PLC應用技術圖解項目化教程

（西門子S7-300）(第3版)圖解化標注，簡單易學項目化解析，即學即用按步驟操作，提高技能WinCC監控，激發興趣項目1認識PLC1．在理解基礎上掌握PLC定義、西門子PLC外形。2.在理解基礎上掌握PLC的主要特點、各種功能及其分類。3.了解PLC的產生，在理解基礎上掌握PLC應用范圍及未來發展方向。4.掌握PLC技術的學習方法。1.1項目要求及學習目標1.2相關知識

1.2.1PLC發展史可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。可編程序控制器，英文稱ProgrammableController，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機PC（PersonalComputer）混淆，故人們習慣用PLC作為可編程序控制器的縮寫。PLC是英文ProgrammableLogicController的縮寫。1.PLC的定義2.PLC的產生

當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。這樣，繼電器控制裝置就需要經常地重新設計和安裝，既浪費時間又費工和費料，甚至阻礙了要更新的周期。為了改變這一現狀，美國通用汽車公司公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，要求編程方便、現場可修改程序、維修方便、采用模塊化結構等。1969年，美國數字設備公司研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，并獲得成功。3.PLC的外形021.2.2PLC的主要特點PLC控制系統中，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路完成的，因觸點接觸不良等原因造成的故障大大減少。

在硬件方面，首先是選用優質器件，采用合理的系統結構，加固簡化安裝，使它能抗振動沖擊。對印刷電路板的設計、加工及焊接都采取了極為嚴格的工藝措施。對于工業生產過程中最常見的瞬間強干擾，采取的措施主要是采用隔離和濾波技術。PLC的輸入和輸出電路一般都用光電耦合器傳遞信號，作到電浮空，使CPU與外部電路完全切斷了電的聯系，有效地抑制了外部干擾對PLC的影響。1.可靠性高，抗干擾能力強

軟件方面，PLC具有良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴大，PLC設置了看門狗定時器（WatchingDog），如果程序執行的時間超過了規定值，則表明程序已經進入死循環，可以立即報警。對于大型PLC系統，還可以采用由雙CPU構成冗余系統或由三CPU構成表決系統，使系統的可靠性更進一步提高。2.編程簡單易學

PLC的設計是面向工業企業中一般電氣工程技術人員的，它采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業控制的簡單指令。這種梯形圖語言既繼承了傳統繼電器控制線路的表達形式(如線圈、接點、常開、常閉)，又考慮到工業企業中的電氣技術人員讀圖習慣和微機應用水平。因此，梯形圖語言對于企業中熟悉繼電器控制線路圖的電氣工程技術人員是非常親切的，它形象、直觀，簡單、易學。因此，無論是在生產線的設計中，還是在傳統設備的改造中，電氣工程技術人員都特別歡迎和愿意使用PLC。3.硬件配套齊全，用戶使用方便、維護方便

PLC的產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品質齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活、方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。在生產工藝流程改變或生產線設備更新或系統控制要求改變，需要變更控制系統的功能時，一般不必改變或很少改變I/O通道的外部接線，只要改變存儲器中的控制程序即可，這在傳統的繼電器控制時期是很難想象的。PLC的輸入、輸出端子可直接與交流220V、直流24V等規格的電源相連，并有較強的帶負載能力。編程器不僅能對PLC控制程序進行寫入、讀出、檢測、修改，還能對PLC的工作進行監控，根據PLC輸入/輸出LED指示燈提供的信息，可以快速查明問題原因，根據原因進行修理，如果是S7-300PLC本身故障，在維修時只需要更換插入式模塊或其他易損件即可，既方便又快捷。

4.設計、施工、調試周期短

用PLC完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設計和施工可同時進行。由于用軟件編程取代了繼電器硬接線實現控制功能，使得控制柜的設計及安裝接線工作量大為減少，縮短了施工周期。同時，由于用戶程序大都可以在實驗室模擬調試，模擬調試好后再將PLC控制系統在生產現場進行聯機統調，使得調試方便、快速、安全，因此大大縮短了設計和投運周期。5.體積小，能耗低

