西门子S7-300 PLC项目化教程第2版 课件 项目1 创建S7控制项目

项目1创建S7控制项目主编：李莉王玉娟项目目录任务1.1认识PLC任务1.2学习S7-300PLC硬件系统及存储区任务1.3使用STEP7软件创建S7项目[项目目标]1.了解PLC的产生、定义、功能、应用、分类及特点。2.理解PLC的基本结构、工作原理和编程语言。3.掌握S7-300PLC的系统硬件结构，会组态完整的PLC控制系统，熟练操作CPU模块模式开关。4.会使用STEP7建立项目和硬件组态。1.1.1什么是PLC1．PLC产生和发展1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP-14；1968年，美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求；1971年，日本研制出第一台PLC；1973年，德国西门子公司(SIEMENS)研制出欧洲第一台PLC；1974年，中国研制出第一台PLC；20世纪70年代中末期，实用化发展阶段；20世纪80年代初，在先进工业国家中已获得广泛应用；20世纪80年代至90年代中期，发展最快的时期；20世纪末期，更加适应于现代工业的需要；目前，微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。任务1.1认识PLC2．PLC定义定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”

3．PLC功能⑴开关量逻辑控制⑵运动控制⑶闭环过程控制⑷数据处理⑸通信联网4．PLC分类⑴按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。⑵按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。⑶按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。5．PLC特点⑴使用方便，编程简单⑵功能强，性能价格比高⑶硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强⑷可靠性高，抗干扰能力强⑸系统的设计、安装、调试工作量少⑹维修工作量小，维修方便1.1.2PLC组成和工作原理1．PLC的基本组成整体式PLC组成框图

模块式PLC组成框图

a)直流输入

b)交流输入

c)交/直流输入图1-3开关量输入接口a)继电器输出

b)晶体管输出

c)晶闸管输出图1-4

开关量输出接口

2．PLC的工作原理⑴PLC的软件系统PLC的软件系统由系统程序和用户程序组成。系统程序有三种：系统管理程序、用户程序编辑和指令解释程序、标准子程序和调用管理程序。⑵扫描工作方式用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。

⑶工作的主要阶段

1.1.3PLC的编程语言1．PLC编程语言的国际标准1)梯形图LD(Ladderdiagram)：西门子简称为LAD。2)指令表IL(Instructionlist)：西门子称为语句表STL。3)功能框图语言FBD(Functionblockdiagram)：对应于西门子的功能块图FBD。4)顺序功能图SFC(Sequentialfunctionchart)：对应于西门子的S7-GRAPH，这是一种位于其他编程语言之上的图形语言。5)结构文本ST(Structuredtext)：西门子称为结构化控制语言(SCL)。2．STEP7中的编程语言语句表梯形图顺序功能图

功能块图

S7-Higraph编程S7-SCL编程1.1.4S7-300PLC在PLC家族中的地位1．国内外PLC产品介绍

美国、欧州、日本、我国2．S7系列PLC⑴SIMATICS7-200PLC⑶SIMATICS7-400PLC⑵SIMATICS7-300PLC1.2.1S7-300PLC的系统结构任务1.2学习S7-300PLC硬件系统及存储区

S7-300系列PLC系统构成框图S7-300PLC1．机架或导轨(RACK)导轨是安装S7-300各类模块的机架，它是特制不锈钢异型板。S7-300的安装2．电源模块(PS)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。它与CPU模块和其他信号模块之间通过电缆连接，而不是通过背板总线连接。3．中央处理单元模块(CPU)S7-300有多种不同型号的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。

CPU313的面板布局4．接口模块(IM)

接口模块扩展机架5．信号模块(SM)

信号模块及前连接器

6．功能模块(FM)功能模块主要用于实时性强、存储计数量较大的过程信号处理任务。例如，快给进和慢给进驱动定位模块FM351、电子凸轮控制模块FM352、步进电机定位模块FM353、伺服电动机位控模块FM354、智能位控制模块SINUMERIKFM-NC等。7．通信处理器(CP)通信处理器是一种智能模块，它用于PLC间或PLC与其他装置间连网以实现数据共享。例如，具有RS-232C接口的CP340，与现场总线连网的CP342-5DP等。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。1.2.2CPU模块详细介绍1．模式选择开关

