PLC硬件及软件编程技术

PLC硬件及软件编程(Cheng)技术演示文稿第一页，共七十七页。优选PLC硬件及软件编程(Cheng)技术ppt第二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司3

培训内容SIMATIC综述产品介绍

STEP7软件安装

STEP7硬件组态

STEP7软件编程

STEP7常用功能块介绍第三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司4

SIMATIC综述SIMATIC控制器SIMATICPGSIMATICPC7894561230.DEFABCINSDELSHIFTHELPESCENTERACKSIMATIC

OP17SHIFTHELPK1K5K6K7K8K2K3K4K9K10K11K12K13K14K15K16SIMATICHMIASIFMSVSIMATICDPSIMATICNETPROFIBUS-DP工业以太网PROFIBUS

MPI-网络SIMATICNET第四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司5

产品介绍SIMATICS7可编程控制器系列产品包括微型PLC(S7-200)系列、较低性能系列(S7-300)和中/高性能系列(S7-400)。第五页，共七十七页。2023/2/26北京天华(Hua)博实电气技术有限公司6S7-200：概述EM221DI8xDC24VI.0I.1I.2I.3I.4I.5I.6I.7第六页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司7S7-200：概述特性:

针对低性能要求的模块化小控制系统,

不同档次的CPU,

可选择不同类型的扩展模块, 7个模块的扩展能力,

模块中集成背板总线,

网络连接 -RS485通讯接口或-PROFIBUS,

通过编程器PG访问所有的模块,

无插槽限制,

公共软件,

带有电源，CPU和I/O的一体化单元设备,

带有集成功能的“微型PLC”.第七页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司8S7-200：参数第八页，共七十七页。2023/2/26北(Bei)京天华博实电气技术有限公司9EMEMCP242-2CPS7-200：模块第九页，共七十七页。2023/2/26北(Bei)京天华博实电气技术有限公司10S7-200：模块扩展模块(EM)

•数字量输入模块：

-24VDC-120/230VAC •数字量输出模块：

-24VDC-继电器

•模拟量输入模块：

-电压

-电流

-电阻

-热电偶

•模拟量输出模块：

- 电压-电流通讯

CP242-2可以把S7-200作为主站连接到

AS-接口（传感器和执行器接口），

处理器(CP)

通过AS-接口的从站可以控制多达248个设备。这样可以显著地扩展S7-200

的输入和输出点数。

第十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司11电位器输出输入本机DI/DO状态指示

PPI连接模式选择器存储器卡

状态指示S7-200：CPU设计第十一页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限公(Gong)司12S7-200：CPU设计模式选择器

用于手动选择操作模式：

STOP=停机模式；不执行程序。

TERM=运行程序，可以通过编程器进行读/写。

RUN=运行程序，通过编程器仅能进行读操作。状态指示器

SF=系统错误；CPU内部错误 RUN=运行模式；绿灯

STOP=停机模式；黄灯

DP=分布式I/O(仅对CPU215)存储器卡

存储器卡的插槽。存储器卡用来在没有供电的情况下不需要电池就可以保存用户程序。

PPI连接

编程设备、文本显示器或其他的

CPU通过这里连接。第十二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司13S7-300:概述第十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限公(Gong)司14第十四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司15第十五页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司16第十六页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司17第十七页，共七十七页。2023/2/26北京天(Tian)华博实电气技术有限公司18S7-300：模块信号模块(SM)

•数字量输入模块：24VDC，120/230VAC

•数字量输出模块： 24VDC，继电器

•模拟量输入模块：

电压，电流，

电阻，热电偶

•模拟量输出模块：

电压，电流

接口模块(IM) IM360/IM361和IM365可以用来进行多层组态，它们把总线从一层传到另一层。占位模块(DM)

DM370占位模块为没有设置参数的信号模块保留一个插槽。它也可以用来为以后安装的接口模块保留一个插槽。功能模块(FM)

-计数

-定位

-闭环控制通讯处理器(CP)

-点到点连接

-PROFIBUS

-工业以太网第十八页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术(Shu)有限公司19CPU314SIEMENSSFBATFDC5VFRCERUNSTOPRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieMPICPU315-2DPSIEMENSRUN-PRUNSTOPMRESSIMATICS7-300BatterieDPSFBATFDC5VFRCERUNSTOPMPISFDPBUSFS7-300:CPU设计第十九页，共七十七页。2023/2/26北京天(Tian)华博实电气技术有限公司20S7-300:CPU设计模式选择器

MRES=模块复位功能

STOP=停止模式：程序不执行

RUN=程序执行，编程器只读操作

RUN-P=程序执行，编程器读写操作状态指示器

SF=组错误：CPU内部错误或带诊断功能模块错误 BATF=电池故障：电池不足或不存在

DC5V= 内部5VDC电压指示

FRCE=FORCE：指示至少有一个输入或输出被强制

RUN=当CPU启动时闪烁，在运行模式下常亮

STOP=在停止模式下常亮；有存储器复位请求时慢速闪烁；正在执行存储器复位时快速闪烁；由于存储器卡插入需要存储器复位时慢速闪烁第二十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司21S7-300:CPU设计存储器卡