PLC的結構緊湊，體積小，重量輕，復雜的控制系統使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器。小型PLC體積僅相當于幾個繼電器的大小。PLC控制系統與繼電器控制系統相比，配線用量和安裝接線所需工時減少，加上開關柜體積的縮小，可以減少大量的費用。6.功能強，性價比高

一臺小型PLC有成百上千個可供用戶使用的編程元件，可以實現非常復雜的控制功能。與實現相同功能的繼電器接觸器控制系統相比，具有很高的性價比。1.2.3PLC的主要功能

順序邏輯控制是PLC最基本、最廣泛的應用領域，用來取代繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。它既可用于單機控制或多機控制，又可用于自動化生產線的控制。PLC根據操作按鈕、限位開關及其他現場給出的指令信號和傳感器信號，控制機械運動部件進行相應的操作1.順序邏輯控制2.運動控制

很多PLC制造廠家已提供了拖動步進電動機或伺服電動機的單軸或多軸位置控制模塊。在多數情況下，PLC把描述目標位置的數據送給模塊，模塊移動一個軸或數個軸到目標位置。當每個軸移動時，單軸或多軸位置控制模塊保持適當的速度和加速度，確保運動平滑。這一功能目前已用于控制無心磨削、沖壓、復雜零件分段沖裁、滾削、磨削等應用中。3.定時控制

PLC為用戶提供了一定數量的定時器，一般每個定時器可實現0.1秒～999.9秒或0.01秒～99.99秒的定時控制，也可按一定方式進行定時時間的擴展。定時精度高，定時設定方便、靈活。同時PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確的實時控制。4.計數控制PLC為用戶提供的計數器分為普通計數器、可逆計數器、高速計數器等，用來完成不同用途的計數控制。當計數器的當前計數值等于計數器的設定值，或在某一數值范圍時，發出控制命令。計數器的計數值可以在運行中被讀出，也可以在運行中進行修改。5.步進控制

PLC為用戶提供了一定數量的移位寄存器，用移位寄存器可方便地完成步進控制功能。在一道工序完成之后，自動進行下一道工序。一個工作周期結束后，自動進入下一個工作周期。有些PLC還專門設有步進控制指令，使得步進控制更為方便。6.數據處理

大部分PLC都具有不同程度的數據處理功能，如F2系列、C系列、S5系列PLC等，能完成數據運算（加、減、乘、除、乘方、開方等），邏輯運算（字與、字或、字異或、求反等），移位、數據比較和傳送及數值的轉換等操作。7.過程控制

PLC可以接收溫度、壓力、流量等連續變化的模擬量，通過模擬量I/O模塊，實現模擬量和數字量之間的轉換，并對被控模擬量實行閉環PID控制。8.通信及聯網

目前絕大多數PLC都具備了通信能力，把PLC作為下位機，與上位機或同級的PLC進行通信，可完成信息的交換，實現對整個生產過程的信息控制和管理，因此PLC是工廠自動化的理想控制器。1.2.4PLC的分類、應用及發展1.根據I/O點數分類PLC的輸入/輸出點數表明了PLC可從外部接收多少個輸入信號、向外部發出多少個輸出信號，實際上就是PLC的輸入/輸出端子數。根據I/O點數的多少可將PLC分為小型機（I/O點數為大于0點小于256點）、中型機（I/O點數為大于256點小于2048點）、大型機（I/O點數為大于2048點）一般來說，點數多的PLC，功能也相應較強。2．根據結構形式分類1）整體式PLC

一般的微型機和小型機多為整體式結構。這種結構PLC的電源、CPU、I/O部件都集中配置在一個箱體中，有的甚至全部裝在一塊印制電路板上。如圖1-1所示的西門子公司的S7-200SMARTCPUSR40的外觀結構即是整體式結構。

它的優點：結構緊湊、體積小、成本低、重量輕、容易裝配在工業控制設備內部，比較適合設備單機控制。缺點：輸入/輸出點數是固定的，使用不夠靈活，維修也較麻煩。012）模塊式PLC

