淺談西門子s7-300系列plc與學(xué)習(xí)心得

1、-. z.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)中自動化程度的提高，我們對能夠完成自動控制的設(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)展自動控制的一種控制設(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)計的.它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時，計數(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

2、受工程技術(shù)人員歡送4系統(tǒng)的設(shè)計、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)槿绱耍琍LC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)識學(xué)習(xí)的S7-30

3、0 PLC系統(tǒng)做以簡要的介紹：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 模塊構(gòu)造構(gòu)成，它主要油以下幾個局部組成：CPU :中央處理單元，用于計算卡件采集各種數(shù)據(jù)，我廠大多有CPU314,CPU315，CPU316等系列.如CPU 315-2DP，存儲容量為64KB，即我們編寫程序最大的存儲位為M65536.7。C

4、PU上可插入快速閃存儲卡，可用于長期存儲重要的數(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，供應(yīng)CPU和I/O模塊使用。SM：信號模塊，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，則需擴(kuò)展。系統(tǒng)最多搭配4層機(jī)架，最多可配置32塊信號模塊。CP：通訊處理器，用于PLC之間，PLC與計算機(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PLC系統(tǒng)時，需要配置最根本模塊構(gòu)造：電源模塊，CPU，及信號模塊，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，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號槽，CPU模塊緊靠電源模塊2號槽，如需配置接口模塊，則放在CPU模塊右側(cè)3號槽，當(dāng)不需機(jī)架擴(kuò)展時則安裝信號模塊，功能模塊，通信處理器.4到11號槽.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態(tài)，都需要在S7軟件中完

6、成。在介紹S7之前，首先要了解300系統(tǒng)中的存儲器類型與信號在系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型，了解這些知識才能迅速掌握了解數(shù)據(jù)在整個系統(tǒng)中的傳輸存儲過程，幫助我們更加快速的掌握S7 軟件。300系統(tǒng)中分為4大存儲區(qū)：1 裝載存儲器 2 工作存儲器 3 系統(tǒng)存儲器 4 外設(shè)存儲區(qū)，其中系統(tǒng)存儲器在我們編程組態(tài)中需要重點(diǎn)了解。系統(tǒng)存儲器又分為：1 過程映象輸入輸出I/O 2 部存儲器標(biāo)志位M存儲區(qū) 3 定時器T存儲區(qū) 4 計算器C存儲區(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)過一個比擬模塊，與上位機(jī)給出的數(shù)據(jù)MD0部存儲器標(biāo)志位存儲

7、區(qū)進(jìn)展比擬，將結(jié)果送入I1.0過程映象輸入輸出I/O，此模塊中我們還可參加一個定時功能定時器T存儲區(qū)，讓結(jié)果在延時幾秒腫后輸出，以過濾錯誤信號所產(chǎn)生的結(jié)果。我們可以清楚的看到每個數(shù)據(jù)所在的存儲位置，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。300系統(tǒng)中模擬信號的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類型：圍雙極性百分比十進(jìn)制十六進(jìn)制 5V 10V 20MA上溢出 118.515% 32767 7FFFH 5.926V 11.851V 23.70MA超出圍 117.589% 32511 7EFFH 5.879V 11.759V 23.52MA正常圍 100.000% 27648 6C00H 5V 10V 20MA 0% 0 0H 0V 0V 0M

8、A -100.000% -27648 9400H -5V -10V -20MA低于圍 -117.593% -32512 8100H -5.879V-11.759V -23.52MA下溢出 -118.519% -32768 8000H -5.926V -11.851V-23.70MA圍單極性百分比十進(jìn)制十六進(jìn)制 010V 020MA 420MA上溢出 118.515% 32767 7FFFH 11.852V 23.70MA 22.96MA超出圍 117.589% 32511 7EFFH 11.759V 23.52MA 22.81MA正常圍 100.000% 27648 6C00H 10V 20M

9、A 20MA 0% 0 0H 0V 0MA 4MA低于圍 -17.593% -4864 ED00H -1.959V-3.52MA 1.185MA生產(chǎn)過程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要測量或控制，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，在300系統(tǒng)中均都首先轉(zhuǎn)化為可計算的十進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)展邏輯控制運(yùn)算。例如：標(biāo)準(zhǔn)電流信號420MA，在系統(tǒng)中首先要轉(zhuǎn)化為027648的十進(jìn)制數(shù)，在進(jìn)展以后的邏輯功能運(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)置信號類型，還需要在軟件上

10、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個通道為一組，量程卡標(biāo)記有A，B，C，D，以確定你此通道的信號類型，同樣也要在軟件的硬件組態(tài)模擬卡的參數(shù)設(shè)置中的通道信號類型上設(shè)置同樣的信號類型，否則下裝時會報錯。1 硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置：對于一臺PLC系統(tǒng)，首先需要建立一個工程。大致的步驟為：1應(yīng)用工程向?qū)?chuàng)立，設(shè)置CPU型號如果沒有所需要型號可以在后面硬件組態(tài)中修改，工程名稱，功能塊的添加，編程語言選擇等。2 雙擊HARDWARE進(jìn)展硬件組態(tài)，可以看到主窗口中的111條添加框分別對應(yīng)機(jī)架的111號槽位，根據(jù)我們的在硬件型號在窗口有側(cè)目錄中選擇對應(yīng)的型號添加到對應(yīng)的槽位中。一個300系