为存储器卡提供一个插槽。当发生断电时利用存储器卡可以不需要电池就可以保存程序。

电池盒

在前盖下有一个装锂电池的空间，当出现断电时锂电池用来保存RAM中的内容。

MPI连接

用MPI接口连接到编程设备或其它设备

DP接口

分布式

I/O直接连接到CPU的接口。第二十一页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司22S7-400:概述第二十二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司23S7-400:概述特性

•用于中等到高级性能要求的强大的PLC，

•不同档次的CPU，

•可以选择不同的模块，

•可以扩展多达300个模块，

•背板总线集成在模块内，

•可以联网 -多点接口(MPI)， -PROFIBUS -工业以太网，

•通过中央编程器连接到所有的模块，

•没有插槽限制，

•借助于“HWConfig”工具可以进行组态和设置参数，

•多处理器计算(在中央机架上可以使用多达4个CPU)。第二十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司24S7-400:CPU

技术参数（1）第二十四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限(Xian)公司25S7-400:CPU

技术参数（1）CPU型号 众多可选的CPU型号可以满足用户系统对执行时间、工作存储器大小和程序块的数目的不同要求。另外，CPU413-2/414-2CPU具有系统集成的PROFIBUS-DP接口(主机)，它满足以下的技术规范。使用DP进行通讯

CPU413-2/414-2 CPU416-2波特率：9.6K位/秒---12M位/秒 9.6K位/秒---12M位/秒最大节点数：64 96

多主机能力：具有 具有

用户数据：4K字节8K字节每个S7-400CPU带有一个并行的I/O总线，其处理速度为1.5微秒/字节(P-总线)可以对I/O进行高速存取，CPU还带有一个串行通讯总线，其速度为10.5M波特率，用于通过MPI接口和支持MPI协议的设备进行数据交换。另外，CPU、FM、和CP之间的数据传递也可以采用特殊的系统功能块（SFB）和通讯功能块（CFB）实现。第二十五页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司26S7-400:CPU技术参数（2）组织块主循环扫描日期时间中断时间延时中断看门狗中断硬件中断多处理器中断启动故障,异步故障,同步局部数据区

块的最大长度

块的最大嵌套深度MPI和K总线上在线激活的最大节点数

MPI和K总线上最大节点数

每个GD组的数据大小

CPU414-1OB1OB10-13OB20-23OB32-35OB40-43OB60OB100,101OB80-87OB121,1228KB64KB1632

32

64ByteCPU416-1/-2DP/-2DPOB1OB10-17OB20-23OB30-38OB40-47OB60OB100,101OB80-87OB121,12216KB64KB1664

32

64ByteCPU414-2OB1OB10-13OB20-23OB32-35OB40-43OB60OB100,101OB80-87OB121,1228KB64KB1632

32

64ByteCPU412-1OB1OB10,11OB20,21OB32,35OB40,41OB60OB100,101OB80-87OB121,1224KB64KB168

32

32ByteCPU413-1OB1OB10,11OB20,21OB32,35OB40,41OB60OB100,101OB80-87OB121,1224KB64KB1616

32

32ByteCPU413-2OB1OB10,11OB20,21OB32,35OB40,41OB60OB100,101OB80-87OB121,1224KB64KB1616

32

32Byte第二十六页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有(You)限公司27S7-400:CPU技术参数（2）硬件中断如果有来自支持硬件中断的I/O模块的中断发生，系统就执行相应的硬件中断OB块。对于S7-400是OB40~OB47。同步故障中断一旦操作系统检查到执行程序存在错误，例如,非正确的操作，操作系统把此错误保存到I堆栈，然后启动同步故障OB块：OB121和OB122(和中断组织块具有相同的优先级)。用户在此OB级可以操作累加器（ACCU）和寄存器，可以修改和访问它们。一旦OB121（编程错误）和OB122（寻址错误）处理结束，用户程序接着从中断位置处执行。异步故障中断

(OB80,OB81,OB82,OB83,OB84,OB85,OB86,OB87)如果操作系统检查到不是由用户程序造成的运行时间错误，就执行相应的OB块。例如，一旦循环扫描超时，就执行OB80。第二十七页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司28S7-400:CPU技术参数（2）局部数据局部数据是S7-CPU操作系统可以使用的存储器区。此区的大小依赖于CPU的型号。对于S7-400CPU可以对每个执行级（OB级）可以规定局部数据区的大小。局部数据=所谓的暂时存储器。它们应该通过符号进行访问，由操作系统来组织局部数据。例如，装入暂态变量=局部变量，局部变量保存在局部数据存储器中。

