淺談西門子s系列plc與學(xué)習(xí)心得

1、淺談西門子S7-300系列PLC與學(xué)習(xí)心得隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中自動(dòng)化程度的提高，我們對(duì)能夠完成自動(dòng)控制的設(shè)備也有了更高的要求，PLC就是其中能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)進(jìn)行自動(dòng)控制的一種控制設(shè)備.PLC英文全稱PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER ,中文全稱為可編程邏輯控制器，它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的.它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.它的特點(diǎn)在于：1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)3易學(xué)易用，深受工程技

2、術(shù)人員歡迎4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造5體積小，重量輕，能耗低正因?yàn)槿绱?，PLC的應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)控制生產(chǎn)領(lǐng)域起著非常重要的作用，特別是在鋼鐵、石油、化工、電力、機(jī)械制造等行業(yè)扮演著至關(guān)重要的角色。在我廠煉油化工生產(chǎn)裝置中，PLC系統(tǒng)應(yīng)用也十分廣泛，像：余熱發(fā)電站，汽油罐區(qū)，七萬噸擠壓造粒，火炬，水處理，老球罐，芳烴罐區(qū)，重油，柴油及壓縮機(jī)機(jī)組等裝置設(shè)備都應(yīng)用了不同的PLC系統(tǒng)，保證裝置設(shè)備的正常運(yùn)做.在這些裝置設(shè)備中其中以西門子公司的S7-300/400系列PLC系統(tǒng)為主. 它有著靈活地組網(wǎng)方式及各種標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，能夠完成復(fù)雜的工業(yè)控制要求。就我所認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的S7-300 P

3、LC系統(tǒng)做以簡(jiǎn)要的介紹：一 硬件架構(gòu)： 1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：MPI多點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)：該網(wǎng)主要用于PLC與工程師站和操作站的短距離連接，通訊距離50米.通訊速率：187.5KBIT/S或12MBITS/S。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)：用于現(xiàn)場(chǎng)分布式的I/O站和別的西門子PLC通訊.通訊速率：187.5MBITS/S或12MBITS/S。2 組成部件：S7-300 PLC 模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)成，它主要油以下幾個(gè)部分組成：CPU :中央處理單元，用于計(jì)算卡件采集各種數(shù)據(jù)，我廠大多有CPU314,CPU315，CPU316等系列.如CPU 315-2DP，存儲(chǔ)容量為64KB，即我們編寫程序最大的存儲(chǔ)位為M65536.7。CP

4、U上可插入快速閃存儲(chǔ)卡，可用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)重要的數(shù)據(jù)與功能程序。PS：電源模塊，將AC 220V電源轉(zhuǎn)換成 DC 24V電源，供給CPU和I/O模塊使用。SM：信號(hào)模塊，它是模擬量輸入輸出模塊，數(shù)字量輸入輸出模塊的總稱。IM: 接口模塊，用于中央機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架的連接，每層機(jī)架最多可裝8塊SM卡，當(dāng)需要裝入更多SM卡時(shí)，則需擴(kuò)展。系統(tǒng)最多搭配4層機(jī)架，最多可配置32塊信號(hào)模塊。 CP：通訊處理器，用于PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的連接.通訊網(wǎng)卡：用于PLC系統(tǒng)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊：主要類型有CP5611，CP5613,CP1613,CP5412A2等通訊網(wǎng)卡，均支持多種通訊協(xié)議。當(dāng)我們

5、需要架構(gòu)起一臺(tái)PLC系統(tǒng)時(shí)，需要配置最基本模塊結(jié)構(gòu)：電源模塊，CPU，及信號(hào)模塊，其他模塊則可根據(jù)系統(tǒng)需要培植（如接口模塊，當(dāng)系統(tǒng)不需擴(kuò)展機(jī)架時(shí)，則不需安裝）.所有模塊均安裝在金屬導(dǎo)軌上，電源模塊安裝在最左端（1號(hào)槽），CPU模塊緊靠電源模塊（2號(hào)槽），如需配置接口模塊，則放在CPU模塊右側(cè)（3號(hào)槽），當(dāng)不需機(jī)架擴(kuò)展時(shí)則安裝信號(hào)模塊，功能模塊，通信處理器.（4到11號(hào)槽）.除電源模塊外，卡件與卡件之間在背板上用總線連接器連接，并固定在導(dǎo)軌上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)模塊與CPU的連接。（注：槽為設(shè)置在后面S7編程軟件中設(shè)置）二 S7編程軟件：對(duì)于西門子S7-300/400系列來說，無論是邏輯功能編程還是硬件組

