PLC可編程控制器仿真模擬畢業(yè)論文

1、西安建筑科技大學本科畢業(yè)設計（論文）任務書基于 S7-300 PLC題 目：虛擬實驗項目的設計院（系）：信息與控制工程學院專業(yè)班級： 自動化701學生姓名：喻圳學 號:070610115指導教師 （簽名）：主管院長（主任）（簽名）：時 間：2011年3月12日一、畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容（含主要技術(shù)參數(shù)）根據(jù)S7-300 PLC的培訓資料和仿真軟件，對照實驗室現(xiàn)有的S7-200 PLC實驗系統(tǒng)的實驗內(nèi)容和實驗的要求，完成基于S7-300 PLC虛擬實驗項目的設計。學生通過設計，熟悉 S7-300的指令系統(tǒng)和程序結(jié)構(gòu)，掌握 STEP7編程軟件的使用方法、硬件選型和組態(tài)的方法以及程序設計的方法，

2、熟悉S7-300通信系統(tǒng)的組態(tài)與編程的方法。為從事S7-300 PLC控制系統(tǒng)的維護、調(diào)試和設計工作打卜基礎。二、畢業(yè)設計（論文）應完成的具體工作（含圖紙數(shù)量）1、根據(jù)S7-300 PLC的培訓資料和仿真軟件，學習并掌握S7-300 PLC的硬件結(jié)構(gòu)和編程方法，掌握仿真軟件的使用，模擬上下位機的通訊；2、要求對照現(xiàn)有的 S7-200的PLC實驗系統(tǒng)，依照綜合性、設計性實驗的要求， 以2-4個學時的實驗量為標準（1個實驗項目），完成基于軟件的 S7-300 PLC虛擬 實驗系統(tǒng)的實驗內(nèi)容設計和相應的實驗指導書的編制（包括：實驗程序）；三、畢業(yè)設計（論文）進程的安排（起訖日期：2010年3 月日至

3、2010_年_6 月10日）序號設計（論文）各階段任務日期備注1結(jié)合相關(guān)的資料，學習并了解S7-300 PLC系統(tǒng)的硬件 組成、體系構(gòu)成和編程方法。3月14日4月20日2結(jié)合設計性、開放性實驗的需要，進行基于軟件的S7-300 PLC虛擬實驗系統(tǒng)的初步設計，了解并掌握S7-300 PLC系統(tǒng)的設計和使用。4月21日5月7日3在對仿真軟件熟悉的基礎上，結(jié)合實際，對照現(xiàn)有實 驗系統(tǒng)進行虛擬實驗項目的設計。5月8日5月28日4對設計進行完善、復核和總結(jié)，完成畢業(yè)論文。5月29日6月10日6月11日6月18日進行畢業(yè)論文修改，完成最終的資料整理提交工作。四、主要參考資料及文獻閱讀任務（含外文閱讀翻譯任

4、務）1、西門子S7-300 PLC應用教程胡健編著機械工業(yè)出版社20072、西門子S7-300培訓資料西門子公司（電子版）3、西門子WinCC V6.0培訓資料西門子公司（電子版）4、電氣控制及 PLC應用 何波主編中國電力出版社20085、西門子PLC編程技術(shù)及工程應用，柴瑞娟 陳海霞機械工業(yè)出版社， 2006年8月6、可編程序控制器原理及應用，江秀漢 李萍 薄保中，西安電子科技大學 出版社，2001年9月7、歐姆龍CP1H PLC應用基礎與編程實踐，霍罡，機械工業(yè)出版社，2008-1-18、PLC技術(shù)項目化教程，魏小林，清華大學出版社， 2010-9-1 外文翻譯：9、« PLC

5、 and PLC-based PAC market poised to rebound», Hydrocarbon Processing Group, 2005-7-4 ,張偉譯10、« FPGA-Based System Design »（美）WayneWolf 譯者： 閆敬文 等.機械工業(yè)出版社，2006年5月塞 傳壯蠡和立夫管 畢業(yè)設計（論文）用紙基于S7-300 PLC虛擬實驗項目的設計設計總說明PL跋術(shù)是當今控制領(lǐng)域發(fā)展的熱點之一，西門子公司推出的S7S列以其出 色的開放性、互操作性，逐漸成為目前最具有競爭力的PLCJ術(shù)產(chǎn)品之一。由于PLCK取微電子技術(shù)

