s7300(400)控制基礎(chǔ)培訓(xùn)課件

1、S7 300 / 400 PLC控制基礎(chǔ)1目錄CONTENTS123STEP 7編程軟件介紹4硬件配置與組態(tài) STEP 7程序結(jié)構(gòu) 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)2 大中型PLC最大的特點(diǎn)就是采用模塊化控制系統(tǒng)，基本的模塊化硬件結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)包括機(jī)架、電源、處理器CPU、輸入輸出I/O模塊、編程或通訊用接口，下圖表示了一個(gè)模塊化控制器是如何由模塊化硬件部件一一組成的。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)1.1 大中型PLC的模塊化結(jié)構(gòu)31、機(jī)架：機(jī)架是用來(lái)安裝處理器和I/O模塊、特殊模塊的，所有模塊都可以很容易地沿著導(dǎo)軌插入到機(jī)架。大中型PLC系統(tǒng)在配置時(shí)，其機(jī)架數(shù)可以有很多，機(jī)架之間的關(guān)系可以用下圖表示。2、

2、電源：電源一般安裝在機(jī)架的左面。3、處理器CPU：在傳統(tǒng)的大中型PLC系統(tǒng)中，處理器CPU的位置并一般固定在機(jī)架的左邊，但是在最新型大中型PLC中則可以任意安裝，數(shù)量也可以不只一個(gè)。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)41.2 大中型PLC系統(tǒng)的配置流程1、估計(jì)系統(tǒng)所需的內(nèi)存總量 （1）累計(jì)數(shù)字量I/O點(diǎn)的數(shù)量 （2）累計(jì)模擬量I/O的數(shù)量 （3）累計(jì)特殊功能模塊的數(shù)量 （4）根據(jù)上述3個(gè)數(shù)量，乘上一定的系數(shù)，進(jìn)行內(nèi)存的估算2、選擇CPU 根據(jù)內(nèi)存量來(lái)選擇3、選擇I/O模塊 （1）寫(xiě)上機(jī)架號(hào)和相應(yīng)的槽號(hào) （2）選擇數(shù)字量I/O模塊 （3）選擇特殊功能模塊和模擬量I/O模塊 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)5

3、 （4）在工作單上，把每一個(gè)模塊放入所要放置的槽內(nèi) （5）在指定的欄目?jī)?nèi)填入每個(gè)模塊的功率消耗值，并完成整個(gè)機(jī)架的總功率4、選擇正確的電源模塊 選擇可以提供足夠功率的最小電源模塊，并考慮系統(tǒng)擴(kuò)容所需的電源消耗功率。5、選擇機(jī)架 累計(jì)所用槽數(shù)，并選擇所能容納所有I/O模塊的最小機(jī)架，并考慮到將來(lái)的擴(kuò)展需求。6、選擇其他設(shè)備 要構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，還需要其他設(shè)備，如電纜、通訊接口、操作器接口、存儲(chǔ)器模塊等。表5-1所示為具體的機(jī)架配置表。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)6表5-1 機(jī)架配置表 一個(gè)實(shí)際的PLC系統(tǒng)，確定所有的模塊后，要選擇合適的電源模塊，所選定的電源模塊的輸出功率必須大于CPU模塊、所

4、有I/O模塊、各種功能模塊等總消耗功率之和，并且要留有30左右的裕量。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)71.3 西門(mén)子S7300 PLC1、模塊化結(jié)構(gòu) S7-300為節(jié)省空間的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以適配用戶(hù)現(xiàn)有的各種機(jī)械控制任務(wù)，不需要考慮槽位規(guī)則。如圖所示為S7-300模塊化結(jié)構(gòu)。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)8S7-300的組件及功能9 S7-300是模塊化的組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，可選用不同型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一機(jī)架(導(dǎo)軌)或多個(gè)機(jī)架上，如圖所示。PS：電源模塊；IM：接口模塊；SM：信號(hào)模塊；FM：功能模塊；PG：編程器；OP：操作面板 大中型PLC模塊化控制系

5、統(tǒng)102、主要功能 S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶(hù)進(jìn)行編程、啟動(dòng)和維護(hù)，其主要功能如下： (1) 高速的指令處理 (2) 人機(jī)界面(HMI) (3) 診斷功能 (4) 口令保護(hù)3、CPU的種類(lèi) S7-300 PLC系統(tǒng)可以選擇各種不同性能分級(jí)的CPU作控制器使用。通過(guò)高效處理速率，CPU能提供比小型PLC快得多的掃描時(shí)間來(lái)執(zhí)行相同的程序。根據(jù)用戶(hù)的任務(wù)要求和項(xiàng)目特點(diǎn)，S7-300的CPU還可以具有帶集成式I/O、集成技術(shù)功能和集成通訊接口。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)11 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)1213 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)14S7-300 CPU共有四種工作方式：(1)R

6、UN-P：可編程運(yùn)行方式。CPU掃描用戶(hù)程序，既可以用編程裝置從CPU中讀出，也可以由編程裝置裝入CPU中。用編程裝置可監(jiān)控程序的運(yùn)行。在此位置鑰匙不能拔出。(2)RUN：運(yùn)行方式。CPU掃描用戶(hù)程序，可以用編程裝置讀出并監(jiān)控PLC CPU中的程序，但不能改變裝載存儲(chǔ)器中的程序。在此位置可以拔出鑰匙，以防止程序在正常運(yùn)行時(shí)被改變操作方式。(3)STOP：停止方式。CPU不掃描用戶(hù)程序，可以通過(guò)編程裝置從CPU中讀出，也可以下載程序到CPU。在此位置可以拔出鑰匙。 (4)MRES：該位置瞬間接通，用以清除CPU的存儲(chǔ)器。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)15狀態(tài)及故障顯示16174、擴(kuò)展單元 如果控制

