西门子PLC培训教材

1、西门子 PLC教程S7-200/S7-300,主要内容 S7-200 PLC 硬件特点和系统配置 编程特点 网络支持和特点 S7-300 PLC 系统硬件和网络介绍 硬件组态 和 网络组态 编程 西门子 OPC 配置 铝厂PLC技术特点和实例 希望铝业PLC网络结构 华能铝业PLC网络结构,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-200硬件特点和系统配置 s7-200系列可编程 控制器是西门子PLC产品中的小型一组 ，即为Micro PLC 中央处理单元 CPU 221、CPU222、CPU224、CPU226 扩展模块,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC

2、教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,CPU 226,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,扩展模块,注意！,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-200编程特点,主机与设备连接时的注意事项,编程的基本概念,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,编程的基本概念,基本数据类型,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,变量类型,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,程序的组织块,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,

3、中断事件,子程序调用,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,网络特点,S7-200 PLC 支持PPI、MPI、自由口通讯方式(例如：编写用户程序用做MODBUS RTU子站) EM277 支持PROFIBUS-DP通讯,程序举例,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,工业以太网 CP243-1 通讯处理器 连接工业以太网 10/100 Mbit/s 半工/全双工通讯 RJ45接口 TCP/IP 使用Step7-Micro/WIN 通过工业以

4、太网配置和远程编程服务（上载、下载程序，监视状态） 通过工业以太网连接其他的CPU(PUT,GET, Client/Server, 8个连接) 通过S7-OPC 在计算机上处理数据 更换板卡，无需重新编程，配置。 应用 CP243-1 通讯处理器可以让S7-200连入以太网。 使用Step7-Micro/WIN 通过工业以太网配置和远程编程服务。 S7-200控制器通过以太网与其他S7-200 交换数据。 使用S7-OPC， PC应用可以存取S7-200的数据。这样过程数据可以轻松被存储和编辑。 设计 CP243-1 提供所有S7-200设计的优势： 紧凑的设计 连接外部24V直流电源的端子模

5、块 LED状态显示 可以卡装在DIN导轨或直接安装在墙上 连接以太网的RJ45接口（10/100Mbit/s 全双工/单工通讯，自适应） 功能 通过工业以太网，CP243-1 独立操控数据。通讯基于TCP/IP。最多8个连接可以被操作。 CP243-1 支持S7-200与S7-300/S7-400/PC通讯。 集成了S7-OPC服务器的PC应用程序可以被执行 CP243-1允许Step 7 Micro/WIN 通过以太网访问S7-200的程序。 配置 CP243-1 通过Step 7 Micro/WIN配置,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,EM277模块在PROFIBUS-DP网

6、络中的应用,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,网络连接例子,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,组态,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-300系统

7、硬件和网络介绍,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-300网络特点,下一页,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,网络详细信息,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-300硬件组态,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PL

8、C教程S7-200/S7-300,5、双击SIMATIC 300RACK-300,然后将Rail 拖入到左边空白处。生成空机架。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,6、双击PS-300，选中PS 307 2A，将其拖到机架RACK的第一个SLOT；,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,7、双击CPU-300，双击CPU-315-2DP，双击6ES7 315-2AF03-0AB0，选中V1.2，将其拖到机架RACK的第2个SLOT;一个组态PROFIBUS-DP的窗口将弹出，在Address 中选择分配你的DP地址，默认为2；,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,

9、8、然后点击SUBNET的NEW按钮，生成一个PROFIBUS NET的窗口将弹出。点中NETWORK SETTING页面，你可以在这里设置PROFIBUS-DP的参数，包括速率、协议类型。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,9、点击确定，即可生成一个PROFIBUS-DP网络,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,10、组态ET200M，点开PROFIBUS DP点开ET200M选中IM153-1(注意,是6ES7 153-1AA03-0XB0);将 其拖到左面PROFIBUS(1):DP master system(1)上;,西门子 PLC教程S7-200/S7-300