模塊式PLC各部分以單獨的模塊分開設置，如電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊及其他智能模塊等。S7-300PLC為串行連接，沒有底板，各個模塊安裝在機架（導軌）上，而各個模塊之間是通過背板總線連接的。模塊式PLC的優點是配置靈活，裝配方便，維修簡單，易于擴展，可根據控制要求靈活配置所需模塊，構成功能不同的各種控制系統。模塊式PLC的缺點是結構較復雜，體積比較大，各種插件多，因而增加了造價。023.根據生產廠家分類03（1）德國西門子(SIEMENS)公司的S5系列、S7系列。（2）日本歐姆龍（OMRON）公司的C系列。（3）日本三菱（MITSUBISHI）公司的FX系列。（4）日本松下（PANASONIC）公司的FP系列。（5）法國施耐德（SCHNEIDER）公司的TWIDO系列。（6）美國通用電氣（GE）公司的GE-FANUC系列。（7）美國AB公司的PLC-5系列。還有很多生產廠家生產的PLC，就不一一列舉了。4.PLC的應用范圍04

PLC控制技術代表了當今電氣控制技術的世界先進水平，它與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）、工業機器人并列為工業自動化的三大支柱。

作為一種通用的工業控制器，PLC可用于所有的工業領域。當前國內外已廣泛地將PLC成功地應用到機械、汽車、冶金、石油、化工、輕工、紡織、交通、電力、電信、采礦、建材、食品、造紙、軍工、家電等各個領域，并且取得了相當可觀的技術經濟效益。5.PLC的發展趨勢05（1）系列化、模塊化每個生產PLC的廠家幾乎都有自己的系列化產品，同一系列的產品指令向上兼容，以便擴展設備容量，滿足新機型的推廣和使用。要形成自己的系列化產品，與其他PLC生產廠家競爭，就必然要開發各種模塊，使系統的構成更加靈活、方便。一般的PLC可分為主模塊、擴展模塊、I/O模塊以及各種智能模塊等，每種模塊的體積都較小，相互連接方便，使用更簡單，通用性更強。5.PLC的發展趨勢05（2）小型機功能強化從可編程控制器出現以來，小型機的發展速度大大高于中、大型PLC。隨著微電子技術的進一步發展，PLC的結構必將更為緊湊，體積更小，而安裝和使用更為方便。有的小型機只有手掌大小，很容易用其制成機電一體化產品。有的小型機的I/O可以以點為單位由用戶配置、更換或維修。很多小型機不僅有開關量I/O，還有模擬量I/O、高速計數器、高速直接輸出和PWM輸出等。一般都有通信功能，可聯網運行。5.PLC的發展趨勢05（3）中、大型機高速度、高功能、大容量（4）低成本（5）多功能（6）網絡通信功能網絡化和增強通信能力是PLC的一個重要發展趨勢。PLC可以不再是一個孤島，網絡化和增強通信能力是PLC的一個重要發展趨勢。很多工業控制產品（例如如變頻器）可以與PLC通信，PLC與PLC之間可以通信，通過雙絞線、同軸電纜或光纖聯網，信息可以傳送到幾十公里遠的地方，通過Modem和互聯網可以與世界上其他地方的計算機裝置通信。5.PLC的發展趨勢05（7）外部診斷功能在PLC控制系統中，80%的故障發生在外圍，能快速準確地診斷故障將極大減少維護時間。1.2.5PLC技術的學習方法

PLC技術是一門強調實踐的課程，如果不動手，只是看書，是不能學好PLC的?？词?，不如動一次手。所以學習PLC的過程是實踐、實踐、再實踐。學習者邊學邊做本書全部項目，完成每個項目后的鞏固練習，就能較全面地掌握S7-300PLC的基本原理、指令及編程方法。課前預習、課后復習也必不可少。謝謝!項目2典型S7-300PLC硬件控制系統安裝1.理解并能掌握中央處理器CPU的功能2．學習并掌握典型S7-300PLC硬件外觀結構圖及CPU的功能及模塊種類3.掌握信號模塊、電源模塊、編程器的功能及應用4.了解智能I/O接口、通信接口、HMI及S7-300PLC結構特點5.能獨立操作完成典型S7-300PLC硬件安裝過程。6.學習并掌握典型S7-300PLC的硬件安裝及注意事項2.1項目要求及學習目標2.2相關知識