6、和計算機技術(shù)的最新成果，因此，發(fā)展十分迅速，從單機自 動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化，從柔性制造系統(tǒng)， 工業(yè)機器人到大型分散型控制系統(tǒng)，PLC勻擔當著重要角色。電氣控制與PLC®理課程作為學科方向課程，是自動化專業(yè)的一個重要分 支，可編程控制器（PLQ作為重要的工業(yè)運用方向已成為工科學生重要研究技 術(shù)。在我們大學學習中學習了 S7-200的使用和基本操作，然而PLC正向高速度、 大存儲容量方向發(fā)展CPU處理速度進一步加快，存儲容量進一步擴大?，F(xiàn)今眾 多實際控制工程中已慢慢改用功能更為強大的更為完善S7-300來應用。然而學校硬件條件并沒有辦法提供S7-300PLO

7、供學生實驗。基于此基礎上本人研究基 于S7-300 PLC虛擬實驗項目的設計與開發(fā)，以編程軟件Step7 v5.4,仿真器PLCSIM v5.4以及WENCC#軟件為基礎來完成S7-300的虛擬實驗。關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器；高速化；仿真Based on S7-300 PLC virtual experiment project designDesign DescriptionToday,PLC technology is the one of the hot spot control field development, Siemens S7 series launched with gre

8、at open, interoperability, gradually become oneof the most comoetive products PLC technology. Because PLC drain electronic and computer technology, therefore, the latest achievementsIs developing very rapidly, and from single machine automation to the whole production line of automation, and even th

9、e entire factory production automation, from flexible manufacturing system, industrial robots to large diffuse control system, PLC all take important role.Electric control and PLC principles course as a subject direction of automation specialty in the course is an important branch, the programmable

10、controller (PLC) as an important industrial use direction has become an important research technology To engineering students. In our university we study S-200 and use of the basic operation, however it"s high speed, big PLC storage capacity development direction CPU processing speed further sp

11、eed and storage capacity increasing. Nowadays many actual control of the project has been slowly to switch to a more powerful function of more perfect s7-300 to application. However the school hardware conditions can't not provide s7-300 PLC for the students' experiment. Based on this basis

12、based on i research s7-300 PLC virtual experiment project design and development, to v5.4 Step7 programming software, PLCSIM v5.4 simulation system, and WENCC three kinds of software for the foundation to complete s7-300 virtual experiment.Keywords: Programmable logic controller ; High speed; The si

13、mulation嫁脩建襄科在丈當畢業(yè)設計（論文）用紙目錄1緒論11.1 可編程控制器定義11.2 可編程控制器的產(chǎn)生 11.3 可編程控制器的基本特點11.4 可編程控制器的發(fā)展 21.4.1 發(fā)展趨勢21.4.2 PLC 現(xiàn)狀與發(fā)展淺論 21.4.3 典型的PLC產(chǎn)品31.4.4 PLC 在我國的應用 31.4.5 PLC 發(fā)展的重點 32.西門子系列PLC簡介 62.1 S7-20062.257 -30062.3S7-200與 S7-300 的區(qū)別62.3.1 硬件區(qū)別 62.3.2 軟件區(qū)別72.4S7-300的系統(tǒng)組成 82.4.1 系統(tǒng)組成82.4.2 S7 300的通訊概況 82.

14、4.3 S7-300 的兩種類型： 112.4.4 功能122.4.5 結(jié)論122.5STEP7編程軟件122.5.2 安裝與運行環(huán)境 142.5.3 Step7 v5.4 Professional 安裝步驟 142.5.4 STEP 7的安裝中問題 142.6PLCSIM 模擬器152.6.1 引言152.6.2 S7-PLCSIM 概述162.6.3 S7-PLCSIM 應用實例172.6.4 對錯誤組織塊的仿真 193基于S7-300 PLC控制帶式輸送機 213.1 帶式輸送機的現(xiàn)狀與發(fā)展213.1.1 國外帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀： 213.1.2 國內(nèi)帶式輸送機技術(shù)的現(xiàn)狀 213.2

15、煤礦帶式輸送機技術(shù)的發(fā)展趨勢 223.2.1 設備大型化、提高運輸能力 223.2.2 提高元部件性能和可靠性 223.2.3 擴大功能，一機多用化 223.3 煤什石燒結(jié)生產(chǎn)線223.3.1 工藝流程223.3.2 煤什石燒結(jié)生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)設計要求 24嫁 脩建襄科在丈當 畢業(yè)設計（論文）用紙4 PLC編程設計 254.1 硬件組態(tài)254.2 I/O點配置264.3 工藝流程圖285基于WINCC下的組態(tài)305.1 組態(tài)系統(tǒng) WiNCC305.2 .組態(tài)圖形316總結(jié)347參考文獻36附錄137實驗指導書37附錄2405.3 程序401緒論1.1 可編程控制器定義根據(jù)1987年國際電工委