6、態(tài)，都需要在S7軟件中完成。在介紹S7之前，首先要了解300系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器類型與信號(hào)在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型，了解這些知識(shí)才能迅速掌握了解數(shù)據(jù)在整個(gè)系統(tǒng)中的傳輸存儲(chǔ)過程，幫助我們更加快速的掌握S7 軟件。300系統(tǒng)中分為4大存儲(chǔ)區(qū)：1 裝載存儲(chǔ)器 2 工作存儲(chǔ)器 3 系統(tǒng)存儲(chǔ)器 4 外設(shè)存儲(chǔ)區(qū) ，其中系統(tǒng)存儲(chǔ)器在我們編程組態(tài)中需要重點(diǎn)了解。系統(tǒng)存儲(chǔ)器又分為：1 過程映象輸入輸出（I/O） 2 內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位（M）存儲(chǔ)區(qū) 3 定時(shí)器（T）存儲(chǔ)區(qū) 4 計(jì)算器（C）存儲(chǔ)區(qū) 5 數(shù)據(jù)塊與背景數(shù)據(jù)塊 6 外設(shè)I/O區(qū) 。例如：我們從一塊模擬量輸入SM卡上采集到一點(diǎn)模擬量數(shù)據(jù)PIW（外設(shè)I/O區(qū)），經(jīng)過一個(gè)比

7、較模塊，與上位機(jī)給出的數(shù)據(jù)MD0（內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位存儲(chǔ)區(qū)）進(jìn)行比較，將結(jié)果送入I1.0（過程映象輸入輸出（I/O），此模塊中我們還可加入一個(gè)定時(shí)功能（定時(shí)器（T）存儲(chǔ)區(qū)），讓結(jié)果在延時(shí)幾秒腫后輸出，以過濾錯(cuò)誤信號(hào)所產(chǎn)生的結(jié)果。我們可以清楚的看到每個(gè)數(shù)據(jù)所在的存儲(chǔ)位置，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。300系統(tǒng)中模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類型：范圍    雙極性  百分比     十進(jìn)制     十六進(jìn)制     ±5V 

8、60;   ±10 V     ±20 MA上溢出     118.515%     32767     7FFFH     5.926 V     11.851V     23.70 MA超出范圍    &#

9、160;117.589%     32511     7EFFH     5.879 V     11.759V     23.52 MA正常范圍     100.000%     27648     6C00H    

10、 5V     10 V     20 MA     0 %     0     0H     0V     0 V    0MA     -100.000%     -

11、 27648     9400H     -5V     - 10 V     -20 MA低于范圍     -117.593%     - 32512     8100H     -5.879 V  

12、;  -11.759 V     -23.52 MA下溢出     -118.519%     - 32768     8000H     -5.926 V     -11.851 V    -23.70 MA范圍  &

13、#160; 單極性     百分比     十進(jìn)制     十六進(jìn)制     010 V     020 MA     420 MA上溢出     118.515%     32767     7FF

14、FH     11.852 V     23.70 MA     22.96MA超出范圍     117.589%     32511     7EFFH     11.759 V     23.52 MA   

15、;  22.81MA正常范圍     100.000%     27648     6C00H     10 V     20 MA     20 MA     0 %     0     

16、0H     0 V     0 MA     4 MA低于范圍     - 17.593 %    - 4864     ED00H     -1.959V    - 3.52 MA  &

17、#160;  1.185MA生產(chǎn)過程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要測(cè)量或控制，液位，溫度壓力，流量這4大參數(shù)產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電壓，電流信號(hào)，在300系統(tǒng)中均都首先轉(zhuǎn)化為可計(jì)算的十進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行邏輯控制運(yùn)算。例如：標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)420 MA，在系統(tǒng)中首先要轉(zhuǎn)化為027648的十進(jìn)制數(shù)，在進(jìn)行以后的邏輯功能運(yùn)算，如果產(chǎn)生溢出，則在+32768和-32768間。此外模擬卡的接線方式與量程設(shè)置也與其他SM卡有所不同，如一塊AI8*12的模擬輸入卡，它需要不僅硬件設(shè)置信號(hào)類型，還需要在軟件上設(shè)置一次同樣的類型。模擬卡的側(cè)面有4組可設(shè)置的量程卡，每2個(gè)通道為一組，量程卡標(biāo)記有A，B，C