2.2.1典型S7-300PLC的硬件外觀結構02

模塊化結構設計的S7-300PLC系列安裝結構2.2.2CPU模塊種類（1）接收與存儲用戶由編程器鍵入的用戶程序和數據；（2）檢查編程過程中的語法錯誤，診斷電源及PLC內部的工作故障；（3）用掃描方式工作，接收來自現場的輸入信號，并輸入到輸入映像寄存器和數據存儲器中；（4）在進入運行方式后，從存儲器中逐條讀取并執行用戶程序，完成用戶程序所規定的邏輯運算、算術運算及數據處理等操作；（5）根據運算結果，更新有關標志位的狀態，刷新輸出映像寄存器的內容，再經輸出部件實現輸出控制、打印制表或數據通信等功能。S7-300有各種型號CPU適用于不同等級的控制要求，有的CPU模塊集成了數字量I/O，有的同時集成了數字量的I/O和模擬量I/O。CPU內的元件封裝在一個精致塑料殼內，面板上有狀態和故障LED指示燈、模式選擇開關和通信接口。微存儲卡插槽可以插入多達數兆字節的微存儲卡（MMC），用于斷電后程序和數據的保存。MMC卡用做CPU的裝載存儲器，程序和數據下載后保存在MMC卡內。1.中央處理器CPU的功能2.CPU模塊分為S7-31xC有6種緊湊型CPU，CPU312C、CPU313C、CPU313C-2PtP、CPU313C-2DP、CPU314C-2PtP、CPU314C-2DP。它們均有集成的數字量輸入和輸出，有的集成模擬量的輸入和輸出，它們還有集成的高速計數、頻率測量、脈沖輸出、閉環控制和定位等技術功能，脈寬調制頻率最高為2.5kHz。CPU運行時需要微存儲卡。型號中帶2DP的CPU有一個MPI接口和一個DP接口，型號中帶2PtP的CPU表示有一個MPI接口和一個點對點串行通信接口。（1）緊湊型CPU系列2.CPU模塊分為標準型CPU包括CPU312、CPU314、CPU315-2DP、CPU315-2PN/DP、CPU317-2DP、CPU317-2PN/DP和CPU319-3PN/DP。型號中帶有PN/DP的CPU有一個PROFINET接口和一個MPI/DP接口。（2）標準型CPU系列CPU315T-2DP和CPU317T-2DP有極高的處理速度，用于對PLC性能以及運動控制功能具有較高要求的設備。除了準確的單軸定位功能外，還適用于復雜的同步運動控制，一個通信接口是DP/MPI接口，另一個DP接口用于連接帶PROFIBUS接口的驅動系統。技術功能型CPU還有本機集成的4點數字量輸入和8點數字量輸出，使用標準的編程語言編程，無需專用的運動控制語言。（3）技術功能型CPU系列（4）故障安全型CPU系列

故障安全型CPU包括CPU315F-2DP、CPU315F-2PN/DP、CPU317F-2DP和CPU317F-2PN/DP。它們用于組成故障安全型自動化系統，以滿足安全運行的需要，使用內置的DP接口和PROFIsafe協議，可以在標準數據報文中傳輸帶有安全功能的用戶數據。不需要對故障安全I/O進行額外的布線，就可以實現與故障安全有關的通信。(5)SIPLUS戶外型CPU

SIPLUSCPU包括SIPLUS緊湊型CPU、SIPLUS標準型CPU和SIPLUS故障安全型CPU。這些模塊可以在環境溫度-25~+70攝氏度和有害氣體的環境運行。CPU31xC系列的CPU模塊的結構2.2.3信號模塊（SM）

信號模塊（SM），包括數字量（開關量）輸入模塊（DI）、數字量（開關量）輸出模塊（DO）、數字量輸入/輸出(DI/DO)模塊、模擬量輸入(AI)模塊、模擬量輸出(AO)模塊、模擬量輸入/輸出（AI/AO）模塊、FM模塊等。

S7-300系列PLC的輸入/輸出模塊的外部接線接在插入式前連接器的端子上，前連接器插在前門后面的凹槽內。這樣不需要斷開前連接器上的外部接線，就可以迅速地更換模塊。第一次插入前連接器時，它被編碼，以后該前連接器只能插入同樣類型的模塊中。2.2.3信號模塊（SM）

