西门子plc培训教程(全).ppt
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1、,西门子PLC培训教程 电子电气工程系,第一章 西门子PLC简单概述 第二章 PLC系统特性及硬件介绍 第三章 使用STEP7创建一个工程 第四章 西门子编程语言学习 第五章 西门子的程序设计 第六章 利用WinCC flexible软件创建工程系统,西门子PLC培训教程,第1章 PLC概述,1.1 PLC的产生 1.2 PLC的定义和分类 1.3 PLC的功能和特点 1.4 PLC的结构与工作过程,传统的生产机械自动控制装置继电器控制系统 优点结构简单、价格低廉、容易操作 。 缺点体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率高、可靠性及灵活性差 。 应用比较适用于工作模式固定,控制逻辑简单等工业应
2、用场合。,1.1 PLC的产生,用户迫切需要一种先进的自动控制装置,继电器控制系统,先进自动控制系统,可编程序逻辑控制器的产生 美国数字设备公司(DEC)根据这一设想,于1969年研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用于顺序控制,只能进行逻辑运算,故称为可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)。,1.2 PLC的定义和分类,PLC的定义 经历:可编程逻辑控制器(PLC)可编程控制器(PC) 通用叫法:可编程序控制器(Programmable Controller,PC),是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口
3、,并且具有较强的驱动能力。但由于PC容易和个人计算机(Personal Computer)混淆,所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。,国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义: “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。”,PLC的分类 一体化紧凑型PLC :电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。,CPU(基本单元) + 扩展模块,标准模块式
4、结构化PLC :各种模块相互独立,并安装在固定的机架(导轨)上,构成一个完整的PLC应用系统。如:西门子S7-300、S7-400系列。,1.3 PLC的功能和特点,PLC的功能 控制功能,逻辑控制 定时控制 计数控制 顺序控制,PLC的功能 数据采集、存储与处理功能,数学运算功能 数据处理 模拟数据处理,PLC的功能 输入/输出接口调理功能,具有A/D、D/A转换功能,通过I/O模块完成对模拟量的控制和调节。,PLC的功能 通信、联网功能,PLC的功能 人机界面功能,PLC的功能 编程、调试等,使用复杂程度不同的手持、便携和桌面式编程器、工作站和操作屏,进行编程、调试、监视、试验和记录,并通
5、过打印机打印出程序文件。,STEP7,ProTool,MPI cable,有MPI接口的PG 或PC,PLC的特点 高可靠性 丰富的I/O接口模块 采用模块化结构 运行速度快 功能完善 编程简单,易于使用 系统设计、安装、调试方便 维修方便,维修工作量小 总价格低,1.4 PLC的结构和工作过程,PLC的基本结构,PLC的工作过程,PLC的扫描过程,PLC的中断处理过程 响应问题: 一般微机系统的CPU,在每一条指令执行结束时都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则是在相关的程序块结束后查询有无中断申请,或者在执行用户程序时查询有无中断申请,如有中断申请,则转入执行中断服务程序。如果用户程
6、序以块式结构组成,则在每块结束或执行块调用时处理中断。,第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍,第2章 S7-300系统特性及硬件介绍,2.1 SIMATIC S7-300系统结构 2.2 S7-300 CPU模块 2.3 信号模块 (SM) 2.4 电源模块 (PS) 2.5 接口模块(IM) 2.6 其他模块(IM) 2.7 SIMATIC S7-300的硬件组态,2.1.1 中央处理单元 (CPU) 2.1.2 电源单元 (PS) 2.1.3 信号模板 (SM) 2.1.4 接口模板 (IM) 2.1.5 功能模板 (FM) 2.1.6 通讯模板 (CP) 2.1.7 特殊模板 (SM