7、系統(tǒng)所需的模塊數(shù)大于8塊時(shí)，S7-300 PLC的中央控制器可以通過(guò)擴(kuò)展單元加以擴(kuò)展外，如圖所示。最多可以有32個(gè)模塊與中央控制器相連接，每個(gè)擴(kuò)展單元最多允許8個(gè)模塊。各個(gè)擴(kuò)展單元之間的通訊是由接口模塊（IM）相互獨(dú)立地進(jìn)行處理。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)181.3 西門(mén)子S7400 PLC 西門(mén)子S7-400是用于中、高檔性能范圍的PLC，具有模塊化及無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)、堅(jiān)固耐用、容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力、容易實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)、操作界面用戶(hù)友好等特點(diǎn)。 S7-400PLC已經(jīng)在以下領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用：通用機(jī)械工程、汽車(chē)工業(yè)、立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)床與工具、過(guò)程控制控制技術(shù)與儀表、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、控制設(shè)備

8、制造、專(zhuān)用機(jī)械等。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)19 S7-400 PLC系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，其擴(kuò)展和配置能夠按照用戶(hù)項(xiàng)目不同的需求而進(jìn)行靈活組合。如圖所示為S7-400示意圖。該系統(tǒng)包括：電源模板，中央處理單元(CPU)，各種信號(hào)模板(SM)，通訊模板(CP)，功能模板(FM)，接口模板(IM)，SIMATIC S5模板等。1、設(shè)計(jì)綜述1. 電源模板 2. 后備電池 3. 模式開(kāi)關(guān)（鑰匙操作） 4. 狀態(tài)和故障LED 5. 存儲(chǔ)器卡 6. 有標(biāo)簽區(qū)的前連接器 7. CPU1 8. CPU 2 10. M7擴(kuò)展模塊 11.I/O模板 12. IM接口模板 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)202122

9、大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)PS 405和PS 407電源電源用于對(duì)S7-400 PLC的供電。一般情況下每個(gè)機(jī)架均需要電源模板，除了包含有電源傳輸?shù)慕涌凇１仨氉⒁獾氖莻鞲衅骱蛨?zhí)行器用的負(fù)載電壓應(yīng)單獨(dú)提供。總線(xiàn)S7-400的背板總線(xiàn)是并行I/O總線(xiàn)，又稱(chēng)為P總線(xiàn)，用于CPU與輸入輸出模塊、功能模塊等進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換。232425S7-300/400各模塊簡(jiǎn)介2627282930313233341.4 西門(mén)子S7-300 PLC的電氣安裝舉例 西門(mén)子S7-400是用于中、高檔性能范圍的PLC，具有模塊化及無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)、堅(jiān)固耐用、容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力、容易實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)、操作界面用戶(hù)友好等特點(diǎn)。

10、 1、安裝裝配導(dǎo)軌 準(zhǔn)備2 米長(zhǎng)的裝配導(dǎo)軌用于安裝，具體步驟如下： （1）將長(zhǎng)度為2 米的裝配導(dǎo)軌削減到需要的長(zhǎng)度。 （2）標(biāo)出四個(gè)用于安裝固定螺絲的孔和一個(gè)用于保護(hù)導(dǎo)體螺栓的孔。 （3）如果導(dǎo)軌長(zhǎng)度超出了830 mm，則必須提供附加孔，以便用更多的螺絲固定才能使其穩(wěn)固。沿導(dǎo)軌中間部分的凹槽標(biāo)出這些孔(如圖5-8)，其間距應(yīng)大約為500 mm。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)35 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)36（4）鉆出標(biāo)記的這些孔，M6 螺絲的孔徑 = 6.5+0.2mm。（5）安裝一個(gè)M6 螺栓，用以固定接地導(dǎo)線(xiàn)。（6）確認(rèn)導(dǎo)軌安裝后PLC間隙（如圖所示）。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)372、

11、將模塊安裝在裝配導(dǎo)軌上 從機(jī)架左邊開(kāi)始，按照“先電源模塊、再CPU、最后SM/FM/CP/IM模塊”的順序，將模塊掛靠在導(dǎo)軌上。具體步驟如下：（1）如圖所示，將總線(xiàn)連接器插入 CPU 和SM/FM/CP/IM。除CPU 外，每個(gè)模塊都帶有一個(gè)總線(xiàn)連接器。在插入總線(xiàn)連接器時(shí)，必須從CPU 開(kāi)始。拔掉裝配中“最后一個(gè)”模塊的總線(xiàn)連接器，因?yàn)椤白詈笠粋€(gè)”模塊不接受總線(xiàn)連接器。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)38（2）如圖5-11所示，按指定的順序，將所有模塊掛靠到導(dǎo)軌上，滑動(dòng)到靠近左邊的模塊 ，然后向下旋轉(zhuǎn)。 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)39（3）用螺絲擰緊模塊，如圖5-12所示。 大中型PLC模塊化控制