信號模塊面板上的LED燈用來顯示各數字量輸入/輸出點的信號狀態，現場輸入信號觸點接通時，相應地址的模塊面板LED燈亮，當有輸出信號時，相應地址的模塊面板LED燈亮，結合程序的監控狀態，用來調試程序，很重要。模塊安裝在DIN標準導軌上，通過總線連接器與相鄰的模塊連接。模塊的默認地址由模塊所在位置決定，也可以用STEP7軟件在硬件組態中指定模塊的地址。2.2.3信號模塊（SM）PLC的前連接器、前門和模塊面板LED燈的位置。1.數字量輸入（DI）模塊SM321來自現場的開關信號有按鈕信號、各種行程開關信號、過載信號、繼電器觸點的斷開和閉合信號、傳感器信號等。數字量輸入模塊將來自現場的開關信號電平轉換成PLC內部信號電平，經過光電隔離和濾波后，送到輸入緩沖區等待CPU采樣，采樣后的信號狀態經過背板總線進入到輸入映像寄存器區。用于采集直流信號的模塊稱為直流輸入模塊，其名稱含有24VDC，額定輸入電壓為直流24V；用于采集交流信號的模塊稱為交流輸入模塊，其名稱含120/230VAC，額定輸入電壓為交流120V或230V。如果信號線不是很長，PLC所處的物理環境較好，電磁干擾較輕，應考慮優先選用以DC24V的直流輸入模塊。交流輸入方式適合于有油霧、粉塵的惡劣環境下使用。1.數字量輸入（DI）模塊SM321對用戶來說，數字量輸入模塊SM321有多種型號的模塊可供選擇，分別是DC16點輸入、DC32點輸入、AC16點輸入、AC8點輸入模塊。數字量輸入模塊上每個輸入點的輸入狀態是用一個綠色的發光二極管LED指示燈來顯示的，輸入開關閉合，發光二極管LED點亮。反之，輸入開關斷開時，發光二極管LED燈滅。1.數字量輸入（DI）模塊SM3212.數字量輸出（DO）模塊SM322由PLC產生的各種輸出控制信號經輸出接口去控制和驅動負載(如指示燈的亮或滅、電動機的啟停或正反轉、設備的轉動、平移、升降、閥門的通斷等)。所以PLC輸出接口所帶的負載，通常是接觸器的線圈、電磁閥的線圈、信號指示燈等。按負載回路使用的電源不同，數字輸出模塊可以分為直流輸出模塊、交流輸出模塊、交直流兩用輸出模塊。2.數字量輸出（DO）模塊SM322

可分為晶體管輸出型、雙向晶閘管(可控硅)輸出型和繼電器輸出型。如圖2-8，2-9，2-10所示。3.數字量輸入/輸出（DI/DO）模塊SM3234.模擬量輸入/輸出（AI/AO）模塊（1）模擬量輸入（AI）模塊SM331（2）模擬量輸出（AO）模塊SM332（3）模擬量輸入/輸出（AI/AO）模塊SM3342.2.4電源（PS）模塊PS3071.電源模塊PS307用于將120/230V交流電壓轉換為24V直流電壓。2.根據輸出電流的不同。有3種規格的電源模塊可選，2A、5A、10A。2.2.5編程器

編程器：用于用戶程序的輸入、編輯、調試和監視，還可以通過其鍵盤去調用和顯示PLC的一些內部繼電器狀態和系統參數。它經過編程器接口與CPU聯系，完成人機對話。用PC機作編程器。2.2.6智能I/O接口

為適應和滿足更加復雜控制功能的需要，PLC生產廠家均生產了各種不同功能的智能I/O接口，這些I/O接口塊上一般都有獨立的微處理器和控制軟件，可以獨立地工作，以便減少CPU模塊的壓力。2.2.7通信接口

通信接口有串行接口和并行接口兩種。它們都在專用系統軟件的控制下，遵循國際上多種規范的通信協議來工作。用戶應根據不同的設備要求選擇相應的通信方式并配置合適的通信接口。2.2.8人-機操作界面HMI