7、374仿真器),2.1 S7-300系统组成,导轨,系统背版总线,导轨(机架),S7-300模块,电源模块 (选项),后备电池 (CPU313以上),24V DC连接器,CPU工作模式选择开关,CPU模块,CPU状态及故障指示灯,MMC存储卡 (CPU313以上),MPI 多点接口,信号模块的前连接器,前门,信号 模块,典型系统结构,S7-300系统结构,2.2 S7-300 CPU模块,2.2.1 S7-300 CPU模块的分类 2.2.2 S7-300 CPU模块操作,2.2.1 S7-300 CPU模块的分类,紧凑型CPU(6种) 标准型CPU(5种) 革新型CPU(5种) 户外型CPU
8、(3种) 故障安全型CPU(3种) 特种型CPU(2种),1.紧凑型CPU(1/2) CPU 312C:带有集成的数字量输入和输出,并具有与过程相关的功能,比较适用于具有较高要求的小型应用。CPU运 行时需要微存储卡(MMC)。 CPU 313C:带有集成的数字量和模拟量的输入和输出,并具有与过程相关的功能,能够满足对处理能力和响应时间 要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡(MMC)。 CPU 313C-2PtP:带有集成的数字量输入和输出及一个 RS422/485串口,并具有与过程相关的功 能,能够满足处理量大、响应时间高的 场合。CPU运行时需要微存储卡(MMC)。,1.紧凑型CPU(
9、2/2) CPU 313C-2DP:带有集成的数字量输入和输出,以及PROFIBUS DP主/从接口,并具有与过程相关的功能,可以完成具有特殊功能的任务,可以连接标准I/O设备。CPU运行时需要 微存储卡MMC。 CPU 314C-2PtP:带有集成的数字量和模拟量I/O及一个RS422/485串口,并具有与过程相关的功能,能够满足对处理能 力和响应时间要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡MMC。 CPU 314C-2DP:带有集成的数字量和模拟量的输入和输 出,以及PROFIBUS DP主/从接口,并具有 与过程相关的功能,可以完成具有特殊功 能的任务,可以连接单独的I/O设备。CPU
10、运行时需要微存储卡MMC。,2.标准型CPU CPU 313:具有扩展程序存储区的低成本的CPU,比较适用于需 要高速处理的小型设备。 CPU 314:可以进行高速处理以及中等规模的I/O配置,用于安 装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序。 CPU 315:具有中到大容量程序存储器,比较适用于大规模的 I/O配置。 CPU 315-2DP:具有中到大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/ 接口,比较适用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O系统。 CPU 316-2DP:具有大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/从 接,可进行大规模的I/O配置,比较适用于 具有分布式或集中式I
11、/O配置的工厂应用。,3.革新型CPU(1/2) CPU 312(新型):是一款全集成自动化(TIA)的CPU,比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 314(新型):对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能,比较适用于对程序量中等要求的应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 315-2DP(新型):具有中、大规模的程序存储容量和数据结构,如果需要可以使用SIMATIC功能工具;对二进制和浮点数运算具有较高的处理性能;具有PROFIBUS DP主/从 接口。可用于大规模的I/O配置或建立分布 式I/O结构。CPU运行时需要微存储卡MMC。,
12、3.革新型CPU(2/2) CPU 317-2DP:具有大容量程序存储器,可用于要求很高的应用;能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统;与集中式I/O和分布式I/O一起,可用作生产线上的中央控制器;对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力;具有PROFIBUS DP主/从接口,可用于大规模的I/O配置,可用于建立分布式I/O结构;可选用SIMATIC工程工具,能够在基于组件的自动化中实现分布式智能系统。CPU运行时需要微 存储卡MMC。 CPU 318-2DP:具有大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/从接口,可进行大规模的I/O配置,比较 适用于分布式I/O结构。,4
