言符合EN61131-3标准，在MSWindows系列操作系统中均能正常运行，其具体构成如图所示。2.1STEP7概述STEP7编程软件介绍2、SIMATIC管理器SIMATIC管理器管理一个自动化项目中的所有数据（如图所示），无论其设计用于何种类型的可编程控制系统(S7/M7/C7)，编辑数据所需的工具均可由SIMATIC管理器自动启动。STEP7编程软件介绍3、符号编辑器如图，通过符号编辑器，可以管理所有共享符号。符号属性的任何变化都可被所有工具自动识别。STEP7编程软件介绍4、硬件诊断如图所示，硬件诊断可以概览可编程控制器的状态。概览可显示符号来指示各个模块是否发生故障。STEP7编程软件介绍如图，双击模块可显示关于模块的详细信息。该信息范围取决于每个模块：显示模块的常规信息以及模块状态；I/O和DP从站的模块故障；显示来自诊断缓冲区的消息。STEP7编程软件介绍5、编程语言梯形图(或LAD)是STEP7编程语言的图形表示，和电路图很相似，采用诸如触点和线圈的符号。其指令语法与传递梯形图相似：梯形图允许在能流过各种触点、复杂元件和输出线圈时，跟踪母线之间的电量流。语句表(或STL)是STEP7编程语言的文本表示，与机器代码相似。如果用语句表书写程序，则每条指令都与CPU执行程序的步骤相对应。为便于编程，语句表已经扩展包括一些高级语言结构。功能块图(FBD)是STEP7编程语言的图形表示，使用布尔代数惯用的逻辑框表示逻辑功能。复杂功能可直接结合逻辑框表示。功能块图使用不同的功能“盒”，盒中的符号表示功能。STEP7编程软件介绍图为STEP7编程语言的三种类型。a)LAD编程b)STL编程c)FBD编程STEP7编程软件介绍6、硬件配置如图5-20，使用硬件配置工具可对自动化项目的硬件进行配置并分配参数。硬件配置提供功能如下：（1）要组态可编程控制器，可从电子目录中选择机架，然后在机架所要求的插槽中排列所选模块。（2）组态分布式I/O与组态集中式I/O相同，同时也支持具有通道式I/O。（3）分配CPU参数期间，可以设置属性，如启动特性和通过菜单导航的扫描周期监控。支持多值计算。输入数据存储在系统数据块中。（4）分配模块参数期间，通过对话框设置所有可设定的参数。不需要通过DIP开关进行设置。在启动CPU期间，自动将参数分配给模块。STEP7编程软件介绍•此外，在硬件配置工具中可将参数分配给功能模块(FM)和通讯处理器(CP)，其分配方式与其它模块完全相同。每个FM和CP(包含在FM/CP功能包中)都有与模块有关的对话框和规则。系统在对话框中只提供有效选项，以防止错误输入。STEP7编程软件介绍可以使用NetPro通过MPI进行网络配置，包括选择通讯节点和设置通讯连接。图所示为钢铁厂酸洗车间的PLC网络配置，包括工业以太网、MPI、Profibus等。7、NetPro(网络配置)STEP7编程软件介绍要使用STEP7编程软件，需要一个产品专用的许可证密钥(用户权限)。从STEP7V5.3版本起，该密钥通过AutomationLicenseManager安装。AutomationLicenseManager是西门子公司的软件产品，它用于管理所有系统的许可证密钥(许可证模块)。1、许可证•合法使用受许可证保护的STEP7程序软件包时必须要有许可证，它为用户提供使用产品的合法权限。CoL(许可证证书)和许可证密钥提供了使用权限证明。•许可证证书(CoL)产品所包含的许可证是使用该产品权限的合法证明，该产品只能供许可证证书(CoL)拥有者或由拥有者授权使用的人员使用。5.2.2STEP7用户权限STEP7编程软件介绍而许可证密钥是软件使用许可证的技术表示(电子许可证标志)，西门子公司给受许可证保护的所有软件颁发许可证密钥，启