1.觸摸屏觸摸屏是通過觸摸在屏幕畫面上的按鈕即可進行直觀操作的裝置。它可以對要監控的機器和生產過程進行真實的圖形顯示。2.組態軟件SIMATICWinCC變量管理器：用于管理內部變量和外部變量。圖形編輯器：用于可自由組態的監控和操作。報警記錄編輯器：用于在DIN19-235的基礎上獲取和存檔事件。變量記錄編輯器：用于壓縮和存儲被測數值和菜單處理。報表編輯器：用于受時間控制和事件驅動的帶有可自由組態的項目文件。2.2.9S7-300PLC結構特點

S7-300改變了以往模塊式PLC采用的總線底板結構，從硬件上省去總線底板和排風扇，而采用了背板總線，即將總線集成在每個模塊上，所有的模塊通過總線連接器進行級連擴展，使得結構簡單。1.采用集成的背板總線2.2.9S7-300PLC結構特點

由于省去了總線底板，使得安裝各個模塊的機架只有DIN標準導軌，可以選擇橫向或者豎向安裝。安裝模塊時只需要將模塊鉤在導軌上，轉動到位后用螺釘鎖緊。有可拆卸式機械編碼前連接器，螺釘型或彈簧型接線端子，更換模塊時只需要松開安裝螺釘，拔下已經接線的前連接器，即可更換。2.采用DIN標準導軌，安裝和更換模塊方便2.2.9S7-300PLC結構特點

所有的模塊都有相同的安裝深度，因此信號模塊和通信模塊可以不受限制地插到SM區的任何一個槽位上，使得硬件組態非常靈活。3.硬件組態靈活2.2.9S7-300PLC結構特點

每個機架上最多可安裝8個信號模塊（SM），當需要的SM超過8個時，可以通過IM365（機架距離最遠1米）或者IM360/361（機架距離最遠10米），安裝擴展機架，每個擴展機架上最多可安裝8個信號模塊，一個S7-300系統最多可安裝3個擴展機架，最多可安裝32個信號模塊。4.機架擴展方便2.3項目解決步驟

步驟1.畫出典型S7-300PLC的硬件外觀結構圖步驟2.理解并熟悉中央處理器CPU的功能及CPU模塊種類步驟3.講述信號模塊、電源模塊、編程器的功能及應用步驟4.講述智能I/O接口、通信接口、HMI及S7-300PLC結構特點2.3項目解決步驟

步驟5.講述PLC安裝環境，能獨立操作完成典型S7-300PLC的硬件安裝過程。1.安裝導軌，必須安裝接地線及導軌的安裝距離要符合標準。2.在導軌上安裝電源模塊。將連好電源線的電源模塊一端套在導軌凸起處，旋轉向下，用螺絲旋緊，將市電接入電源模塊上的三個端子（L1、N、接地）上。3.不需要擴展機架，CPU模塊緊挨著電源模塊安裝，將總線連接器插到CPU模塊背板總線處，一端套在導軌的凸起處，另一端向下旋轉，到達導軌位置后，旋緊螺絲，此時可以將模塊插入標簽，將電源模塊的輸出DC24V線連到CPU模塊的L+和M。4.把輸入模塊背板總線一側插入總線連接器，一端套在導軌凸起處，背板總線另一側插入到跟CPU模塊相連的總線連接器，向下旋轉，到達導軌位置后，旋緊螺絲。此時可以將模塊插入槽號。5.把輸出模塊一端套在導軌凸起處，背板總線一側插入到跟輸入模塊相連的總線連接器，向下旋轉，到達導軌位置后，旋緊螺絲。6.連接前連接器信號線與電源線7.按照箭頭向上方向對應的模塊位置，將前連接器垂直向下插入到模塊里，左側兩個40針前連接器插入模塊后旋緊螺絲。右側兩個20針前連接器插入模塊后自動卡住。8.給電源模塊、輸入和輸出模塊連接電源。步驟6.總結S7-300PLC硬件安裝注意事項。謝謝!項目3硬件組態過程