11、統(tǒng)站最多可以有一個主機(jī)架和3個擴(kuò)展機(jī)架，如需擴(kuò)展機(jī)架，則在3號槽添加IM信號模塊來實(shí)現(xiàn)，如果不虛擴(kuò)展，則3號槽是留空的，SM信號模塊從第4號槽位添加，一個機(jī)架最多可有8塊信號模塊。可以看到當(dāng)添加完成后窗口下方軟件給所有信號模塊都自動分配了地址,DI 16*24V為16通道數(shù)字輸入卡，占用2個字節(jié)地址，每個通道占用1BIT位地址；DO 16*24V/0.5A為16通道數(shù)字輸出卡, 占用2個字節(jié)地址，每個通道占用1BIT位地址；AI8*12BIT為8通道模擬量輸入卡,占用16個字節(jié)地址,每個通道占有2字節(jié)地址:AO4*12BIT為4通道模擬量輸出卡,占用8個字節(jié),每個通道占有2字節(jié)地址.地址位是與

12、模塊卡硬點(diǎn)地址成對應(yīng)關(guān)系的,一個地址位對應(yīng)一個硬點(diǎn),不能重復(fù),在邏輯編程中,我們可以調(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,我們可以對各個模塊設(shè)置我們所對應(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,信號測量類型,測量量程圍,干擾抑制頻率,積分時間等等,要注意的是測量類型與測量量程,這都于我們所要承受的信號種類有關(guān).如承受信號是4線制單獨(dú)供電儀表,則在測量類型中選擇 4DUM 在測量量程上選擇信號的圍,可以看到量程框下的量程卡標(biāo)記應(yīng)于我們設(shè)置的硬件所對應(yīng),為C,4線制變送器.測量類型與測量圍有多種選擇,我們可以根據(jù)自己的需要來配置信

13、號類型圍,但一定要注意應(yīng)于硬件量程卡標(biāo)記的字母所一致,否則會導(dǎo)致錯誤.3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)展硬件下裝了,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.如要去除下裝到CUP中的系統(tǒng)和程序參數(shù)可以長按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)去除,重啟.當(dāng)下裝完成后CPU或者其他模塊的SF出現(xiàn)紅燈時,則表示硬件或軟件錯誤,系統(tǒng)無常運(yùn)行,修改參數(shù)、程序重新下裝,直到SF燈熄滅,下裝

14、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 語言的構(gòu)造形式與數(shù)據(jù)類型一條LAD語句由一個操作碼和一個操作數(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)存儲器中的各個存儲區(qū)的標(biāo)識作為主標(biāo)

15、識符: I,Q(過程映象輸入輸出) M(部存儲器標(biāo)志位存儲區(qū)) T(定時器存儲區(qū)) C(計算器存儲區(qū))等.助標(biāo)識符有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)時系統(tǒng)給SM模塊所分配的地址),和系統(tǒng)部存儲器地址,例如CPU315-2DP的工作存儲區(qū)為64KB,則部存儲器地址最大為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 =0AND I0.1 =1ORI0.0 =1AND I0.1 =0，則輸出 Q4.0 為1。以下是S7中根本的數(shù)據(jù)類型,我們在編寫邏輯程序時一定要注意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

16、后的類型,使用正確的數(shù)據(jù)類型.STEP 7中常用的根本數(shù)據(jù)類型類型和描述以位計的長度格式選項(xiàng)圍和計數(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#1

17、6#1000 L C#998 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

18、#(1,14,100,120) INT (整數(shù))16十進(jìn)制有符號數(shù)字-32768 - 32767 L 1 DINT (整數(shù)， 32位)32十進(jìn)制有符號數(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 時間)16S7時間 以步長 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 S5TI

19、ME#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,可以使單個的程序標(biāo)準(zhǔn)化,通過在塊或塊之間類似子程序的調(diào)用,使用戶程序構(gòu)造化,可以簡化程序組織,使程序易于修改調(diào)試.用戶可以自己編寫創(chuàng)立所需的塊,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)在每一次循環(huán)中自動掃描一次OB1塊,執(zhí)行OB1中的程序.FC塊:功能,用于用戶自行編寫的程序作為子程序在別的塊中調(diào)用,FC塊沒有背景數(shù)據(jù)庫,所以沒有固定的存儲區(qū).FB塊:功能塊,功能與FC塊相似,FB塊有背景數(shù)據(jù)庫.DB塊:背景數(shù)據(jù)庫用于存放程序變量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū),DB塊的最大容量與CPU的型號有關(guān).我們可以編寫ob1主程序塊,調(diào)用一個發(fā)動機(jī)控制的fb1塊,來分別控制汽油機(jī)和柴油機(jī),控制參數(shù)存儲在背景數(shù)據(jù)塊db1和db2中,控制汽油機(jī)時調(diào)用fb1和汽油機(jī)數(shù)據(jù)背景數(shù)據(jù)