L#局部变量

如果一级的局部变量区使用完，操作系统转换到停机状态。在诊断缓冲区中，可以查看局部堆栈溢出信息。块长度 用户应保证所有块的最大长度为64K字节。在整个块范围内允许跳转。第二十八页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司29S7-400:模块

PSCPUSM:DISM:DOSM:AISM:AOCPFMSMIM第二十九页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司30S7-400:模块信号模块(SM)

•数字量输入模块：24VDC，120/230VAC

•数字量输出模块：24VDC，继电器

•模拟量输入模块：电压、电流、电阻、热电偶

•模拟量输出模块：

电压、电流接口模块(IM) IM460、IM461、IM463和IM467接口模块提供不同机架之间的连接：

•UR1(通用机架)插18个模块

•UR2(通用机架)插9个模块

•ER1(扩展机架)插18个模块

•ER2(扩展机架)插9模块.功能模块(FM)

•计数

•定位

•闭环控制通讯处理器(CP) •点到点连接

•PROFIBUS

•工业以太网

第三十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有(You)限公司31启动模式开关模式选择器例如：CPU412-1例如：CPU416-2DPS7-400:CPU设计（1）第三十一页，共七十七页。2023/2/26北京(Jing)天华博实电气技术有限公司32S7-400:CPU设计（1）模式选择器

MRES=模块复位

STOP=停止模式，不执行程序且输出禁止(“OD”模式=输出禁止)

RUN=程序执行，编程器只读访问

RUN-P=程序执行，编程器读写访问

启动类型开关

CRST=当利用模式选择器STOP/RUN

启动

CPU时，执行一个全启动（冷启动）

WRST=当利用模式选择器STOP/RUN

启动

CPU时，执行一个启动（热启动）

通过状态指示灯LED，CPU要求一个启动类型(用

CRST/WRST开关选择)第三十二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限(Xian)公司33S7-400:CPU设计（2）CPU故障指示

LED存储器卡插槽MPI接口外部电池DP接口故障指示LED

DP接口第三十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技(Ji)术有限公司34S7-400:CPU设计（2）EXT-BATT 外部的电池电源(当更换电源时，该DC5~15V电池电源给RAM提供备用电源)MPI连接

通过MPI接口连接到编程器或其它设备DP接口 413-2DP、414-2DP、416-2DP和417-2DPCPU带有直接连接分布式I/O的集成

DP接口。存储器卡插槽

在S7-400CPU上，根据需要可以插入一个RAM或快闪EPROM卡作为外部装载存储器：

•RAM卡的容量有：

64K字节，256K字节，1M字节，2M字节

RAM卡的内容利用CPU模块上的电池保持

•快闪

EPROM卡的容量有：

64K字节，256K字节，1M字节，2M字节，4M字节，8M字节，16M字节

这些内容备份到集成的EEPROM第三十四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限公(Gong)司35编程设备

PG720PG740PG760第三十五页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有(You)限公司36

硬件/软件

要求

• 处理器 80486或更高，推荐Pentium• 硬盘(自由空间) 最小300MB(对

Windows、交换文件、STEP7、 项目)• RAM

>=32MB,推荐64MB• 接口

CP5611或

MPI卡或

PC-适配器

存储器卡编程适配器• 鼠标 要• 操作系统 Windows95/98/NTSTEP7软件安装

安装STEP7软件对PG/PC的要求第三十六页，共七十七页。2023/2/26北(Bei)京天华博实电气技术有限公司37STEP7软件安装

详细安装步骤

1.安装STEP72.安装授权第三十七页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司38STEP7硬件组态生成STEP7项目的过程新建一个项目组态硬件生成程序下载调试程序第三十八页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有(You)限公司39STEP7硬件组态新建一个STEP7项目第三十九页，共七十七页。2023/2/26北京天华(Hua)博实电气技术有限公司40STEP7硬件组态新建一个STEP项目第四十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术(Shu)有限公司41STEP7硬件组态硬件组态过程第四十一页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司42STEP7硬件组态

硬件组态时，应该按照下面的基本顺序进行

-机架

-电源

-CPU-输入/输出模块第四十二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技(Ji)术有限公司43STEP7硬件组态

组态过程中，需要组态DP网络，定义网络的名称、地址、操作模式第四十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司44STEP7硬件组态第四十四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司45STEP7硬件组态

完成DP网络的组太后，就要组态ET200M等从站，并且设置从站的DP地址等参数第四十五页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有(You)限公司46STEP7硬件组态

然后，就要组态系统的输入/输出模块第四十六页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司47STEP7硬件组态

在组态AI模块时，需要在它的属性对话框中，为每个通道定义信号类型。第四十七页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限(Xian)公司48STEP7硬件组态完成系统的硬件组态后，即可保存->编译，下载硬件。第四十八页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司49STEP7硬件组态