16、員會定義可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電 子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在 其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令， 并通過數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。1.2 可編程控制器的產(chǎn)生1.1968 年，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司 （GM公司）提出設想。1.1969 年，美國數(shù)字設備公司研制出了世界上第一臺 PC,型號為PDP-14。3 .第一代：從第一臺可編程控制器誕生到 70年代初期。其特點是：CPU由 中小規(guī)模集成電路組成，存儲器為磁芯存儲器；4 .第二代：70年代初期到70年代末期。其特點是

17、：CPU采用微處理器，存 儲器采用EPROM;5 .第三代：70年代末期到80年代中期。其特點是：CPU采用8位和16位微處 理器，有些還采用多微處理器結(jié)構(gòu)，存儲器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM 等；6 .第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微處理芯片的 位片式芯片，處理速度也達到 1us方；7 .第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微處理器芯片，有的已 使用RISC芯片1.3可編程控制器的基本特點1、靈活、實用2、可靠性高、抗干擾能力強3、編程簡單、使用方便4、接線簡單5、功能強6、體積小、重量輕、易于實現(xiàn)自動化!1.4可編程控制器的發(fā)展|1

18、.4.1發(fā)展趨勢11.向高速度、大存儲容量方向發(fā)展CPU處理速度進一步加快，存儲容i 量進一步擴2.控制系統(tǒng)將分散化分散控制、集中管理的原則.1 3.可靠性進一步提高隨著PC進入過程控制領(lǐng)域，對可靠性的要求進一步提I 高。硬件冗余的容錯技術(shù)將進一步應用。:4.控制與管理功能一體化PC將廣泛采用計算機信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)，使PC系統(tǒng)的生產(chǎn)控制功能和信息管理功能融為一體。|1.4.2 PLC現(xiàn)狀與發(fā)展淺論1、在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理:變化和化學變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按i照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系

19、進行連鎖保護動作的控制，及大量Ii離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM （通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美I國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能|實現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫ProgrammableController （PC）。22、隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強大，其概念和內(nèi)|涵也不斷擴展。-|3、上世紀80年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為PC,為了方便，也為了|反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控

20、制器Programmable Logic Controller （PLC）,并將“ PLC”作為其產(chǎn)品|的注冊商標?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。-一4、上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能嫁 脩建襄科在丈當 畢業(yè)設計（論文）用紙力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應用上取 代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng).|5、近年，工業(yè)計算機技術(shù)（IPC）和現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，擠： 占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控

21、制特 i別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 / / 16、目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車|（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、|紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。I 1.4.3 典型的PL產(chǎn)品二1、國外施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等；西門子公司，SIMATIC S7-400/300/2001 系列；GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。|2、國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約30家，但沒有

22、形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，|還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn).:1.4.4 PLC在我國的應用1雖然我國在PLC生產(chǎn)方面非常弱，但在PLC應用方面，我國是很活躍的，近I|年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應用的行業(yè)也很| 廣。在我國，一般按I/O點數(shù)將PLC分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)j 別）： 微型： 32 I/O 小型：256 I/O中型：1024 I/O大型：4096 I/O巨型：|8192 I/O在我國應用的PLC系統(tǒng)中，I/O 64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%,|64點256點白占31%,合計占整個PLC銷售額的78

23、%。在我國應用的PLC,幾乎|涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)八國聯(lián)軍的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力I 范圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美 PLC居多，小型控制系統(tǒng)、機床、設備單體自 -| 動化及OEM產(chǎn)品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網(wǎng)絡和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。我國的PLC供應渠道，主要有制造商、| 分銷商（代理商）、系統(tǒng)集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是|通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。1.4.5 PLC發(fā)展的重點1、人機界面更加友好 PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展 軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù) PLC品牌擁有與之

24、相應的開發(fā)平臺和 組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維|護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC +網(wǎng)絡+ IPC+CRT|的模式被廣泛應用。|2、網(wǎng)絡通訊能力大大加強PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/48嗾口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊二I 網(wǎng)絡。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線|技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。如羅克韋爾A B公司主推的三層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)體a 系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet,西門子公司在 Profibus-DP及Profibu

25、s-FMSH網(wǎng)絡等。|3、開放性和互操作性大大發(fā)展PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷!和擴大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標準，兼容性很差，-I這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠I商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的; 進程，可以從以下方面反映：1） IEC形成了現(xiàn)場總線標準，這一標準包含 8種i標準，雖然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經(jīng)過困難的爭論與Ii妥協(xié)的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應這些標準，或者開發(fā)i與之相應的新產(chǎn)品。2） IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IE

