电气控制与plc第十一章

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电气控制与PLC

第11章西门子S7系列PLC

西门子的PLC产品包括LOGO、S7-200、S3-300、S7-400、工业网络、HMI人机界面、工业软件等，覆盖了所有自动化领域。其PLC产品主要有：SIMATIC主要包括S7PLC、M7自动化计算机、C7、SIMATICNET工业网络、SIMATICHMI操作界面、DP分布式I/O设备、SIMATICPC及PCS7过程控制系统。SIMATICS7系列可编程控制器又分为微型PLC(如S7-200)、小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)。

本章提要11.1西门子S7系列PLC简介11.2STEP7编程软件简介

11.3S7-200PLC部分指令系统

11.1西门子S7系列PLC简介11.1.1西门子S7-200PLC11.1.2西门子S7-300PLC

11.1.3西门子S7-400PLC

11.1.1西门子S7-200PLCS7-200PLC是超小型的PLC,它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200PLC的强大功能使其无论在独立运行，或相连成网络都能实现繁杂控制功能。S7-200PLC在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更繁杂的自动化控制。S7-200PLC可提供4种不同型号的基本单元和6种型号的扩展单元供选择使用。

11.1.2西门子S7-300PLC1.系统组成1)中央处理单元(CPU):各种CPU的性能各不一致，例如有的CPU上集成有输入输出点，有的CPUP上集成有PROFIBUS-DP通信接口等。2)信号模块(SM):用于数字量和模拟量输入/输出。3)通信处理器(CP):用于连接网络和点对点连接。4)功能模块(FM):用于高速计数、定位操作(开环或闭环定位)和闭环控制。5)负载电源模块，用于将SIMATICS7-300连接到120/230V交流电源；或24/48/60/110V直流电源6)接口模块(IM):用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架和3个扩展机架，可以操作多达32个模块，运行时无需风扇。

2.主要功能1)高速(0.6~0.1μs)指令处理：为在中等到较低的性能要求范围内开拓了全新的应用领域。2)浮点数运算：可以有效地实现更为繁杂的算术运算。3)用户接口：提供一个标准的用户接口软件工具，可方便用户给所有模块运行参数赋值。4)人机界面(HMI):便利的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少，SIMATIC人机界面从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。

5)智能诊断：CPU的智能化诊断系统能连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特别系统事件(例如超时、模块更换等)。6)多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改。7)S7-300PLC设有操作方式选择开关、操作

方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式。这样就防止非法删除或改写用户程序。

3.通信功能S7-300CPU支持的通信类型有：1)过程通信：通过总线(AS-I或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址(过程映像交换)。2)数据通信：在自动控制系统之间或人机界面和几个自动控制系统之间，数据通信会周期地进行或被用户程序或功能块调用。

11.1.3西门子S7400PLCS7-400PLC是用于中、高档性能范围的可编程控制器。它采用模块化无风扇的设计，可靠耐用。同时可以选用多种级别(功能逐级升级)的CPU,并配有多种通用功能的模块，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模块，便能使系统升级和充分满足需要。

S7-400PLC主要由以下模块(部件)组成：1)电源模块(PS)。将SIMATICS7-400连接到AC120/230V或DC24V电源上。2)中央处理单元(CPU)。有多种CPU可供用户选择，有些带有内置PROFIBUS-DP的接口，用于各种性能可包括多个CPU以加强其性能。3)I/O模块(SM)。数字量输入和输出(DI/DO)和模拟量输入和输出(AI/AO)的信号模块。

4)通信处理器(CP)。用于总线连接和点到点连接。5)功能模块(FM)。专门用于计数、定位、凸轮等控制任务。此外，SIMATICS7-400还提供接口模块(IM)部件，用于连接中央控制单元和扩展单元。SIMATICS7-400中央控制器最多能连接21个扩展单元。

11.2STEP7编程软件简介11.2.111.2.211.2.311.2.4STEP7概述使用STEP7的基本步骤设计程序结构的基本原理建立和编辑项目

11.2.1STEP7概述STEP7是一种用于对SIMATIC可编程规律控制器进行组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的一部分。STEP7标准软件包有以下各种版本：1)STEP7Micro/DOS和STEP7Micro/Win用于SIMATICS7-200上的简化单机应用程序。2)STEP7,应用在SIMATICS7-300/S7-400、SIMATICM7-300/M7-400以及SIMATICC7上。

STEP7标准软件包中包含有一系列应用程序(工具):SIMATIC管理器(SIMATICManager),符号编辑器(SymbolEditor),NetPro网络配置(NETPROCommunicationConfiguration),硬件配置(HardwareConfiguration),编程语言(ProgrammingLanguagesLAD/FBD/STL),硬件诊断(HardwareDiagnostics)。在选择相应功能或开启对象时，将会自动启动这些工具。

11.2.2使用STEP7的基本步骤1)装STEP7和许可证密钥。在第一次使用STEP7时，对其进行安装，并将许可证密钥从软盘传送到硬盘。2)规划控制器。在使用STEP7进行工作之前，对自动化解决方案进行规划，将过程分解为单个的任务，并为其创立一个组态图。

3)设计程序结构。使用STEP7中可供利用的块，将控制器设计草图中所描述的任务转化为一个程序结构。4)创立项目结构。项目类似一个文件夹，所有的数据均可依照一种体系化的结构存储在其中，并随时可供使用。在项目创立完毕之后，所有其他的任务均将在该项目中执行。

5)组态一个站。在对PLC站进行组态时，可指定你希望使用的可编程控制器：例如，SIMATICS7-300、SIMATICS7-400、SIMATICS5。6)组态硬件。在对硬件进行组态时，可在组态表中指定自动化解决方案要实用的模块以及用户程序用来对模块进行访问的地址。实用参数也可对模块的属性进行设置。7)组态网络和通信连接。通信的基础是预先组态的网络。为此，需要创立自动化网路所需要的子网、设置子网属性、以及设置已联网工作站的网络连接属性和某些通信连接。8)定义符号。可在符号表中定义局部符号或具有更多描述性名称的共享符号，以便代替用户程序中的绝对地址进行使用。

9)创立程序。使用一种可选编程语言创立一个与模块相连接或与模块无关的程序，并将其存储为块、源文件或图表。10)将程序下载给可编程控制器。在完成所有的组态、参数分派以及编程任务之后，可将整个用户程序或其中的单个块下载给可编程控制器。11)测试程序。为了进行测试，可显示用户程序或CPU中的变量值，为变量分派数值，以及为想要显示或修改的变量创立一个变量表。12)监视操作、诊断硬件。通过显示关于模块的在线信息，确定模块故障的原因。13)归档设备。在创立项目/设备之后，应为项目数据制作明白的文档，从而使项目的编辑以及维修更简单。

11.2.3设计程序结构的基本原理1.CPU中的程序CPU原