淺談西門子s7-300系列plc與學習心得

1、淺談西門子S7-300系列PLC與學習心得隨著現(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備也有了更高的要求，PLC就是其中能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)進行自動控制的一種控制設備.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)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的.它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術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械或生產(chǎn)過程.它的特點在于：1可靠性高，抗干擾能力強2配套齊全，功能完善，適用性強3易學易用，深受工程技

2、術人員歡迎4系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造5體積小，重量輕，能耗低正因為如此，PLC的應用在現(xiàn)代工業(yè)控制生產(chǎn)領域起著非常重要的作用，特別是在鋼鐵、石油、化工、電力、機械制造等行業(yè)扮演著至關重要的角色。在我廠煉油化工生產(chǎn)裝置中，PLC系統(tǒng)應用也十分廣泛，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，柴油及壓縮機機組等裝置設備都應用了不同的PLC系統(tǒng)，保證裝置設備的正常運做.在這些裝置設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)方式及各種標準的通信協(xié)議，能夠完成復雜的工業(yè)控制要求。就我所認識學習的S7-300 P

3、LC系統(tǒng)做以簡要的介紹：一 硬件架構(gòu)： 1 網(wǎng)絡構(gòu)造：推薦精選MPI多點接口網(wǎng)絡：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：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 模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)成，它主要油以下幾個部分組成：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.

4、7。CPU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，供給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，用于中央機架與擴展機架的連接，每層機架最多可裝8塊SM卡，當需要裝入更多SM卡時，則需擴展。系統(tǒng)最多搭配4層機架，最多可配置32塊信號模塊。 推薦精選CP：通訊處理器，用于PLC之間，PLC與計算機和其他智能設備之間的連接.通訊網(wǎng)卡：用于PLC系統(tǒng)與上位機的數(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

5、通訊協(xié)議。當我們需要架構(gòu)起一臺PLC系統(tǒng)時，需要配置最基本模塊結(jié)構(gòu)：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，當系統(tǒng)不需擴展機架時，則不需安裝）.所有模塊均安裝在金屬導軌上，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），當不需機架擴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，并固定在導軌上，實現(xiàn)信號模塊與CPU的連接。（注：槽為設置在后面S7編程軟件中設置）二 S7編程軟件：對于西門子S7-300/400系列來說，無論是邏輯功

6、能編程還是硬件組態(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)中需要重點了解。系統(tǒng)存儲器又分為：1 過程映象輸入輸出（I/O） 2 內(nèi)部存儲器標志位（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 推薦精選外設I/O區(qū) 。例如：我們從一塊模擬量輸入SM卡上采集到一點模擬量數(shù)據(jù)PIW（外

7、設I/O區(qū)），經(jīng)過一個比較模塊，與上位機給出的數(shù)據(jù)MD0（內(nèi)部存儲器標志位存儲區(qū)）進行比較，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：范圍    雙極性  百分比     十進制     十六進制     ±

8、;5V     ±10 V     ±20 MA上溢出     118.515%     32767     7FFFH     5.926 V     11.851V     23.70 MA超出范圍 

9、60;   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、160;  - 27648     9400H     -5V     - 10 V     -20 MA低于范圍     -117.593%     - 32512     8100H     -5.879 

12、V    -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     十進制     十六進制     010 V     020 MA     420 MA上溢出     118.515%     32767  

14、0;  7FFFH     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、#160;  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量或控制，液位，溫度壓力，流量這4大參數(shù)產(chǎn)生的標準電壓，電流信號，在300系統(tǒng)中均都首先轉(zhuǎn)化為可計算的十進制數(shù)或十六進制數(shù)進行邏輯控制運算。例如：標準電流信號420 MA，在系統(tǒng)中首先要轉(zhuǎn)化為027648的十進制數(shù)，在進行以后的邏輯功能運算，如果產(chǎn)生溢出，則在推薦精選+32768和-32768間。此外模擬卡的接線方式與量程設置也與其他SM卡有所不同，如一塊AI8*12的模擬輸入卡，它需要不僅硬件設置信號類型，還需要在軟件上設置一次同樣的類型。模擬卡的側(cè)面有4組可設置的量程卡，每2個通