13、.户外型CPU CPU 312 IFM:具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O,具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下的小系统。 CPU 314 IFM:具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有集成的数字量I/O,并具有扩展的特殊功能,具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下且对响应时间和特殊功能有较高要求的系统。 CPU 314(户外型):具有高速处理时间和中等规模I/O配置的CPU。比较适用于恶劣环境下,要 求中等规模的程序量和中等规模的指令 执行时间的系统。,5.故障安全型CPU(1/3) CPU 315F:基于SIMATIC CPU S7-30
14、0C,集成有PROFIBUS DP主/从接口,可以组态为一个故障安全型系统,满足安全运行的需要。使用带有PROFIBUS协议的PROFIBUS DP可实现与安全相关的通讯;CPU运行时需要微存储卡MMC。,5.故障安全型CPU(2/3) CPU 315F-2DP:基于SIMATIC CPU 315-2DP,集成有一个MPI接口、一个DP/MPI接口,可以组态为一个故障安全型自动化系统,满足安全运行的需要。使用带有PROFIsafe协议的PROFIBUS DP可实现与安全无关的通讯;标准模块的集中式和分布式使用,可满足与故障安全无关的应用。CPU运 行时需要微存储卡MMC。,5.故障安全型CPU
15、(3/3) CPU 317F-2DP:具有大容量程序存储器、一个PROFIBUS DP主/从接口、一个DP主/从MPI接口,两个接口可用于集成故障安全模块,可以组态为一个故障安全型自动化系统,可满足安全运行的需要。可以与故障安全型ET200M I/O模块进行集中式和分布式连接;与故障安全型ET200S PROFIsafe I/O模块可进行分布式连接;标准模块的集中式和分布式使用,可满足与故障安全无关的应用。CPU运行时需要微存储卡 MMC。,6.特种型CPU(1/2) CPU 317T-2DP:除具有CPU 317-2DP的全部功能外,增加了智能技术/运动控制功能,能够满足系列化机床、特殊机床
16、以及车间应用的多任务自动化系统,特别适用于同步运动序列(如与虚拟/实际主设备的耦合、减速器同步、凸轮盘或印刷点修正等);增加了本机I/O,可实现快速技术功能(如凸轮切换、参考点探测等);增加了PROFBUS DP(DRIVE)接口,可用来实现驱动部件的等时连接。与集中式I/O和分布式 I/O一起,可用作生产线上的中央控制器; 在PROFIBUS DP上,可实现基于组件的自 动化分布式智能系统。,6.特种型CPU(2/2) CPU 317-2 PN/DP:具有大容量程序存储器,可用于要求很高的应用;能够在PROFInet上实现基于组件的自动化分布式智能系统;借助PROFInet代理,可用于基于部
17、件的自动化(CBA)中的PROFIBUS DP智能设备;借助集成的PROFInet I/O控制器,可用在PROFInet上运行分布式I/O;能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务自动化系统;与集中式I/O和分布式I/O一起,可用作生产线上的中央控制器;可用于大规模的I/O配置、建立分布式I/O结构;对二进 制和浮点数运算具有较高的处理能力; 组合了MPI/PROFIBUS DP主/从接口; 可选用SIMATIC工程工具。CPU运行 时需要微存储卡MMC。,2.2.2 S7-300 CPU模块操作,RUN-P:可编程运行模式。在此模式下,CPU不仅可以执行用户程序,在运行的同时,还可以
18、通过编程设备(如装有 STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等)读 出、修改、监控用户程序。 RUN:运行模式。在此模式下,CPU执 行用户程序,还可以通过编程设备读出、 监控用户程序,但不能修改用户程序。,1.模式选择开关(1/1),STOP:停机模式。在此模式下,CPU不执行用户程序,但可以通过编程设备(如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等)从CPU中读出或修改用户程序。在此位置可以拔出钥 匙。,MRES:存储器复位模式。该位置不能保持,当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时,可复位存储器,使CPU回到 初始状态。,1.