26、C61131-3,j它規(guī)定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、|結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種編程語言。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎的可編程序邏輯控制|裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發(fā)上各工具仍不兼容，|但基于這些標準的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌i的產(chǎn)品。3） OPC基金會才t出了 OPC （OLE for Process Control）標準，這進一-!步增強了軟硬件的互操作性，通過 OPC一致性測試的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)方便的和!無縫隙數(shù)據(jù)交換。目前，多數(shù)PLC軟件產(chǎn)品和相當一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其|它設備具有了 OPC功能。

27、OPC與現(xiàn)場總線技術(shù)的結(jié)合，是未來控制系統(tǒng)向FCS|技術(shù)發(fā)展的趨勢。-一4、PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC的網(wǎng)絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內(nèi)存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領(lǐng)域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS,從而使原來PLC|（順序控制）+ DCS （過程控制）的模式變成PLC + IPC模式。|5、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對PLC有重要影響。以太網(wǎng)應用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)i絡相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進控制領(lǐng)域。目前的挑 / / /1 戰(zhàn)在于1）硬件

28、上如合適應工業(yè)惡劣環(huán)境；2）通訊機制如何提高其可靠。以太二I網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應用卻日益增i 多，適應這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。嫁 脩建襄科在丈當畢業(yè)設計(論文)用紙2.西門子系列PLC簡介2.1 S7-200S7-20比一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢 測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或 相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此 S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從 替代繼電器的簡單控制到更

29、復雜的自動化控制。應用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有 與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力 設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠 化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。2.2 S7-300S7-300H于模塊式PLC,主要由機架.CPU模塊.信號模塊.功能模塊.接口模塊. 通信處理器.電源模塊和編程設備組成?模塊化微型PLC系統(tǒng)，滿足中、小規(guī)模的性能要求?各種性能的模塊可以非常好地滿足和適應自動化控制任務?簡單實用的分布式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡能力，使得應用十分靈活?方便用戶和簡易的無風扇設計?當控制任務增加時，可自由擴展?大量的集成功能使它

30、功能非常強勁2.3 S7-200 與S7-300的區(qū)另U2.3.1 硬件區(qū)別(1)最主要地區(qū)別就是S7-300更模塊化了，S7-200系列是整體式的，CPU 模塊、I/O模塊和電源模塊都在一個模塊內(nèi)，稱為 CPU模塊；而S7-300系列的， 從電源，I/O, CPU都是單獨模塊的。但是這么說容易讓人誤解 200系列不能擴 展，實際上200系列也可以擴展，只不過買來的CPU模塊集成了部分功能，一些 小型系統(tǒng)不需要另外定制模塊，200系列的模塊也有信號、通信、位控等模塊。|(2) S7-200系列的對機架沒有什么概念，稱之為導軌；為了便于分散控制，|300系列的模塊裝在一根導軌上的，稱之為一個機架

31、，與中央機架對應的是擴展i機架，機架還在軟件里反映出來。|(3) S7-200系列的同一機架上的模塊之間是通過模塊正上方的數(shù)據(jù)接頭聯(lián)二| 系的；而300則是通過在底部的U型總線連接器連接的。|(4) S7-300系歹J的I/O輸入是接在前連接器上的，前連接器再接在信號模塊I 上，而不是I/O信號直接接在信號模塊上，這樣可以更換信號模塊而不用重新接I線。：(5) S7-300系歹U2DP的部分 CPU帶有 profibus接 口I 2.3.2軟件區(qū)別-(1) S7-200系歹U用的 STEP7-Micro/WIN40sp6軟件；S7-30瞅用的是 STEP7 i軟件.e(2) S7-200系列的

32、編程語言有三種一一語句表(STL)、梯形圖(LAD )、 功能塊圖(FBD) ; 300系列的除了這三種外，還有結(jié)構(gòu)化控制語言(SCL)和II 圖形語言(S7 graph),其中SCL就是一種高級語言.：(3) S7-300軟件最大的特點就是提供了一些數(shù)據(jù)塊來對應每一個功能塊I(Function Block-FB),稱之為 Instance nnd,看起來要向 C+看齊。I(4) S7-300再也不能隨意的自定 義 Organization Block、sub-routine 和I Interrupt routine了，其它的則變成了 FB Function Block和FC Function