1)RUN-P：可编程运行模式。2)RUN：运行模式。3)STOP：停机模式。4)MRES：存储器复位模式。2．状态与故障指示3．SIMATIC微存储卡(MMC)1.2.3信号模块1．数字量输入模块数字量输入模块SM321用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器，例如光电开关和接近开关，将现场过程送来的数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。

数字量输入模块按输入点数有8点、16点和32点几种类型可供选择。图1-20直流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图

图1-21交流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图2．数字量输出模块数字量输出模块SM322可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等负载，将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，同时有隔离和功率放大的作用。按负载回路使用的电源不同，它可分为直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。按输出开关器件的种类不同，它又可分为晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触点输出方式。

图1-2232点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图图1-2332点数字量晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图图1-2416点数字量继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图3．仿真模块4．占位模块仿真模块操作面板

占位模块DM370的前、后视图

5．模拟量输入模块模拟量输入模块SM331用于将现场各种模拟量测量传感器输出的直流电压或电流信号转换成PLC内部处理的数字信号。

图1-27AI8×13位模拟量输入模块的内部电路及端子接线图6．模拟量输出模块模拟量输出模块SM332用于将S7-300PLC的数字信号转换成系统所需要的模拟量信号，控制模拟量调节器或执行机构。

图1-28AO4×12位模块的内部电路及端子接线图1.2.4S7-300模块地址的确定机架模块起始地址槽

位

号12345678910110数字量模拟量PSCPUIM02564272828812304163202033624352283681数字量模拟量—IM32384364004041644432484485246456480604962数字量模拟量—IM64512685287254476560805768459288608926243数字量模拟量—IM96640100656104672108688112704116720120736124752图1-29数字量模块地址分配举例图1-30模拟量模块地址分配举例1.2.5S7-300PLC的存储区名

称存储区存储区功能输入(I)过程输入映像表扫描周期开始，操作系统读取过程输入值并录入表中，在处理过程中，程序使用这些值。每个CPU周期，输入存储区在输入映像表中存放输入状态值。输入映像表是外设输入存储区首128B的映像输出(Q)过程输出映像表在扫描周期中，程序计算输出值并存储在该表中；在扫描周期结束后，操作系统从表中读取输出值，并传送到过程输出口。过程输出映像表是外设输出存储区的首128B的映像位存储区(M)存储位存放程序运算的中间结果外设输入(PI)外设输出(PQ)I/O：外设输入I/O：外设输出外设存储区允许直接访问现场设备(物理的或外部的输入和输出)，外设存储区可以以字节、字和双字格式访问，但不可以以位方式访问定时器(T)定时器为定时器提供存储区，计时时钟访问该存储区中的计时单元，并以减法更新计时值。定时器指令可以访问该存储区和计时单元计数器(C)计数器为计数器提供存储区，计数指令访问该存储区临时本地数据(L)本地数据堆栈(L堆栈)在FB、FC或OB运行时设定，将在块变量声明表中声明的暂时变量存在该存储区中，提供空间以传送某些类型参数和存放梯形图中间结果。块结束执行时，临时本地存储区再行分配，不同的CPU提供不同数量的临时本地存储区

数据块(DB)数据块存放程序数据信息，可被所有逻辑块公用(“共享”数据块DB)或被FB特定占用“背景”数据块DI表1-2系统存储区1.3.1STEP7软件安装1．软件功能2．安装要求3．安装STEP7任务1.3使用STEP7软件创建S7项目图1-33STEP7软件与S7-300PLC硬件和被控设备关系1.3.2创建项目1．激活许可证密钥在STEP7安装过程中，传送许可证密钥选择了“否，以后再传送许可证密钥”。可以用许可证管理器安装许可证密钥。如果没有许可证密钥，可以在首次打开安装好的软件时，激活14天期限的试用许可证密钥。2．用新建