18、，D，以確定你此通道的信號(hào)類型，同樣也要在軟件的硬件組態(tài)模擬卡的參數(shù)設(shè)置中的通道信號(hào)類型上設(shè)置同樣的信號(hào)類型，否則下裝時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)。1 硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置：對(duì)于一臺(tái)PLC系統(tǒng)，首先需要建立一個(gè)項(xiàng)目。大致的步驟為：1應(yīng)用項(xiàng)目向?qū)?chuàng)建，設(shè)置CPU型號(hào)（如果沒有所需要型號(hào)可以在后面硬件組態(tài)中修改），項(xiàng)目名稱，功能塊的添加，編程語言選擇等。2 雙擊“HARDWARE”進(jìn)行硬件組態(tài)，可以看到主窗口中的111條添加框分別對(duì)應(yīng)機(jī)架的111號(hào)槽位，根據(jù)我們的在硬件型號(hào)在窗口有側(cè)目錄中選擇對(duì)應(yīng)的型號(hào)添加到對(duì)應(yīng)的槽位中。一個(gè)300系統(tǒng)站最多可以有一個(gè)主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，如需擴(kuò)展機(jī)架，則在3號(hào)槽添加IM信號(hào)模塊來實(shí)現(xiàn)

19、，如果不虛擴(kuò)展，則3號(hào)槽是留空的，SM信號(hào)模塊從第4號(hào)槽位添加，一個(gè)機(jī)架最多可有8塊信號(hào)模塊。可以看到當(dāng)添加完成后窗口下方軟件給所有信號(hào)模塊都自動(dòng)分配了地址,DI 16*24V為16通道數(shù)字輸入卡，占用2個(gè)字節(jié)地址，每個(gè)通道占用1BIT位地址；DO 16*24V/0.5A 為16通道數(shù)字輸出卡, 占用2個(gè)字節(jié)地址，每個(gè)通道占用1BIT位地址；AI8*12BIT為8通道模擬量輸入卡,占用16個(gè)字節(jié)地址,每個(gè)通道占有2字節(jié)地址:AO4*12BIT為4通道模擬量輸出卡,占用8個(gè)字節(jié),每個(gè)通道占有2字節(jié)地址.地址位是與模塊卡硬點(diǎn)地址成對(duì)應(yīng)關(guān)系的,一個(gè)地址位對(duì)應(yīng)一個(gè)硬點(diǎn),不能重復(fù),在邏輯編程中,我們可以

20、調(diào)用這些地址來完成輸入輸出功能的操作.添加所需硬件模塊完成后,我們可以對(duì)各個(gè)模塊設(shè)置我們所對(duì)應(yīng)的參數(shù).如圖中所示:AI8*12BIT模擬輸入卡的輸入?yún)?shù)設(shè)置,我們可以設(shè)置組診斷,信號(hào)測(cè)量類型,測(cè)量量程范圍,干擾抑制頻率,積分時(shí)間等等,要注意的是測(cè)量類型與測(cè)量量程,這都于我們所要接受的信號(hào)種類有關(guān).如接受信號(hào)是4線制單獨(dú)供電儀表,則在測(cè)量類型中選擇 4DUM 在測(cè)量量程上選擇信號(hào)的范圍,可以看到量程框下的量程卡標(biāo)記應(yīng)于我們?cè)O(shè)置的硬件所對(duì)應(yīng),為”C”,4線制變送器.測(cè)量類型與測(cè)量范圍有多種選擇,我們可以根據(jù)自己的需要來配置信號(hào)類型范圍,但一定要注意應(yīng)于硬件量程卡標(biāo)記的字母所一致,否則會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤.3

21、組態(tài)編譯與下裝完成硬件配置,模塊參數(shù)設(shè)置的工作后,就可以進(jìn)行硬件下裝了,點(diǎn)擊下裝工具框,完成編譯和下裝過程.注意在硬件下裝過程中,需將CPU模塊上的模式選擇開關(guān)打到STOP位置,否則硬件下裝無法完成.邏輯程序下裝則無需此操作可在線下裝.如要清除下裝到CUP中的系統(tǒng)和程序參數(shù)可以長(zhǎng)按CPU上MRESF復(fù)位開關(guān),CPU回到初始狀態(tài).也可在S7管理器窗口中PLC欄選擇RESET/CLEAR項(xiàng)清除,重啟.當(dāng)下裝完成后CPU或者其他模塊的SF出現(xiàn)紅燈時(shí),則表示硬件或軟件錯(cuò)誤,系統(tǒng)無法正常運(yùn)行,修改參數(shù)、程序重新下裝,直到SF燈熄滅,下裝完成.3 程序編程：S7主要提供3種編程語言供所選擇,LAD(梯形圖