33、,其它|的也是預定義成了系統(tǒng)的了，System白S給它們(SFB、SFC)定義了自己的身I份。!2.3.3應用區(qū)別!200在西門子的PLC產(chǎn)品類里屬于：小型PLC系統(tǒng)，適合的控制對象一般都1在256點以下的；|300在西門子的PLC產(chǎn)品類里屬于：中型PLC系統(tǒng)，適合的控制對象一般都-一在256點以上，1024點以下的2.4 S7-300的系統(tǒng)組成:S7-300是模塊化中型 PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用。SIMATIC!S7-300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設計。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組i合以用于擴展。I2.4.1系統(tǒng)組成I1中央處理單元（CPU）!各種CPU有各種不同的性能，例如

34、，有的 CPU上集成有輸入/輸出點，I有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通訊接口等。2信號模塊（SM）I:用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出:3通訊處理器（CP）!用于連接網(wǎng)絡和點對點連接*14功能模塊（FM）：用于高速計數(shù)，定位操作（開環(huán)或閉環(huán)定位）和閉環(huán)控制。i5負載電源模塊（PS）I1用于將 SIMATIC S7-300連接到120/230伏交流電源，或 24/48/60/110Ii伏直流電源。|6接口模塊（IM）|用于多機架配置時連接主機架（CR）和擴展機架（ER）。S7-300通過分布I式|的主機架（CR）和3個擴展機架（ER）,可以操作多達32個模塊。運行時無!需風扇o|背板總線集

35、成在各模塊上，通過將總線上連接器插在模塊機殼的背后，使背板總線聯(lián)成一體。|注意：擴展機架最多只有4個每個機架上最多8個模塊（中央控制器/擴展單|元）i 2.4.2 S7 300的通訊概況SIMATIC S7-300具有多種不同的通訊接口：多種通訊處理器用來連接AS-i接口、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)。通訊處理器用來連接點到點的通訊系統(tǒng)。多點接口(MPI)集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面|系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。|-用戶可以方便的使用Step幽件進行通訊組態(tài)。I- CPU支持下列通訊類型：I(1)過程通訊|通過總線(AS-i或PR

36、OFIBUS)對I/O模塊周期尋址(過程映象交換)。|(2)數(shù)據(jù)通訊|在自動控制系統(tǒng)之間或人機界面(HMI)和幾個自動控制系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)通訊I會周期地進行或被用戶程序或功能塊調(diào)用。:(3)通過PROFIBUS的過程通訊=-S7-300ffl過通訊處理器，或通過集成在CPU上的PROFIBUS-DP接口連 ：接至U PROFIBUS-DP網(wǎng)絡上。I-帶有PROFIBUS-DP主站/從站接口的CPU可以使用戶能夠方便高效地;進行組態(tài)。-而且，用戶通過PROFIBUS-DP分布式I/O就像處理集中的I/O一樣，具|有相同的組態(tài)、地址和編程。:1下列設備可以作為通訊的主站： =(1)SIMATIC S

37、7-300：(通過帶 PROFIBUS-DP 接口 CPU或通過 PROFIBUS-DP)(2)SIMATIC S7-400|(通過帶 PROFIBUS-DP 接口的 CPU或通過 PROFIBUS-DP CP)(3)SIMATIC C7I|(通過帶 PROFIBUS-DP接口的 C7或通過 PROFIBUS-DP CP)S5-115U/h,j S5-135U和 帶IM308 的S5-155U/H帶PROFIBUS-DP接口的 S5-95U。(4)SIMATIC 505|需要說明的是，在一條線上不要連接2個以上的主站。-2下列設備可以作為從站：ET200B/L/M/S/X 分布式 I/O設備

38、通過 CP342-5的 S7-300CPU315-2 DP ,CPU316-2 DP 和CPU318-2 DPC7-633/p CP, C7-633 DP, C7-634/P DP, C7-634 DP, C7-626 DP雖然帶有STEP7的編程器PG/PCEOP在總線中作為主站，但它們 只使用部分通過PROFIBUS- DP運行的MPI功能。通過AS-i的過程通訊-對于AS-i接口總線，S7-30M合適的通訊處理器（CP342-2）用來連接現(xiàn) 場設備。數(shù)據(jù)通訊概述S7-300具有多樣的通訊方式。用全局數(shù)據(jù)通訊聯(lián)網(wǎng)的 CPU之間可以通過聯(lián) 網(wǎng)進行數(shù)據(jù)包的交換；用通訊功能塊對網(wǎng)絡其他站點進行由