在组态AI模块时，需要在它的属性对话框中，为每个通道定义信号类型。第四十九页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司50STEP7硬件组态PG/PC接口是PG/PC和PLC之间进行通讯连接的接口。PG/PC支持多种类型的接口，每种接口都需要进行相应的参数设置（因此，要实现PG/PC和PLC设备之间的通讯连接，必须正确地设置PG/PC接口。第五十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司51STEP7硬件组态第五十一页，共七十七页。2023/2/26北京天华(Hua)博实电气技术有限公司52STEP7软件编程在STEP7软件中主要有以下几种类型的块：组织块：OB（OrganizationBlock）功能：FC（Function）功能块：FB（FunctionBlock）系统功能：SFC（SystemFunction）系统功能块：SFB（SystemFunctionBlock）背景数据块：DB（InstanceDataBlock）共享数据块：DB（ShareDataBlock）第五十二页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电(Dian)气技术有限公司53

在CPU中，用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，这些模块在S7中的实现形式就是OB(组织块)。包括：启动组织块循环执行的程序组织块定期执行的程序组织块事件驱动执行的程序组织块STEP7软件编程第五十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限公(Gong)司54STEP7软件编程FC和FB都是用户自己编写的程序块，用户可以将具有相同控制过程的程序编写在FC或FB中，然后在主程序OB1或其他程序块中（包括组织块和功能、功能块）调用FC或FB。FC或FB相当于子程序的功能，都可以定义自己的参数第五十四页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限(Xian)公司55STEP7软件编程SFC和SFB是预先编好的可供用户调用的程序块，它们已经固化在S7PLC的CPU中，其功能和参数已经确定。一台PLC具有哪些SFC和SFB功能，是由CPU型号决定的。通常SFC和SFB提供一些系统级的功能调用，如通讯功能、高速处理功能等。注意：在调用SFB时，需要用户指定其背景数据块（CPU中不包含其背景数据块），并确定将背景数据块下载到PLC中。第五十五页，共七十七页。2023/2/26北京(Jing)天华博实电气技术有限公司56STEP7软件编程背景DB是和某个FB或SFB相关联，其内部数据的结构与其对应的FB或SFB的变量声明表一致。共享DB的主要目的是为用户程序提供一个可保存的数据区，它的数据结构和大小并不依赖于特定的程序块，而是用户自己定义。需要说明的是，背景DB和共享DB没有本质的区别，它们的数据可以被任何一个程序块读写。第五十六页，共七十七页。2023/2/26北京天华博(Bo)实电气技术有限公司57

该工具集成了梯形逻辑图LAD（LadderLogic）、语句表STL（StatementList）、功能块图FBD（FunctionBlockDiagram）三种语言的编辑、编译和调试功能。

STEP7程序编辑器的界面主要由编程元素窗口、变量声明窗口、代码窗口、信息窗口等构成。

STEP7软件编程第五十七页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气技术有限公(Gong)司58STEP7软件编程第五十八页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司59STEP7软件编程LAD(梯形图)和电路图很类似，采用触点和线圈等符号。第五十九页，共七十七页。2023/2/26北(Bei)京天华博实电气技术有限公司60STEP7软件编程第六十页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司61STEP7软件编程STL(语句表)包含丰富的STEP7指令，采用文本编程的形式。第六十一页，共七十七页。2023/2/26北京(Jing)天华博实电气技术有限公司62STEP7软件编程FBD(功能块)使用不同的功能盒，盒中的符号表示功能。第六十二页，共七十七页。2023/2/26北京天(Tian)华博实电气技术有限公司63STEP7软件编程用户使用LADSTEP7的程序代码可以划分为多个程序段，划分程序段可以让编程的思路和程序结构都更加清晰。一般来说，每一段程序都完成一个相对完整的功能。程序编辑器的代码窗口包含程序块的标题、块注释和各程序段，每个程序段中又包含段标题、段注释和该段内的程序代码。第六十三页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实电气(Qi)技术有限公司64STEP7软件编程第六十四页，共七十七页。2023/2/26北京天(Tian)华博实电气技术有限公司65STEP7软件编程在用任何一种编程语言进行编程时，可以使用的指令、可供调用的用户功能和功能块、系统功能和功能块、库功能等都是编程元素。编程元素窗口根据当前使用的编程语言自动显示相应的编程元素，用户通过简单的鼠标拖拽或者双击操作就可以在程序中加入这些编程元素。第六十五页，共七十七页。2023/2/26北京天华博实(Shi)电气技术有限公司66STEP7软件编程第六十六页，共七十七页。2023/2/26北京(Jing)天华博实电气技术有限公司67STEP7软件编程在STEP7中，有两类符号：全局符号和局部符号。

-全局符号是在整