19、模式选择开关(2/2),2.状态及故障显示(1/2) SF(红色):系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软 件错误时亮。 BATF(红色):电池故障指示灯(只有CPU313和314配 备)。当电池失效或未装入时,指示灯亮。 DC5V(绿色):5V电源指示灯。CPU和S7-300总线的5V 电源正常时亮。 FRCE(黄色):强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被 强制状态时亮。 RUN(绿色):运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮;LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁;在“HOLD”状态以 0.5Hz频率闪烁。,2.状态及故障显示(2/2) STOP(黄色):停止状态指示灯。CP
20、U处于“STOP”或 “HOLD”或“Startup”状态时亮;在存储器复位时LED以0.5 Hz频率闪烁;在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。 BUS DF(BF)(红色):总线出错指示灯(只适用于带 有DP接口的CPU)。出错时亮。 SF DP:DP接口错误指示灯(只适用于带有DP接口的 CPU)。当DP接口故障时亮。,2.3.1 数字量信号模块 2.3.2 模拟量信号模块 2.3.3 传感器与AI的连接 2.3.4 热敏电阻与AI的连接 2.3.5 热电偶与AI的连接 2.3.6 电压输出型模块的连接 2.3.7 电流输出型模块的连接,2.3 信号模块 (SM),2.3.1 数字量信号
21、模块,SM321数字量输入模块(DI) SM322数字量输出模块(DO) SM323/SM327数字量输入/输出模块(DI/DO) SM374仿真模块,直流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图,1.数字量输入模块(DI)(1/2),交流32点数字量输入模块的内部电路及外部端子接线图,1.数字量输入模块(DI)(2/2),32点数字量晶体管输出模块的内部电路及外部端子接线图,2.数字量输出模块(DO)(1/3),32点数字量晶闸管输出模块的内部电路及外部端子接线图,2.数字量输出模块(DO)(2/3),16点数字量继电器输出模块的内部电路及外部端子接线图,2.数字量输出模块(DO)(3
22、/3),SM323 DI 16/DO 1624 VDC/0.5A 内部电路及外部端子接线图,3.数字量输入/输出模块(DI/DO)(1/2),SM327 DI 8/DX 8内部电路及外部端子接线图,3.数字量输入/输出模块(DI/DO)(2/2),2.3.2 模拟量信号模块,SM331模拟量输入模块(AI) SM332模拟量输出模块(AO) SM334模拟量输入/输出模块(AI/AO),AI 813位模拟量输入模块,1.模拟量输入模块(AI),AO 412位模拟量输出模块,2.模拟量输出模块(AO),SM334 AI 4/AO 28/8Bit的模拟量输入/输出模块,3.模拟量输入/输出模块(A
23、I/AO),2.3.3 传感器与AI的连接,隔离传感器连接带隔离的AI 隔离传感器连接不带隔离的AI 非隔离的传感器连接带隔离的AI 非隔离的传感器连接不带隔离的AI 连接电压传感器至带隔离的AI 连接2线变送器至带隔离的AI 连接从L+供电的2线变送器至带隔离的AI 连接4线变送器至带隔离的AI,1.隔离传感器连接带隔离的AI,2.隔离传感器连接不带隔离的AI,3.非隔离的传感器连接带隔离的AI,4.非隔离的传感器连接不带隔离的AI,5.连接电压传感器至带隔离的AI,6.连接2线变送器至带隔离的AI,7.连接从L+供电的2线变送器至带隔离的AI,8.连接4线变送器至带隔离的AI,2.3.4
24、热敏电阻与AI的连接,热敏电阻与隔离AI之间的2线连接 热敏电阻与隔离AI之间的3线连接 热敏电阻与AI8RTD之间的3线连接 热敏电阻与隔离AI之间的4线连接 热敏电阻与AI813位之间的2线连接 热敏电阻与AI813位之间的3线连接 热敏电阻与AI813位之间的4线连接,1.热敏电阻与隔离AI之间的2线连接,2.热敏电阻与隔离AI之间的3线连接,3.热敏电阻与AI8RTD之间的3线连接,4.热敏电阻与隔离AI之间的4线连接,5.热敏电阻与AI813位之间的2线连接,6.热敏电阻与AI813位之间的3线连接,7.热敏电阻与AI813位之间的4线连接,2.3.5 热电偶与AI的连接,使用内部补
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