12、系統(tǒng)4041（1）分配插槽號(hào)。應(yīng)給每個(gè)安裝的模塊指定一個(gè)插槽號(hào)，這會(huì)使在STEP 7 的組態(tài)表中分配模塊更加容易。下表顯示了插槽號(hào)分配情況。3、標(biāo)記模塊 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)42(2)將插槽號(hào)貼到模塊上。先把相應(yīng)的插槽號(hào)拿到相關(guān)模塊前，然后將卡舌放置到模塊 的開(kāi)口中，最后將插槽號(hào)壓入模塊 中，插槽號(hào)從輪子處斷開(kāi)。圖5-13 標(biāo)記模塊 大中型PLC模塊化控制系統(tǒng)431、定義 STEP 7是一種用于對(duì)SIMATIC可編程邏輯控制器進(jìn)行組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。它具有更廣泛的功能：可作為SIMATIC工業(yè)軟件的軟件產(chǎn)品中的一個(gè)擴(kuò)展選項(xiàng)包；為功能模塊和通訊處理器分配參數(shù)的時(shí)機(jī)等. 集成在STEP

13、7中的SIMATIC編程語(yǔ)言符合EN 61131-3標(biāo)準(zhǔn)，在MS Windows系列操作系統(tǒng)中均能正常運(yùn)行，其具體構(gòu)成如圖所示。2.1 STEP 7概述STEP 7編程軟件介紹442、SIMATIC管理器SIMATIC管理器管理一個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目中的所有數(shù)據(jù)（如圖所示），無(wú)論其設(shè)計(jì)用于何種類(lèi)型的可編程控制系統(tǒng)(S7/M7/C7)，編輯數(shù)據(jù)所需的工具均可由SIMATIC管理器自動(dòng)啟動(dòng)。 STEP 7編程軟件介紹4546473、符號(hào)編輯器如圖，通過(guò)符號(hào)編輯器，可以管理所有共享符號(hào)。符號(hào)屬性的任何變化都可被所有工具自動(dòng)識(shí)別。STEP 7編程軟件介紹484、硬件診斷如圖所示，硬件診斷可以概覽可編程控制器的

14、狀態(tài)。概覽可顯示符號(hào)來(lái)指示各個(gè)模塊是否發(fā)生故障。STEP 7編程軟件介紹49 如圖，雙擊模塊可顯示關(guān)于模塊的詳細(xì)信息。該信息范圍取決于每個(gè)模塊：顯示模塊的常規(guī)信息以及模塊狀態(tài)；I/O和DP從站的模塊故障；顯示來(lái)自診斷緩沖區(qū)的消息。 STEP 7編程軟件介紹50 5、編程語(yǔ)言 梯形圖(或LAD)是STEP 7編程語(yǔ)言的圖形表示，和電路圖很相似，采用諸如觸點(diǎn)和線(xiàn)圈的符號(hào)。其指令語(yǔ)法與傳遞梯形圖相似：梯形圖允許在能流過(guò)各種觸點(diǎn)、復(fù)雜元件和輸出線(xiàn)圈時(shí)，跟蹤母線(xiàn)之間的電量流。 語(yǔ)句表(或STL)是STEP 7編程語(yǔ)言的文本表示，與機(jī)器代碼相似。如果用語(yǔ)句表書(shū)寫(xiě)程序，則每條指令都與CPU執(zhí)行程序的步驟相對(duì)

15、應(yīng)。為便于編程，語(yǔ)句表已經(jīng)擴(kuò)展包括一些高級(jí)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)。 功能塊圖(FBD)是STEP 7編程語(yǔ)言的圖形表示，使用布爾代數(shù)慣用的邏輯框表示邏輯功能。復(fù)雜功能可直接結(jié)合邏輯框表示。功能塊圖使用不同的功能“盒”，盒中的符號(hào)表示功能 。STEP 7編程軟件介紹51圖為STEP 7編程語(yǔ)言的三種類(lèi)型。a) LAD編程b) STL編程c) FBD編程STEP 7編程軟件介紹526、硬件配置 如圖5-20，使用硬件配置工具可對(duì)自動(dòng)化項(xiàng)目的硬件進(jìn)行配置并分配參數(shù)。硬件配置提供功能如下： （1）要組態(tài)可編程控制器，可從電子目錄中選擇機(jī)架，然后在機(jī)架所要求的插槽中排列所選模塊。 （2）組態(tài)分布式I/O與組態(tài)集中式I

16、/O相同，同時(shí)也支持具有通道式I/O。 （3）分配CPU參數(shù)期間，可以設(shè)置屬性，如啟動(dòng)特性和通過(guò)菜單導(dǎo)航的掃描周期監(jiān)控。支持多值計(jì)算。輸入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中。 （4）分配模塊參數(shù)期間，通過(guò)對(duì)話(huà)框設(shè)置所有可設(shè)定的參數(shù)。不需要通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置。在啟動(dòng)CPU期間，自動(dòng)將參數(shù)分配給模塊。STEP 7編程軟件介紹53此外，在硬件配置工具中可將參數(shù)分配給功能模塊(FM)和通訊處理器(CP)，其分配方式與其它模塊完全相同。每個(gè)FM和CP (包含在FM/CP功能包中)都有與模塊有關(guān)的對(duì)話(huà)框和規(guī)則。系統(tǒng)在對(duì)話(huà)框中只提供有效選項(xiàng)，以防止錯(cuò)誤輸入。STEP 7編程軟件介紹54 可以使用NetPro通過(guò)MP