39、事件驅(qū)動的通訊。對于聯(lián)網(wǎng)，可以使用MPI, PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)。全局數(shù)據(jù)，通過全局數(shù)據(jù)通訊服務，聯(lián)網(wǎng)的 CPU可以相互之間周期性交換數(shù) 據(jù)（最大到4gd包，每包有22字節(jié)/周期）。例如：一個CPU可以訪問另一個CPU的 數(shù)據(jù)、存儲位和過程映象。全局數(shù)據(jù)通訊只可以通過 MPI進行。在Step7中的GD 表中進行組態(tài)。通訊功能，對S7/M7/C7的通訊服務可以使用系統(tǒng)內(nèi)部塊建立起來。通過MPI的標準通訊擴展通訊通過MPI、K總線、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng) （S7-300只能作為服務器）對于s5系列及第三方的通訊服務，可以使用非駐留塊建 立。通過PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)S5兼容

40、的通訊通過PROFIBUS工業(yè)以太 網(wǎng)實現(xiàn)標準通訊（第三方設備）與全局數(shù)據(jù)進行對比，必須為通訊功能建立通訊 連接。通過CP勺數(shù)據(jù)通訊（點對點）用CP 340/CP 341通訊處理模塊可以建立起經(jīng) 濟而方便的點到點鏈接。在3種通訊接口的基礎上，有多種通訊協(xié)議可以使用。20 mA（TTY）RS 232C/V.24RS 422/RS 485可連接下列設備：S7 PLC? 口 S5 PLC及第三方系統(tǒng)打印機機器人控制掃描儀、條碼閱讀器等塞 得建重科在夫管 畢業(yè)設計（論文）用紙通過多點接口（MPI）的數(shù)據(jù)通訊多點接口（MPI）通訊口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于簡單聯(lián)網(wǎng)。 MPI 能同時連接

41、幾個帶 STEP 7勺編程器/PC、人機界面（HMI）全局數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的CPU可以利用全局數(shù)據(jù)（GD）服務，周期性地相互進行數(shù)據(jù)交換（每個 程序周期最多允許16個GD包，每包最多64字節(jié)）。S7-300 cpift次最多可以交換 4個含22個字節(jié)的數(shù)據(jù)包，而且最多可以有16個CPU參與數(shù)據(jù)交換（用step7 v4.x 以上版編程軟件）。全局數(shù)據(jù)通訊只能通過MPI接口。內(nèi)部通訊總線（K-總線）CPU的MPI是直接與S7-300白K總線連接。即可以用k總線接口從編程器直 接通過MPI對FM/CP模塊進行編址。功能強大的通訊技術(shù)- 最多32個MPI站- 每個CPU最多有8個動態(tài)通- 訊連接用于與SIMA

42、TIC S7/M7 300/ 400、C7進行標準通訊- 每個CPU最多有4個靜態(tài)通訊連接用于與編程器、PC機、SIMATIC HMI系統(tǒng)和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7進行擴展通訊。- 數(shù)據(jù)傳輸速度187.仃位/秒或12兆位/秒靈活的擴展能力用下列可靠的部件來配置MPI通訊：LAN電纜，LAN連接器和RS 485中繼 器均采用PROFIBUS和"分布式I/O"系列產(chǎn)品。這些部件保證了最佳的配置。例 如，在任意兩個給定的MPI節(jié)點之間可串聯(lián)最多10個中繼器來跨越長距離。通 過CP進行數(shù)據(jù)通訊（PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)）- -可通過CP 342/34

43、3通訊處理器將SIMATIC S7-30叫 PROFIBUS和工 業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)相連。2.4.3 S7-300的兩種類型：1標準型溫度范圍從0c到60 C2環(huán)境條件擴展型C更強的耐受振動和污染特性。2.4 由伊單前；金1© %,泮至應麗福三盟息口口也0.60.1：S的指令處里時間在中等到較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的jcHf 315-21 囪時郢叨應用領(lǐng)域。2浮點數(shù)運算由普西用此功能皿有效地實現(xiàn)更為復雜的算術(shù)運算3方便用戶的參數(shù)賦值一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓的費用。4人機界面（HMI）方便的人機界面服務已經(jīng)集成在 S7-30啾作系統(tǒng)

44、內(nèi)。因此人機對話的編程要求大大減少。2.4.5 結(jié)論200KM300相比，通訊和運算方面都有明顯不足，變成上也采用子程序型編程 方法而不是300的模塊化編程方法，只是價格優(yōu)勢還是比較明顯的.200在西門子 的PLC產(chǎn)品類里屬于：小型PLC系統(tǒng)，適合的控制對象一般都在256點以下的； 300在西門子的PLC產(chǎn)品類里屬于：中型PLC系統(tǒng)，適合的控制對象一般都在256 點以上，1024點以下的.2.5 STEP 7編程軟件嫁 脩建襄科在丈當 畢業(yè)設計（論文）用紙圖2-1 STEP 7編程軟件界面2.5.1 STEP 7 概述ISTEP 7編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括 SIMATIC S7、M7