10、,11、立即，会弹出IM153-1通讯卡设置画面；DP地址可以改动，默认值为1；点击确定。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,12、点开IM153-1再点开DI300选中SM321 DI16*DC24V模块,并将其拖入左下面的第4 槽中，一个DI模块组态完毕，系统将自动为模块的通道分配I/O地址（该处为I0.0I1.7）。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,13 按照上面步骤组态DO模块（6ES7 322-1BH010AA0）。系统也将为其分配地址为（Q0.0Q1.7）。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,14、按照上面的方法组态AI模拟量模块（6ES7 3

11、31 7KF01-0AB0）；然后双击该模块，弹出模块属性画面，点击Measuring栏，为每个通道定义信号类型，将0-1通道定义为两线制420mA信号，2-3通道为内部补偿K型热点偶信号（TI-C K）。 最后点击OK，完成AI模块组态。系统将为每个通道定义地址，该处第一通道是PIW256、PIW258。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,15、点击，Save and Complice,存盘并编译硬件组态，完成硬件组态工作。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,16、检查组态，点击STATION Consistency check ,如果弹出NO error 窗口,则表

12、示没有错误产生!,以上是一个完整的硬件组态过程！,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,S7-300网络组态,目的：组态网络，完成各个设备通讯,1、在硬件组态的基础上，切换到主画面，并点击按钮。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,2、系统将弹出网络组态画面，然后点击VIEWCatalog将元件库打开。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,3、将STATION下面的PG/PC拖入组态画面中，然后双击PG/PC，弹出PG/PC组态画面，然后点开INTERFACES页。点击NEW，选择MPI interface,点OK键。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,

13、4、然后弹出MPI组态窗口，将MPI地址设置为0，并将SUBNET中的MPI（1）选中，点击确定。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,5、点开Assignment页，选中MPI INTERFACE（1）和PC ADAPTER（MPI）；然后点击ASSIGN，再点击确定按钮。PG/PC组态完成。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,6、组态PC STATION ，将PC STATION拖入组态画面，将其双击，进入PC-STATION组态画面，,7、点开PC-STATION 下的CP PROFIBUScp5611 将其拖入PC的第一槽位。弹出CP5611组态画面，选中PROF

14、IBUS（1），点击确定。然后点击SAVE AND COMPILE，将组态存盘和编译。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,8、点击STATIONProperties,打开PC STATION 属性画面，点开CONFIGURATION 页。在中间的框中是PC STATION 的组态文件的文件夹地址和名称。我们可以用该文件配置PC机的CP5611网卡,以上是一个完整的网络组态过程！,MPI网络通讯： 回顾,PROFIBUS网络通讯：回顾 22页,软件演示,工业以太网网络通讯：回顾 22页,软件演示,西门子 PLC教程S7-200/S7-30

15、0,S7-300 编程,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,OB1,FB1,FC1,OB100,OB40,DB1,SFC1,VAT1,软件演示,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,OPC SERVER 配置,OPC 配置基本包括四个部分 硬件组态 网络配置 Configuration Console 配置 Station Configuration Editor 配置,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,OPC SERVER 配置,前提：安装 Simatic Net 6.0 、STEP 7 5.1、IE6.0,1新建一

16、个S7工程，并创建一个 S7-300 station 和 一个 PC station (命名为 SIAMTIC PC Station(1),1.1 配置 S7 300 station 并创建 Ethernet(1) .(如果指定一个 IP address if you do not use ISO protocal ),西门子 PLC教程S7-200/S7-300,1.2 配置 PC station .,1.2.1 打开PC station硬件配置窗口 ,在第一个槽中插入一个应用.,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,1.2.2 在列表中选择 CP card , 如果你用的是第三方产

17、品 , (例如象3COM网卡) ,你可以选择 IE General ,记住它的位置在第三槽 .,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,1.2.3 把PC STATION 连接到 Ethernet(1) .,1.3. 打开 NetPro 配置工具 .,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,1.3.1 选择 S7 connection 插入一个新的连接。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,双击连接，可以得到更详细的信息！,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,2、 下载 S7-300 station .,3、 配置 网卡.,3.1 打开配置平台 , 选择你的 I