17、I進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，包括選擇通訊節(jié)點(diǎn)和設(shè)置通訊連接。圖所示為鋼鐵廠(chǎng)酸洗車(chē)間的PLC網(wǎng)絡(luò)配置，包括工業(yè)以太網(wǎng)、MPI、Profibus等。7、NetPro (網(wǎng)絡(luò)配置)STEP 7編程軟件介紹55 要使用STEP 7編程軟件，需要一個(gè)產(chǎn)品專(zhuān)用的許可證密鑰(用戶(hù)權(quán)限)。從STEP 7 V5.3版本起，該密鑰通過(guò)Automation License Manager安裝。Automation License Manager是西門(mén)子公司的軟件產(chǎn)品，它用于管理所有系統(tǒng)的許可證密鑰(許可證模塊)。 1、許可證合法使用受許可證保護(hù)的STEP 7程序軟件包時(shí)必須要有許可證，它為用戶(hù)提供使用產(chǎn)品的合法權(quán)限。CoL (

18、許可證證書(shū)) 和許可證密鑰提供了使用權(quán)限證明。許可證證書(shū)(CoL)產(chǎn)品所包含的許可證是使用該產(chǎn)品權(quán)限的合法證明，該產(chǎn)品只能供許可證證書(shū)(CoL)擁有者或由擁有者授權(quán)使用的人員使用。5.2.2 STEP 7用戶(hù)權(quán)限STEP 7編程軟件介紹56 而許可證密鑰是軟件使用許可證的技術(shù)表示(電子許可證標(biāo)志)，西門(mén)子公司給受許可證保護(hù)的所有軟件頒發(fā)許可證密鑰，啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后，只能在確認(rèn)具有有效許可證密鑰之后，才能根據(jù)許可證和使用條款使用該軟件。如圖所示為許可證密鑰。STEP 7編程軟件介紹57 在下列存儲(chǔ)設(shè)備之可存儲(chǔ)和傳送許可證密鑰：在許可證密鑰磁盤(pán)上或U盤(pán)上；在本地硬盤(pán)上；在網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)上。2、許可證密鑰的存

19、儲(chǔ)和傳送圖5-23傳送快捷鍵圖5-24 存儲(chǔ)和傳送STEP 7編程軟件介紹58西門(mén)子軟件產(chǎn)品提供下列不同類(lèi)型的面向應(yīng)用的用戶(hù)許可證（表5-4所示）。用戶(hù)所需軟件的實(shí)際特性取決于所安裝的許可證密鑰類(lèi)型。3、許可證類(lèi)型許可證類(lèi)型描述Single許可證該軟件可在希望具有無(wú)限使用時(shí)間的單臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用。 Floating許可證該軟件可在希望具有無(wú)限使用時(shí)間的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(遠(yuǎn)程使用)上使用。 Trial許可證 該軟件可在下列限制條件下使用：第一次使用之日起的總操作天數(shù)（即有效期）最多為14天，用于測(cè)試和確認(rèn)(免除責(zé)任)。Rental License該軟件可在下列限制條件下使用：有效期最多為50天（即使用的

20、總工作小時(shí)數(shù)為5024h）Upgrade許可證在軟件升級(jí)方面，現(xiàn)有系統(tǒng)中的特定要求可能適用：Upgrade License可用于將舊版本X軟件轉(zhuǎn)換為新版本X+。由于給定系統(tǒng)中需處理的數(shù)據(jù)量增大，可能需要升級(jí)。STEP 7編程軟件介紹591、STEP 7安裝概要 可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Windows 2000/XP/Server 2003軟件安裝程序執(zhí)行安裝(如圖)。2.3 安裝STEP 7STEP 7安裝的主要步驟為：（1）將數(shù)據(jù)復(fù)制到編程設(shè)備中；（2）組態(tài)EPROM和通訊驅(qū)動(dòng)程序；（3）安裝許可證密鑰(如果需要)。STEP 7編程軟件介紹602、設(shè)置PG/PC接口 安裝STEP 7期間，將顯示一個(gè)對(duì)話(huà)框

21、，可以將參數(shù)分配給PG/PC接口，也可以在STEP 7程序組中調(diào)用“設(shè)置PG/PC接口”，在安裝后打開(kāi)該對(duì)話(huà)框。 如果使用帶MPI卡或通訊處理器(CP) 的PC，那么應(yīng)該在Windows的控制面板中檢查中斷和地址分配，確保沒(méi)有發(fā)生中斷沖突，也沒(méi)有地址區(qū)重疊現(xiàn)象。為簡(jiǎn)化將參數(shù)分配給編程設(shè)備/PC接口，對(duì)話(huà)框?qū)@示默認(rèn)的基本參數(shù)設(shè)置(接口組態(tài))選擇列表。 如圖5-26所示，在Windows控制面板中雙擊設(shè)置PG/PC接口，將應(yīng)用訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)設(shè)置為S7ONLINE。STEP 7編程軟件介紹61圖5-26 控制面板設(shè)置STEP 7編程軟件介紹62 在為使用的接口分配參數(shù)列表中，選擇所要求的接口參數(shù)設(shè)置。如果