45、、C7和基：于PC的WinAC,是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設置的標準工具，是SIMATIC工業(yè)軟i件的重要組成部分。I|STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設置、通訊組態(tài)、編程、測試、啟j 動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在線j 幫助，用鼠標打開或選中某一對象，按 F1可以得到該對象的在線幫助。；在常規(guī)功能之外還具備以下的特點：I| DK 3964 R/RK 512等標準協(xié)議已經(jīng)集成到控制器內(nèi)，不需要額外驅(qū)動MPI接 口;集成modem支持：內(nèi)置modem功能，可進行遠程編程、診斷或數(shù)據(jù)傳輸；| 編程不需MPI轉(zhuǎn)換器，直接通過PC上的RS232現(xiàn)場總線通

46、訊功能.控制器功 -|能中已集成了 Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks.利用 webjserve進行監(jiān)控.儲存HTML網(wǎng)頁、圖片、PDF文件等到控制器里供通用瀏覽|器查看擴展操作系統(tǒng)功能如保護技術(shù)秘密，防止被非法查看或復制在STEP 7中，用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用-SIMATIC管理器對項目進行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)STEP 7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 升。STEP 7勺硬件接口|PC/MPI適配器用于連接安

47、裝了 STEP 7的計算機的RS-232C接口和PLC的| MPI接口。計算機一側(cè)的通信速率為19.2kbit/s或38.4kbit/s, PLC一側(cè)的通信速率i 為19.2kbit/s1.5Mbit/s。除了 PC適配器，還需要一根標準的RS-232C!信電纜。 |2.5.2安裝與運行環(huán)境|STEP 7 是面向 MS Windows 2000 Professional和 MS Windows XPj Professiona而發(fā)布的。從SP2FF始，STEP 7W運行于 MS Windows Server 2003±。 a從SP2FF始，在使用STEP 7時，不必作為主（primar

48、y）用戶登錄到Window操作系 Hi統(tǒng)；有用戶（userX限就足夠了。然而，不能以"訪客（Guest）”身份登錄來使用STEPe7。在安裝STEP 7a件和通過”設置PG/PC® 口 ”功能安裝模塊時，仍然必須擁有 管理員權(quán)限。|對于STEP 7 V5.4,則存在一個新的授權(quán)過程。用戶權(quán)限將不再通過授權(quán)來| 提供，而是通過許可證密鑰來提供。許可證密鑰將在自動許可證管理器中進行:管理（參見通過自動許可證管理器授權(quán)的用戶權(quán)限）。不再使用"AuthorsW"程序。從SP2FF始，即可使用STEP 7 V5.4S賃許可證。I2.5.3 Step7 v5.4 P

49、rofessional安裝步驟i 1 安裝 Windows 2000 SP4/xp Professional+SP1/SP2 （xp home 外）2 安裝 IE6IE6b2800ie6setup.exeI|3設置 Windows 2000默認語言為"英語（美國）"控制面板，區(qū)域選擇，設置默| 認值，選擇”英語（美國）”14 安裝 Step7 v5.4 STEP7_PROFESSIONAL_2004Setup.exeI 注：源文件的路徑不能有漢字,否則Setup.ex杯能執(zhí)行 -| 選擇:Step7 v5.4S7-SCL v5.3S7-GRAPH v5.3 （Graph 7

50、 ）S7-PLCSIM v5.4 （PLC 仿真）-2.5.4 STEP 7 的安裝中問題1 .提示沒有SSFt件，那可能是安裝軟件存放在有中文路徑的文件夾下。嫁 脩建襄科在丈當 畢業(yè)設計（論文）用紙2、如何解決反復重新啟動機器還不能安裝西門子軟件的問題很多人受西門子軟件安裝需重新啟動機器，然而啟動機器后又提示重新啟 動機器，然而反復重新啟動仍然出現(xiàn)這樣的提示，導致軟件不能安裝?，F(xiàn)在給 出解決方案：“ HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlSessionManager' ”中刪除注冊表值 “PendingFileRenameOp

51、erationS 不要重新啟動, 繼續(xù)安裝軟件。現(xiàn)在可以安裝更多程序而無需重啟計算機了。2.6 PLCSIM模擬器2.6.1引言PLC的用戶程序設計好后，要用實際的PLC硬件來調(diào)試。但以下情況則需要對程序進行仿真調(diào)試：程序設計好后，PLC硬件尚未購回；控制設備不在本地，設計者需對程序進行修改和調(diào)試；在實際系統(tǒng)中進行某些調(diào)試有一定風險。為了解決這些問題，一些PLC生產(chǎn)廠家提供了可代替PLC硬件調(diào)試的仿真軟 件，本文主要介紹西門子公司的S7 PLCSIM仿真軟件。2.6.2 S7-PLCSIM 概述1、S7-PLCSIM的主要功能(1)可對S7-300ffiS7-400 PLC的用戶程序進行離線仿

