西门子PLC培训教程(全面) .ppt
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1、,西门子PLC培训教程,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用场合。,1.1 PLC的产生,用户迫切
2、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,并且具有较强的驱动能力。但由于PC容易和
3、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,标准模块式结构化PLC:各种模块相互独立,并安装在固定的机架
4、(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,并通过打印机打印出程序文件。,STEP7,ProTool,M
5、PI 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
6、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 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),
7、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(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
8、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(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
9、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
10、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/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
11、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。,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
12、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.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
13、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 S7-300C,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CP
14、U(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(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
15、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
16、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
17、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
18、。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.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S7-30
19、0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。CPU处于“STOP”或“HOLD”或“Startup”状态时亮;在存储器复位时LED以0.5Hz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C
20、PU)。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
21、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)(3/3),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)
22、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(AI/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
23、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 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A
24、I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,使用内部补偿的热电偶连接带隔离的AI通过补偿盒将热电偶连接到带隔离的AI通过参考结将热电偶连接到AI8xTC使用热敏电阻连接带外部补偿的热电偶,1.使用内部补偿的热电偶连接带隔离的AI,2.通过补偿盒将热电偶连接到带隔离的AI,2.3.6 电压输出型模块的连接,电压输出型隔离模块的4线制连接电压输出型非隔离模块的2线制连接,1.电压输出型隔离
25、模块的4线制连接,2.电压输出型非隔离模块的2线制连接,2.3.7 电流输出型模块的连接,电流输出型隔离模块的2线制连接电流输出型非隔离模块的2线制连接,1.电流输出型隔离模块的2线制连接,2.电流输出型非隔离模块的2线制连接,PS 305户外型电源模块 采用直流供电,输出为24V直流。PS307标准电源模块 PS307(2A)PS307(5A)PS307(10A),2.4 电源模块(PS),双机架接口模块IM365 IM365发送模块IM365接收模块。多机架接口模块 IM360:用于发送数据 IM361:用于接收数据,2.5 接口模块(IM),通信处理器模块(CP)CP340:用于点对点连
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