18、E card , 设置 mode 为 Configured mode , the index 应该和硬件配置中所 设一样 . Pls. see 1.2.2 .,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,3.2 设置access points . CP_H1_1: TCP/IP-( Your net card ) S7ONLINE: PC internal(local),3.3 打开站配置编辑器 .,添加 一个 Application . Index 1 .,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,添加 一个 STATION名字，名字应该和你的PC STATION 一致。,4、 下载你

19、的PC STATION .更新站配置编辑器的诊断信息。,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,使用S7通讯服务的过程变量格式 一般有三种: S7:DB, S7:DI, S7:, 解释如下： S7 DB Data block Identifier for an S7 variable from a data block（一个数据块的S7变量标示符）. DI ,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,IOServer配置 名称 = OPCSERVERS7 最大变量= 2000 OpcClient 服务器名称 = OPC.SimaticNET 功能个数 = 189 /序号 起始项名 采

20、集个数 存放对象 对象数目 存放位置 0 S7:ZLJZ1ib6 1 DI 8 231 1 S7:ZLJZ1ib7 1 DI 8 239 2 S7:ZLJZ1ib10 1 DI 8 247,72 S7:ZLJZ1IW%34 4 AI 1 45 73 S7:ZLJZ1IW%14 8 AI 1 49 74 S7:ZLJZ1MW32 1 AI 1 57 75 S7:ZLJZ1M,REAL38 1 AI 1 58 76 S7:ZLJZ1MX101.0 1 DI 1 815 77 S7:ZLJZ1MX100.2 1 DI 1 816 78 S7:ZLJZ2IW%34 4 AI 1 59 79 S7:ZL

21、JZ2IW%14 8 AI 1 63,99 S7:ZLJZ5M,REAL38 1 AI 1 114 100 S7:ZLJZ5MX101.0 1 DI 1 823 101 S7:ZLJZ5MX100.2 1 DI 1 824 102 S7:ZLJZ6IW%34 4 AI 1 115 103 S7:ZLJZ6IW%14 8 AI 1 119 104 S7:ZLJZ6MW32 1 AI 1 127 105 S7:ZLJZ6M,REAL38 1 AI 1 128 106 S7:ZLJZ6MX101.0 1 DI 1 825 107 S7:ZLJZ6MX100.2 1 DI 1 826 108 S7:Z

22、TS7318Ib0 1 DI 8 807 109 S7:ZTS7318IW%2 6 AI 1 129 110 S7:ZTS7318db3,real128 1 AI 1 135 111 S7:ZTS7318mb70 1 DI 2 827,遥控个数 = 185 /序号 输出地址 遥控对象序号 0 S7:ZLJZ1MX100.2 40 1 S7:ZLJZ1MX101.0 41 2 S7:ZLJZ1MX100.1 42,遥调个数 = 8 /序号 输出地址 遥调对象序号 0 S7:ZTS7318db3,real128 0 1 S7:ZLJZ1M,REAL38 1 2 S7:ZLJZ2M,REAL38 2

23、 7 S7:ZTS7318db3,real132 7,铝厂PLC技术特点和实例,西门子 PLC教程S7-200/S7-300,一、闭环控制,闭环控制是以实现稳流控制为目的。稳流控制是通过调节整流机组的饱和电抗器和有载开关使得在电解槽负荷增加、网压波动和产生阳极效应时能使设定值电流与测量值电流一致。 闭环控制按照现在的说法，一般分为大闭环控制和小闭环控制。（或者叫N+1控制，N是整流机组的数量（每台机组配置一个小闭环控制），1是大闭环控制总调PLC） 大闭环控制由总调PLC完成，综合所有整流机组的工艺条件和阳极工况以实现稳流控制，一般分为总调控制和分调控制。 小闭环控制一般为就地控制，调节饱和电