52、真與調(diào)試，可訪問模 擬PLC的I/O存儲器、累加器和寄存器。通過在仿真運行窗口中改變輸入變量的 ON/OFF狀態(tài)來控制程序的運行，并觀察有關(guān)輸出變量的狀態(tài)來監(jiān)視程序運行的 結(jié)果。(2)可實現(xiàn)定時器和計數(shù)器的監(jiān)視和修改， 通過程序使定時器自動運行或 手動復位。(3)仿真軟件還可模擬對位存儲器、外圍輸入變量區(qū)和外圍輸出變量區(qū)的 操作，以及對存儲在數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)(如 DB1.DBX0.0或DB1.DBW0等)的讀寫。(4)可在仿真PLC中使用中斷組織塊測試程序的特性，并記錄一系列操作 事件及回放記錄，從而自動測試程序。2、S7-PLCSIM的主要組成部分(1)仿真PLCS7-PLCSIM用仿真PLC

53、來模擬實際PLC的運行，用戶可通過視圖對象來調(diào)試 程序。它提供的多種視圖對象可實現(xiàn)對仿真 PLC內(nèi)的各種變量、計數(shù)器和定時 器的監(jiān)視與修改。(2)視圖對象CPU視圖對象開始新仿真時，將自動出現(xiàn)CPU視圖對象，用戶可用單選框來選擇運行、 停止和暫停工作方式；MRES按鈕用來復位存儲器、刪除塊和刪除仿真PLC中的 硬件設置。LED指示燈“ SF”表示軟硬彳錯誤；“ RUN”與“STOP”表示運 行與停止狀態(tài)；“ DP” (分布式外設或遠程I/O)指示PLC與分布式外設或遠程 I/O的通信狀態(tài)；“ DC” (直流電源)指示電源的通斷情況。插入視圖對象輸入變量（I）、輸出變量（Q）和位存儲器（M）視圖

54、對象分別用于訪問|和監(jiān)視相應的數(shù)據(jù)區(qū)，可以以位、二進制、十進制、十六進制、字符及字符串i的形式訪問。q用于顯示程序執(zhí)行時輸出的結(jié)果，一般不對其進行設置操作。|定時器和計數(shù)器視圖對象用于修改定時器（T）和計數(shù)器（C）的實際值,| 并監(jiān)視其運行。數(shù)據(jù)塊寄存器視圖對象用于監(jiān)視塊寄存器 DB1和DB2的內(nèi)容。二I此外還有通用變量、垂直位變量、累加器和狀態(tài)字及堆棧視圖對象，具體使用I方法可查閱用戶手冊。aiLAY文檔和PLC文檔-HILAY文檔用于保存仿真時各視圖對象的信息；PLC文檔用于保存上次仿真:運行時設置的數(shù)據(jù)和動作等，包括程序、硬件組態(tài)、CPU工作方式的選擇、周1期運行模式（單周期或連續(xù)運行模

55、式）的選擇、I/O狀態(tài)、定時器的值、符號地-? 址、電源的通/斷情況等。|2.6.3 S7-PLCSIM 應用實例e1、S7-PLCSIM模擬發(fā)動機控制程序的調(diào)試以發(fā)動機控制程序的調(diào)試為例，介紹 S7-PLCSIM的仿真功能，如圖2-3。圖2-3控制程序?qū)崿F(xiàn)下述功能：按下開機按鈕I1.0,發(fā)動機Q5.0和冷卻風扇Q5.1開始運行；同時存放在MW2中的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與程序中預置的轉(zhuǎn)速(本例中為1500r/min)進行比較，超速時發(fā)出報警信號Q5.2;按下停機按鈕I1.1,發(fā)動機停| 止運行，冷卻風扇被定時器Tl延遲10s后停止運行。|使用S7-PLCSIM仿真軟件調(diào)試程序的步驟如下：|(1)在STEP現(xiàn)程軟件中生成白項目的主程序 OBl中編寫如圖l的程序。1(2)點擊STEP 7中SIMATIC管理器工具欄中的Simulation on/off圖標，打二|開 S7-PLC SL PLCSIM 窗口。:(3)在S7 PLCSIM窗口中新建PLC文檔；用菜單命令PLC>Power ON接通ai仿