18、道為一組，量程卡標記有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)設置中的通道信號類型上設置同樣的信號類型，否則下裝時會報錯。1 硬件組態(tài)與參數(shù)設置：對于一臺PLC系統(tǒng)，首先需要建立一個項目。大致的步驟為：1應用項目向?qū)?chuàng)建，設置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），項目名稱，功能塊的添加，編程語言選擇等。2 雙擊“HARDWARE”進行硬件組態(tài)，可以看到主窗口中的111條添加框分別對應機架的111號槽位，根據(jù)我們的在硬件型號在窗口有側(cè)目錄中選擇對應的型號添加到對應的槽位中。一個300系統(tǒng)站最多可以有一個主機架和3個擴展機架，如需擴展機架，

19、則在3號槽添加IM信號模塊來實現(xiàn)，如果不虛擴展，則3號槽是留空的，SM信號模塊從第4號槽位添加，一個機架最多可有8塊信號模塊。可以看到當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.地址位是與模塊卡硬點地址成對應關系的,一個地址位對應一個硬點,

20、不能重復,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.推薦精選添加所需硬件模塊完成后,我們可以對各個模塊設置我們所對應的參數(shù).如圖中所示:AI8*12BIT模擬輸入卡的輸入?yún)?shù)設置,我們可以設置組診斷,信號測量類型,測量量程范圍,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,這都于我們所要接受的信號種類有關.如接受信號是4線制單獨供電儀表,則在測量類型中選擇 4DUM 在測量量程上選擇信號的范圍,可以看到量程框下的量程卡標記應于我們設置的硬件所對應,為”C”,4線制變送器.測量類型與測量范圍有多種選擇,我們可以根據(jù)自己的需要來配置信號類型范圍,但一定要注意應于硬件量

21、程卡標記的字母所一致,否則會導致錯誤.推薦精選3組態(tài)編譯與下裝完成硬件配置,模塊參數(shù)設置的工作后,就可以進行硬件下裝了,點擊下裝工具框,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)可以長按CPU上MRESF復位開關,CPU回到初始狀態(tài).也可在S7管理器窗口中PLC欄選擇RESET/CLEAR項清除,重啟.當下裝完成后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)無法正常運行,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：

22、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),我們主要學習LAD語言,LAD形象直觀,易學易懂,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.推薦精選圖中 , ,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)的標識作為主標識符: I,

23、Q(過程映象輸入輸出) M(內(nèi)部存儲器標志位存儲區(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)內(nèi)部存儲器地址,例如CPU315-2DP的工作存儲區(qū)為64KB,則內(nèi)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 =“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,我們在編寫邏輯

24、程序時一定要注意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的類型,使用正確的數(shù)據(jù)類型.STEP 7中常用的基本數(shù)據(jù)類型類型和描述以位計的長度格式選項范圍和計數(shù)法(最低到最高值)實例BOOL (位)1布爾文本TRUE/FALSE TRUE BYTE (字節(jié))8十六進制的數(shù)字B#16#0到B#16#FF L B#16#10 L BYTE#16#10 WORD (字)16二進制的數(shù)字 十六進制的數(shù)字 BCD 十進制無符號數(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#

25、1000 L WORD#16#1000 L C#998 L B#(10,20) L BYTE#(10,20) DWORD (雙字)32二進制的數(shù)字 十六進制的數(shù)字 十進制無符號數(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#推薦精選00A2_1234 L DWORD#16#00A2_1234 L B#(1, 14,

26、 100, 120) L BYTE#(1,14,100,120) INT (整數(shù))16十進制有符號數(shù)字-32768 - 32767 L 1 DINT (整數(shù)， 32位)32十進制有符號數(shù)字L#-2147483648到 L#2147483647 L L#1 REAL (浮點數(shù))32IEEE 浮點數(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,可以使單個的程序標準化,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中也定義了一些標準程序塊供用戶調(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