通過STEP7編程軟件完成某項目的硬件組態。

雙擊Rail，安裝導軌（機架），插入電源模塊，必須安裝在1號槽位上。CPU模塊的安裝位置緊挨著電源模塊，安裝在2號槽位上。用于連接擴展機架的接口模塊IM，安裝在3號槽位上。如果不用機架擴展，該位置空著。各種信號模塊SM，安裝在4號～11號槽位上。從4號槽位開始，CPU為信號模塊分配I/O地址，理解默認地址并會使用。3.1項目要求3.2學習目標1.學習并掌握STEP7標準軟件包的使用2.學習并掌握硬件組態的操作過程3.理解默認地址的分配含義及使用033.3相關知識

3.3.1STEP7標準軟件包組成3.3.2SIMATIC管理器1.SIMATIC管理器運行界面3.3.3硬件組態編輯器

“HWConfig”一般翻譯成“硬件組態”，STEP7軟件中的硬件組態編輯器為用戶提供組態實際PLC硬件系統的編輯環境，將電源模塊、CPU模塊和信號模塊等設備插入到相應機架（導軌）上，并對PLC各個硬件模塊的參數進行設置和修改。當用戶需要修改模塊的參數或地址，需要網絡通信等都要做硬件組態。3.3.4程序編輯器（LAD/STL/FBD）1.編程元件列表2.程序代碼編輯區3.編程語言4.信息區

在開始編程之前將已經設計好地址分配表鍵入到符號表編輯器中，即創建一個符號表，這樣為以后的編程，修改和調試帶來很多方便。建立符號表首先在程序編輯器界面，單擊“選項”，單擊“符號表”3.3.5符號編輯器在機架SM區的插槽上安裝的數字量I/O模塊，可以是數字量輸入模塊，也可以是數字量輸出模塊，CPU可自動識別模塊的類型。但是CPU為每個插槽分配的地址范圍是固定的。S7-300默認的數字量地址如下圖3-21所示。3.3.9S7-300數字量I/O地址組態3.3.10S7-300模擬量I/O地址組態3.4項目解決步驟根據實際使用的PLC模塊進行硬件組態。步驟1：在電腦桌面上雙擊圖標打開SIMATIC管理器。步驟2：單擊“新建項目”按鈕，3.4項目解決步驟步驟3：給新建項目取名字“硬件組態”。在項目名稱“硬件組態”上面單擊右鍵，選擇插入對象，在SIMATIC300站點上單擊左鍵選擇它，雙擊“SIMATIC300站點”，然后雙擊“硬件”，出現硬件組態界面。步驟4：雙擊Rail，顯示（0）UR（即0號導軌或機架），在1號插槽上單擊變成深藍色。步驟5：雙擊電源模塊PS3075A，選擇電源模塊，注意訂貨號是模塊之間根本區別的標志，在2號插槽上單擊左鍵，插槽變藍色。步驟6：雙擊CPU模塊CPU314C-2DP的V2.6版本。步驟7：用于連接擴展機架的接口模塊IM，安裝在3號槽位上。如果一個機架不夠用，通過它可以進行擴展，由于不用擴展，所有將其空閑。雙擊信號模塊SM中的輸入模塊SM321DI16*DC24。步驟8：在5號插槽選擇輸出模塊，雙擊SM322DO16*DC24V/0.5A，如需要其他模塊方法同理。保存并且編譯。謝謝!項目4STEP7數據存儲及程序結構（1）掌握數制、基本數據類型的相關知識并能夠敘述出來。（2）掌握S7-300CPU的存儲區的組成并能夠敘述出來。（3）掌握輸入繼電器和輸出繼電器的含義并能夠舉例說明。（4）掌握直接尋址的分類及含義并能夠舉例說明。（5）掌握STEP7的程序結構類型及特點并能夠敘述出來。（6）掌握S7-300CPU的系統存儲器的分類并能夠敘述出來。（7）理解STEP7中邏輯塊和數據塊的含義并能夠舉例說明。（8）理解功能塊FB和功能FC的區別并能夠舉例說明。（9）掌握插入功能、功能塊及各種組織塊并能夠獨立操作完成。4.1項目要求及學習目標044.2相關知識