24、抗器，平衡A、B柜直流输出，采集整流柜本体信号，以及整流柜的本体保护。,闭环控制从工业控制的角度可以理解为连续控制和逻辑控制。 连续控制是对饱和电抗器的控制（包括控制绕组和偏移绕组），为4-20mA电流信号或1-5V电压信号输出，由PID调节器实现（比例积分微分控制）。 逻辑控制是综合判断在连续控制调节饱和电抗器无法满足稳流控制要求时，如何升降有载开关。同时包括档位闭锁控制、最大需量控制、恒安时控制、切除机组控制、开启机组控制等。,PID调节器,设定值,反馈值,输出,铝厂自动化控制流程 铝厂自动化系统的控制难点在于稳流控制和有载开关自动控制。稳流控制流程如图：,总调PID调节器,系列电流测量值

25、,1#机组直流电流,调节1#机组控制绕组,机组小闭环 PID调节器,(整流柜交流侧电流),稳流设定值,串级控制示意图,小闭环,设定值,主回路,副回路,大闭环,手动,自动,单调,联调,二、升降有载开关,设置大闭环手/自动升降有载开关选择（由后台软压板实现），当选择自动升降有载开关时，在调节饱和电抗器无法满足稳流要求，程序判断自动升降有载开关；当选择手动升降有载开关时，程序只调节饱和电抗器，不参与升降有载开关。 机组只有在总调运行时，才参与自动升降有载开关判断，在分调和就地时，机组不自动升降有载开关。 如果某台机组档位闭锁，该台机组不参与自动升降有载开关判断。 参与总调控制自动升降 有载开关判断，

26、如果档位相同时，所有机组同升同降，1台机组的升降同时触发其它机组升降。如果档位不相同时，降档位最高者，升档位最低者,最终使档位一致。 在电解槽阳极效应机组降档升压后，如果阳极效应消失，此时采取的原则是：先调饱和电抗器，然后再判断升档降压。升档降压判断是保持控制绕组的电流在90%-70%的范围(饱和电抗器为负极性)。,1#机组有载开关,2#机组有载开关,3#机组有载开关,4#机组有载开关,5#机组有载开关,6#机组有载开关,1、升降有载开关逻辑 2、有载开关闭锁 3、最大需量控制 ,单动,有载开关控制示意图,有载开关升降操作,联动,手动,自动,同升同降,单动命令,单动命令,单动命令,有载开关自动

27、控制流程如图：,（1）降有载开关逻辑,+,-,正常运行控制电流 截止值,1#机组控制绕组电流,手/自动升降有载开关选择,总调,AND,控制电流允许调压 最大值(5%),1#机组控制绕组电流,+,-,AND,AND,系列电压判断阳极效应,系列电流判断阳极效应,系列电压正常信号,系列电流正常信号,TON,2Min,OR,2#、3#、4#机组,AND,总调,档位闭锁 正常,OR,其它降档 条件,降1#机组有载开关,2#机组,3#机组,4#机组,（2）升有载开关逻辑,+,-,正常运行控制电流 饱和值,1#机组控制绕组电流,手/自动升降有载开关选择,总调,AND,系列电压正常信号,系列电流正常信号,OR

28、,2#、3#、4#机组,AND,总调,档位闭锁 正常,OR,其它升档 条件,升1#机组有载开关,2#机组,3#机组,4#机组,档位闭锁控制,滑档、拒动闭锁 设定最低档位，如果机组降档升压至该档位，即使无法满足稳流要求，也不允许再降档升压(过负荷) 一次阳极效应只允许连降两档,三、最大需量控制,最大需量控制是取进线连续15分钟的电度值，与电力局规定的或生产 中限定的最大需量值比较，来判断实际运行的生产情况是否临近限定 值。如下式，P为进线的有功功率。,t-15,t,Pdt,=,限定值,如果上式满足，则： 减小系列电流设定值 升档降压 如果有多回进线，可以根据进线的运行方式，作相应的最大需量控制。,四、恒安时控制,优先级：最大需量控制恒安时控制总调/分调/小闭环稳流,时间,电流,1小时,设定值,系列电流,恒安时控制即安时偏差控制，以每小时为单位，对实际电流安时值累计，与设定值安时值进行比较，根据所求得的安时差在本小时剩余时间内自动调节设定电流，以实现恒安时自动控制。,三