22、沒(méi)有顯示所要求的接口參數(shù)設(shè)置，那么必須首先通過(guò)選擇按鈕安裝一個(gè)模塊或協(xié)議。然后自動(dòng)產(chǎn)生接口參數(shù)設(shè)置。在即插即用系統(tǒng)中，不能手動(dòng)安裝即插即用CP (CP 5611和CP 5511)。在PG/PC中安裝硬件后，它們自動(dòng)集成在設(shè)置PG/PC接口中。STEP 7編程軟件介紹63具體的設(shè)置步驟和屬性如圖5-27圖5-29所示。圖5-27 設(shè)置PG/PC接口STEP 7編程軟件介紹64圖5-28 設(shè)置MPI屬性圖5-29 設(shè)置本地連接屬性STEP 7編程軟件介紹65如果選擇具有自動(dòng)識(shí)別總線(xiàn)參數(shù)功能的接口，那么可以將編程設(shè)備或PC連接到MPI或PROFIBUS，而無(wú)需設(shè)置總線(xiàn)參數(shù)。對(duì)于PG/PC接口如果發(fā)生

23、變更時(shí)，可以進(jìn)行如圖所示的“安裝/刪除接口”操作。STEP 7編程軟件介紹663、軟件安裝過(guò)程 在安裝STEP 7后將出現(xiàn)如圖5-31所示的Simatic任務(wù)欄，它將西門(mén)子公司所有的軟件（包括S7-200和S7-300/400）都?xì)w為同一個(gè)任務(wù)欄。圖5-31 軟件安裝后STEP 7編程軟件介紹67 由于STEP 7安裝后為英語(yǔ)菜單，為了使用上的方便需要改成中文，如圖5-32所示，選擇SIMATIC管理器中的菜單“Options”|“Customize”；然后在圖5-33所示的Customize窗口中選擇Language為“中文（簡(jiǎn)體）”；然后退出STEP 7軟件，重新啟動(dòng)后就會(huì)看到中文界面（如

24、圖5-34所示）。圖5-32 Customize選擇STEP 7編程軟件介紹68圖5-33 語(yǔ)言選擇圖5-34 中文界面STEP 7編程軟件介紹69在實(shí)際工程中，STEP 7還會(huì)用到以下編程語(yǔ)言：1、順序功能圖(SFC) ，即STEP 7 中的S7 Graph。2、結(jié)構(gòu)文本(ST)，即STEP 7的S7 SCL（結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言），它符合EN61131-3標(biāo)準(zhǔn)。SCL適合于復(fù)雜的公式計(jì)算、復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)和最優(yōu)化算法，或管理大量的數(shù)據(jù)等。3、S7 HiGraph 編程語(yǔ)言。圖形編程語(yǔ)言S7 HiGraph 屬于可選軟件包，它用狀態(tài)圖（state graphs）來(lái)描述異步、非順序過(guò)程的編程語(yǔ)言。4、

25、S7 CFC 編程語(yǔ)言?？蛇x軟件包CFC（Continuous Function Chart，連續(xù)功能圖）用圖形方式連接程序庫(kù)中以塊的形式提供的各種功能。5.2.4 STEP 7的其他編程語(yǔ)言STEP 7編程軟件介紹70 1、組態(tài) 組態(tài)是制作自動(dòng)化項(xiàng)目不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是在STEP 7軟件窗口中對(duì)機(jī)架、模塊、分布式I/O(DP)機(jī)架以及接口子模塊等進(jìn)行排列。使用組態(tài)表表示機(jī)架，就像實(shí)際的機(jī)架一樣，可在其中插入特定數(shù)目的模塊。 在組態(tài)表中，STEP 7自動(dòng)給每個(gè)模塊分配一個(gè)地址。如果站中的CPU可自由尋址(意思是可為模塊的每個(gè)通道自由分配一個(gè)地址，而與其插槽無(wú)關(guān))，就可隨意改變站中模塊的地址

26、。 在實(shí)際操作中，可將組態(tài)任意多次復(fù)制給其他STEP 7項(xiàng)目，并進(jìn)行必要的修改，然后將其下載到一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有的設(shè)備中去。在可編程控制器啟動(dòng)時(shí)，CPU將比較STEP 7中創(chuàng)建的預(yù)置組態(tài)與設(shè)備的實(shí)際組態(tài)，從而可立即識(shí)別出它們之間的任何差異，并進(jìn)行。5.3.1 STEP 7硬件配置介紹硬 件 配 置 與 組 態(tài) 712、分配參數(shù) 分配參數(shù)即為本地組態(tài)中和網(wǎng)絡(luò)中的可編程模塊設(shè)置屬性。對(duì)主站系統(tǒng)(PROFIBUS)的總線(xiàn)參數(shù)、主站與從站參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置或?qū)M件之間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行設(shè)置。參數(shù)將下載給CPU并由CPU在啟動(dòng)期間傳送給各自的模塊。3、硬件組態(tài)S7可編程控制器和模塊的屬性均可預(yù)先設(shè)置為默認(rèn)值，這樣，

27、在許多情況下，都不需要對(duì)其進(jìn)行組態(tài)。而在下列情況下，組態(tài)是必需的：（1）如果希望改變模塊的默認(rèn)參數(shù)(例如，啟用模塊的硬件中斷)；（2）如果希望組態(tài)通訊連接；（3）對(duì)于具有分布式I/O的站(PROFIBUS DP或PROFINET IO) ；（4）對(duì)于具有多個(gè)CPU(多值計(jì)算)或擴(kuò)展機(jī)架的S7-400站；（5）對(duì)于容錯(cuò)(H)型可編程控制系統(tǒng)。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 724、S7-300硬件組態(tài)實(shí)例圖5-35所示為S7-300典型的硬件示意。使用編程設(shè)備(PG)對(duì)S7-300 PLC 編程，并使用PG 電纜將PG 和CPU 互連在一起。 電源（PS）模塊； 中央處理單元（CPU），圖中的實(shí)例顯