22、語言),STL(語句表語言),FBD(功能塊語言),我們主要學(xué)習(xí)LAD語言,LAD形象直觀,易學(xué)易懂,逐步成為PLC編程語言的第一選擇.1 語言的結(jié)構(gòu)形式與數(shù)據(jù)類型一條LAD語句由一個(gè)操作碼和一個(gè)操作數(shù)組成,操作數(shù)由表示符和參數(shù)組成,操作碼執(zhí)行要定義的功能,它告訴CPU該做什么;操作數(shù)提供為執(zhí)行該操作所需要的信息,它告訴CPU用什么去做.圖中 , ,這些是操作碼,告訴我們所要執(zhí)行的功能.I0.0,I0.1,Q4.0為操作數(shù),其中I為操作符,0.0,0.1,4.0為參數(shù).操作符就是前面所講的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的各個(gè)存儲(chǔ)區(qū)的標(biāo)識(shí)作為主標(biāo)識(shí)符: I,Q(過程映象輸入輸出) M(內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位存儲(chǔ)區(qū)) T

23、(定時(shí)器存儲(chǔ)區(qū)) C(計(jì)算器存儲(chǔ)區(qū))等.助標(biāo)識(shí)符有B(字節(jié)8位),W(字,16位),B(雙字32位).參數(shù)表示系統(tǒng)給SM模塊分配的地址(前面硬件組態(tài)時(shí)系統(tǒng)給SM模塊所分配的地址),和系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)器地址,例如CPU315-2DP的工作存儲(chǔ)區(qū)為64KB,則內(nèi)部存儲(chǔ)器地址最大為64*1024=65536BIT,即最大為位地址為:M65535.7由此可以看出上圖的功能表示為:（I0.0 =“0”AND I0.1 =“1”）OR（I0.0 =“1”AND I0.1 =“0”） ，則輸出 Q4.0 為“1”。以下是S7中基本的數(shù)據(jù)類型,我們?cè)诰帉戇壿嫵绦驎r(shí)一定要注意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的類型,使用正確的數(shù)據(jù)類型.S

24、TEP 7中常用的基本數(shù)據(jù)類型類型和描述以位計(jì)的長(zhǎng)度格式選項(xiàng)范圍和計(jì)數(shù)法(最低到最高值)實(shí)例BOOL (位)1布爾文本TRUE/FALSE TRUE BYTE (字節(jié))8十六進(jìn)制的數(shù)字B#16#0到B#16#FF L B#16#10 L BYTE#16#10 WORD (字)16二進(jìn)制的數(shù)字 十六進(jìn)制的數(shù)字 BCD 十進(jìn)制無符號(hào)數(shù)字2#0到 2#1111_1111_1111_1111 W#16#0到W#16#FFFF C#0到C#999 B#(0.0)到B#(255.255) L 2#0001_0000_0000_0000 L W#16#1000 L WORD#16#1000 L C#998

25、L B#(10,20) L BYTE#(10,20) DWORD (雙字)32二進(jìn)制的數(shù)字 十六進(jìn)制的數(shù)字 十進(jìn)制無符號(hào)數(shù)字2#0到 2#1111_1111_1111_1111 1111_1111_1111_1111 DW#16#0000_0000到 DW#16#FFFF_FFFF B#(0,0,0,0)到 B#(255,255,255,255) 2#1000_0001_0001_1000_ 1011_1011_0111_1111 L DW#16#00A2_1234 L DWORD#16#00A2_1234 L B#(1, 14, 100, 120) L BYTE#(1,14,100,120)

26、 INT (整數(shù))16十進(jìn)制有符號(hào)數(shù)字-32768 - 32767 L 1 DINT (整數(shù)， 32位)32十進(jìn)制有符號(hào)數(shù)字L#-2147483648到 L#2147483647 L L#1 REAL (浮點(diǎn)數(shù))32IEEE 浮點(diǎn)數(shù)上限：3.402823E+38 下限：1.175 495E-38 L 1.234567E+13 S5TIME (SIMATIC 時(shí)間)16S7時(shí)間 以步長(zhǎng) 10 毫秒(默認(rèn)值)S5T#0H_0M_0S_10MS到 S5T#2H_46M_30S_0MS和 S5T#0H_0M_0S_0MS L S5T#0H_1M_0S_0MS L S5TIME#0H_1H_1M_0S_0MS 2程序塊的介紹S7將可以將用戶編寫的程序和程序所需的程序放置在塊中,可以使單個(gè)的程序標(biāo)準(zhǔn)化,通過在塊內(nèi)或塊之間類似子程序的調(diào)用,使用戶程序結(jié)構(gòu)化,可以簡(jiǎn)化程序組織,使程序易于修改調(diào)試.用戶可以自己編寫創(chuàng)建所需的塊,S7中也定義了一些標(biāo)準(zhǔn)程序塊供用戶調(diào)用.OB塊:組織塊,程序中必須存在有自由循環(huán)組織塊,用于循環(huán)處理,是用戶程序中的主程序,系統(tǒng)