28、示了一個(gè)帶有集成 I/O 的 CPU31xC； 信號(hào)模塊（SM）； PROFIBUS 總線(xiàn)電纜； 連接編程設(shè)備(PG)的電纜硬 件 配 置 與 組 態(tài) 73圖5-36所示為S7-300典型的硬件組態(tài)示意。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 74以下是具體的硬件組態(tài)步驟：（1）雙擊Windows桌面上的SIMATIC管理器圖標(biāo)，打開(kāi)STEP 7軟件，默認(rèn)自動(dòng)啟動(dòng)向?qū)Вㄈ鐖D）。如果向?qū)](méi)有啟動(dòng)，可以選擇菜單“文件”下的“新建項(xiàng)目向?qū)А薄螕簟邦A(yù)覽”，可以看到將要建立的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)的視圖。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 75（2）單擊“下一個(gè)”按鈕，進(jìn)入選擇CPU的界面（如圖5-38所示），在此可以選擇跟用戶(hù)硬件相

29、對(duì)應(yīng)的CPU類(lèi)型。在本案例中，選擇CPU313-2 DP，MPI地址默認(rèn)為2，當(dāng)然MPI地址也可以更改為“2”以上的其他值，注意該值只是為了使CPU與編程設(shè)備PC之間進(jìn)行通信，因此必須設(shè)置地址。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 76圖5-38硬 件 配 置 與 組 態(tài) 77（3）單擊“下一個(gè)”按鈕，進(jìn)入用戶(hù)程序選擇界面（如圖）。用戶(hù)程序必須選擇OB1，可以選擇指令表STL、梯形圖LAD或功能塊圖FBD任何一種合適的編程語(yǔ)言。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 78（4）單擊“下一個(gè)”按鈕，進(jìn)入項(xiàng)目名稱(chēng)命名界面（如圖5-40所示）。在項(xiàng)目名稱(chēng)中可以輸入用戶(hù)想要設(shè)置的名稱(chēng)，在此輸入“硬件配置1”，最后單擊完成，

30、系統(tǒng)將按照剛才的設(shè)置生成項(xiàng)目，如圖5-41所示。圖5-40 項(xiàng)目名稱(chēng)命名硬 件 配 置 與 組 態(tài) 79（5）在圖5-41中，雙擊“硬件”，彈出配置的畫(huà)面（如圖5-42）。其中機(jī)架（UR）已經(jīng)自動(dòng)配置，如果沒(méi)有沒(méi)有機(jī)架，可以單擊硬件目錄中的“SIMATIC 300”| “RACK-300”雙擊，并將其“拖”至機(jī)架位置區(qū)，默認(rèn)的機(jī)架為（0）UR。圖5-41 自動(dòng)生成項(xiàng)目硬 件 配 置 與 組 態(tài) 80 在機(jī)架UR的第一格中，放入的是電源PS，也可以不選擇；本案例選擇的CPU313C-2 DP放在第2格，包含了內(nèi)置DP口、DI16/DO16和計(jì)數(shù)模塊；第3格為了擴(kuò)展機(jī)架而設(shè)計(jì)的，如不擴(kuò)展機(jī)架，置空

31、即可。從第4格開(kāi)始即為SM模塊，如本案例中的AI和AO等，單擊“SM-300”將會(huì)出現(xiàn)模擬量模塊、數(shù)字量模塊和其他信號(hào)模塊，根據(jù)型號(hào)將其放入到適當(dāng)?shù)牟厶?hào)中，如果選中某個(gè)模塊，并且這個(gè)模塊和相應(yīng)的槽號(hào)對(duì)應(yīng)，也就是說(shuō)可以插入這個(gè)槽號(hào)，那么這個(gè)槽號(hào)將顯示“綠色”，下面與機(jī)架相對(duì)應(yīng)的信息表也會(huì)顯示為“綠色”（如圖5-43所示）。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 81圖5-42 插入SM模塊一硬 件 配 置 與 組 態(tài) 82（6）操作完畢之后，可以通過(guò)菜單命令進(jìn)行保存和編譯，同時(shí)會(huì)在管理畫(huà)面的“塊”文件夾中出現(xiàn)的符號(hào)。圖5-43 插入SM模塊二硬 件 配 置 與 組 態(tài) 831、模塊的插槽特定尋址 如果組態(tài)數(shù)

32、據(jù)尚未載入CPU中，使用插槽特定尋址，即每個(gè)插槽號(hào)被分配一個(gè)模塊起始地址。根據(jù)模塊的類(lèi)型，它可以是數(shù)字量地址，也可以是模擬量地址。圖5-44顯示了一個(gè)安裝在四個(gè)機(jī)架上的S7-300 裝配，以及帶有各自模塊的可選插槽。起始地址I/O 模塊的輸入和輸出地址從相同的模塊起始地址開(kāi)始 3.2 模塊的尋址硬 件 配 置 與 組 態(tài) 84S7-300 數(shù)字量模塊地址的確定85S7-300 數(shù)字量模塊地址的確定86（1）中央機(jī)架CR和擴(kuò)展機(jī)架ERS7-300 PLC 由一個(gè)中央單元(CU)和一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展模塊組成。包含CPU 的機(jī)架是中央單元(CU)，配有模塊并連接到CU 的機(jī)架形成了系統(tǒng)的擴(kuò)展模塊(EM)

33、。（2）擴(kuò)展模塊(EM)的使用如果對(duì)于用戶(hù)的工程應(yīng)用，CU 如果已經(jīng)用完了所有插槽，則可以使用EM。使用EM 時(shí)，除額外的機(jī)架和接口模塊（IM）之外，可能還需要更多的電源模塊。 使用接口模塊時(shí)，必須確保與其他機(jī)架相兼容。需要說(shuō)明的是：在 CPU 31xC 系統(tǒng)上，不能將任何模塊插入機(jī)架3插槽 11 中。該地址范圍為集成 I/O保留。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 878889S7-400 配置示例90機(jī)架0 91機(jī)架1 92機(jī)架2 93機(jī)架3 94S7-400 配置示例952、模塊的用戶(hù)指定尋址 用戶(hù)指定尋址的含義是可以將所選的一個(gè)地址分配給任何一個(gè)模塊(SM/FM/CP)。 地址將在STEP 7

34、中進(jìn)行分配。在STEP 7 中，用戶(hù)可指定形成模塊的所有其它地址的基礎(chǔ)的模塊起始地址。 用戶(hù)指定尋址的優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)化可用地址空間，使模塊之間不存在“地址間隙”；同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)的軟件組態(tài)中，用戶(hù)可以定義獨(dú)立于相關(guān)S7-300/400 組態(tài)的地址。硬 件 配 置 與 組 態(tài) 961、CPU中的程序 S7-300/400系列CPU 原則上運(yùn)行兩個(gè)不同的程序：操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序。 每個(gè)CPU都帶有集成的操作系統(tǒng)，組織與特定控制任務(wù)無(wú)關(guān)的所有CPU功能和順序。操作系統(tǒng)任務(wù)包括下列各項(xiàng)：處理重啟(熱啟動(dòng))和熱重啟；更新輸入的過(guò)程映像表，并輸出輸出過(guò)程映像表；調(diào)用用戶(hù)程序；采集中斷信息，調(diào)用中斷OB；識(shí)別錯(cuò)誤并進(jìn)行

35、錯(cuò)誤處理；管理內(nèi)存區(qū)域；與編程設(shè)備和其它通訊伙伴進(jìn)行通訊；通過(guò)修改操作系統(tǒng)參數(shù)(操作系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置)，可以在某些區(qū)域影響CPU響應(yīng)。4.1 STEP 7程序結(jié)構(gòu)的基本原理STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 972、用戶(hù)程序中的塊 在STEP 7編程軟件中進(jìn)行構(gòu)建的用戶(hù)程序，可以將程序分成單個(gè)或獨(dú)立的程序段，稱(chēng)為“塊表所示為在S7用戶(hù)程序內(nèi)可使用多種塊的類(lèi)型。塊功能簡(jiǎn)介組織塊(OB)OB確定用戶(hù)程序的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)SFB和SFC集成在S7 CPU中，可以用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)一些重要的系統(tǒng)功能。功能塊(FB) FB是帶有用戶(hù)可自行編程的存儲(chǔ)器的塊。功能(FC)FC包含頻繁使用功能的例行

36、程序。 實(shí)例數(shù)據(jù)塊 (實(shí)例DB)調(diào)用FB/SFB時(shí)，實(shí)例DB與塊關(guān)聯(lián)。它們?cè)诰幾g期間自動(dòng)創(chuàng)建。 數(shù)據(jù)塊 (DB)DB是用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)。除分配給功能塊的數(shù)據(jù)外，共享數(shù)據(jù)塊也可由任何一個(gè)塊來(lái)定義和使用。 OB、FB、SFB、FC和SFC包含程序段，因此也稱(chēng)為邏輯塊。每種塊類(lèi)型許可的塊數(shù)目和塊長(zhǎng)度由CPU決定。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 98 組織塊(OB)表示操作系統(tǒng)和用戶(hù)程序之間的接口，它由操作系統(tǒng)調(diào)用，控制循環(huán)中斷驅(qū)動(dòng)的程序執(zhí)行、PLC啟動(dòng)特性和錯(cuò)誤處理。用戶(hù)可以在STEP 7中對(duì)組織塊進(jìn)行編程來(lái)確定CPU特性。1、常見(jiàn)的組織塊4.2 組織塊STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 99（1）

37、啟動(dòng) 如圖5-46所示，當(dāng)CPU上電后或操作模式改變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)（通過(guò)CPU上的模式選擇開(kāi)關(guān)或利用PG），在循環(huán)程序OB1執(zhí)行之前，要執(zhí)行啟動(dòng)程序。OB 100（暖啟動(dòng)）、OB101（熱啟動(dòng)）和OB 102（冷啟動(dòng)）就是用于啟動(dòng)程序的組織塊，用戶(hù)在這些塊里可以預(yù)置通訊連接。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 100圖5-46 啟動(dòng)組織塊工作原理STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 101 啟動(dòng)組織塊的設(shè)置可以在硬件組態(tài)中對(duì)CPU屬性進(jìn)行操作設(shè)定，如圖所示對(duì)CPU 414-2 DP的啟動(dòng)設(shè)置為熱啟動(dòng)OB101。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 102 CPU 318-2和CPU 417-4 CPU還具有冷啟動(dòng)型的啟

38、動(dòng)方式，針對(duì)電源故障可以定義這種附加的啟動(dòng)方式。它是通過(guò)硬件組態(tài)時(shí)的CPU參數(shù)來(lái)設(shè)置。冷啟動(dòng)時(shí)，所有過(guò)程映像和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器及標(biāo)志存儲(chǔ)器被清除，數(shù)據(jù)塊保持其預(yù)置值。冷啟動(dòng)后，首先執(zhí)行啟動(dòng)組織塊OB 102， 然后從OB1的第一條指令開(kāi)始執(zhí)行。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 103（2）循環(huán)的程序執(zhí)行 需要連續(xù)執(zhí)行的程序存在組織塊OB1里。OB1中的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢后，將開(kāi)始一個(gè)新的循環(huán)：刷新映像區(qū)然后從OB1的第一條語(yǔ)句開(kāi)始執(zhí)行。循環(huán)掃描時(shí)間和系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間就是由這些操作來(lái)決定的。 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間包括CPU操作系統(tǒng)總的執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行所有用戶(hù)程序的時(shí)間。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，也就是當(dāng)輸入信號(hào)變化后到輸出動(dòng)作的

39、時(shí)間，等于兩個(gè)掃描周期。（3）定期的程序執(zhí)行 定期的程序執(zhí)行可以根據(jù)設(shè)定的間隔中斷循環(huán)的程序執(zhí)行。通過(guò)循環(huán)中斷，組織塊OB 30 到 OB 38可以每隔一段預(yù)定的時(shí)間（例如圖5-48所示的OB35可以設(shè)置為100ms)執(zhí)行一次，其工作原理如圖5-49所示。例如，在這些塊中可以調(diào)用循環(huán)采樣控制程序。 STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 104圖5-48 周期性中斷 圖5-49 周期性中斷工作示意STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 105 通過(guò)日期時(shí)間中斷，一個(gè)OB可以在特定的時(shí)間執(zhí)行（即時(shí)間中斷OB10-OB17），例如從2010年3月1日開(kāi)始每天10:00保存數(shù)據(jù)，其設(shè)置如圖所示。STEP 7 程 序 結(jié)

40、 構(gòu) 106 為了使用日時(shí)鐘中斷(OB10), 用戶(hù)必須執(zhí)行下列任務(wù)：通過(guò)定義它執(zhí)行的起始時(shí)刻(日期和/或時(shí)間)和間隔時(shí)間, 對(duì)OB10進(jìn)行配置，這可以通過(guò)S7組態(tài)工具配置CPU的日時(shí)鐘的中斷參數(shù)或者在程序中調(diào)用SFC28(SET_TINT)來(lái)實(shí)現(xiàn)；激活OB10，這可以通過(guò)S7組態(tài)工具在CPU的日時(shí)鐘中斷參數(shù)塊中選擇激活項(xiàng)，或者在程序中調(diào)用SFC30(ACT_TINT)來(lái)實(shí)現(xiàn)；在OB10中編輯你想執(zhí)行的日時(shí)鐘中斷程序，并將OB塊裝載到CPU中作為用戶(hù)程序的一部分。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 107（4）事件驅(qū)動(dòng)的程序執(zhí)行 事件驅(qū)動(dòng)的中斷設(shè)置如圖5-51所示。硬件中斷OB40-OB47可以用于

41、快速響應(yīng)的過(guò)程事件，當(dāng)事件發(fā)生后，馬上打斷循環(huán)程序并執(zhí)行中斷程序；時(shí)間延遲中斷（或延時(shí)中斷）OB20-OB23可以在一個(gè)過(guò)程事件出現(xiàn)后延時(shí)一段時(shí)間響應(yīng)；通過(guò)錯(cuò)誤OB可以在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)（如后備電池故障）決定系統(tǒng)如何響應(yīng)。STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 108圖5-51 事件驅(qū)動(dòng)的中斷設(shè)置STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 1092、組織塊優(yōu)先級(jí) 組織塊確定單個(gè)程序段執(zhí)行的順序，即啟動(dòng)事件。啟動(dòng)事件觸發(fā)OB調(diào)用稱(chēng)為中斷，一個(gè)OB調(diào)用可以中斷另一個(gè)OB的執(zhí)行，哪個(gè)OB允許中斷另一個(gè)OB取決于其優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的OB可以中斷低優(yōu)先級(jí)的OB，背景OB的優(yōu)先級(jí)最低。表5-6顯示了STEP 7 中的中斷類(lèi)型以及分配給

42、這些中斷的組織塊的優(yōu)先級(jí)。 中斷類(lèi)型組織塊優(yōu)先級(jí)(默認(rèn))參見(jiàn)主程序掃描OB11用于循環(huán)程序處理的組織塊(OB1)時(shí)間中斷OB10 到 OB172時(shí)間中斷組織塊(OB10到OB17)延時(shí)中斷OB20OB21OB22OB233456延時(shí)中斷組織塊(OB20至OB23)循環(huán)中斷OB30OB31OB32OB33OB34OB35OB36OB37OB38789101112131415循環(huán)中斷組織塊(OB30至OB38)STEP 7 程 序 結(jié) 構(gòu) 110硬件中斷OB40OB41OB42OB43OB44OB45OB46OB471617181920212223硬件中斷組織塊(OB40至OB47)DPV1 中斷OB 55到OB 572編程DPV1設(shè)備多值計(jì)算中斷OB60 多值計(jì)算25多值計(jì)算 - 多個(gè)CPU同步運(yùn)行同步循環(huán)中斷OB 61到OB 6425在PROFIBUS-DP上組態(tài)短的