4.2.1數據格式與基本數據類型1.數制（1）二進制數

二進制數的1位（bit）只有0和1兩種取值，可用來表示開關量（或稱數字量）的兩種狀態。如觸點的斷開和接通，線圈的通電和斷電等。如果該位為1，則表示梯形圖中對應的編程元件的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開。如果該位為0，則表示梯形圖中對應的編程元件的線圈“失電”，其常開觸點斷開，常閉觸點接通。二進制數常用2#表示，如2#1111--_0110_1000_1011是一個十六位的二進制數。4.2相關知識

4.2.1數據格式與基本數據類型（2）十六進制數十六進制數的16個數字是由0~9這10個數以及A（表示10）、B（表示11）、C（表示12）、D（表示13）、E（表示14）、F（表示15）六個字母構成。其運算規則為逢十六進一，在SIMATIC中，B#16#、W#16#、DW#16#分別用來表示十六進制字節、十六制字和十六進制雙字常數，如W#1B3F。4.2相關知識

4.2.1數據格式與基本數據類型（3）BCD碼4.2相關知識

4.2.1數據格式與基本數據類型2.基本數據類型1）位數據類型

位數據值1和0常用英語單詞TRUE(真)和FALSE(假)來表示。8位二進制數（BOOL）組成一個字節（BYTE），其中第0位為最低位（LSB），第七位為最高位（MSB）兩個字節組成一個字（WORD），兩個字組成一個雙字（DWORD）。4.2相關知識

4.2.1數據格式與基本數據類型2.基本數據類型2）算術數據類型

整數（INT或Integer）是16位有符號數，整數的最高位是符號位（0表示正，1表示負）。取值范圍：–32768～32767。負數用補碼來表示。

雙整數（DINT或DoubleInteger）為32位有符號數，其最高位是符號位（0表示正，1表示負），和16位整數一樣可以用于整數運算。

32位浮點數又稱為實數（Real），是含有小數點的數。例如，模擬量的輸入和輸出值。用浮點數處理這些數據需要進行浮點數和整數之間的轉換。4.2.2CPU的存儲區S7CPU存儲區包括3個基本區域:1.裝載存儲區2.工作存儲區RAM3.系統存儲區。還有一定數量的臨時本地數據存儲器或稱L堆棧。系統存儲區:由于系統賦予的功能不同，構成了各種內部器件，它們分別稱為輸入繼電器I（又稱過程映像輸入區或輸入映像寄存器）和輸出繼電器Q（又稱過程映像輸出區或輸出映像寄存器）。還有定時器T、計數器C和位存儲器M（又稱中間繼電器）等都有對應的存儲區。系統存儲區:（1）輸入繼電器I

輸入繼電器每一位對應一個數字量輸入模塊的輸入點，在每個掃描周期的開始，CPU對輸入點采樣，并將采樣值存入過程映像輸入區中。CPU在本掃描周期中不改變過程映像輸入區的值，要到下一個掃描周期輸入處理掃描階段進行更新。

輸入繼電器I的作用是接收來自現場的控制按鈕、行程開關及各種傳感器等輸入信號。通過輸入繼電器I，將PLC的存儲系統中與外部輸入端子(輸入點)建立起明確對應的連接關系，它的每1位對應1個數字量輸入模塊的輸入端子。輸入繼電器的狀態（“1”或者“0”）是在每個掃描周期的輸入采樣階段接收到的由現場送來的輸入信號的狀態（接通或斷開）。由于S7-300的輸入繼電器I是以字節為單位的寄存器，CPU一般按“字節.位”的編址方式來讀取一個輸入繼電器的狀態，也可以按字節（8位）來讀取相鄰一組8個輸入個繼電器的狀態、或者按字（2個字節、16位）及按雙字（4個字節、32位）來讀取相鄰16個或32個輸入繼電器的狀態。實際可使用的輸入繼電器的數量取決于CPU模塊的型號及數字量輸入模塊的配置。4.2.2CPU的存儲區系統存儲區:（2）輸出繼電器Q

輸出繼電器Q的每一位對應一個數字量模塊的輸出點，在掃描周期的末尾，CPU將輸出繼電器Q的數據傳送給輸出模塊，再由后者驅動外部負載。

通過輸出繼電器，將PLC的存儲系統與外部輸出端子(輸出點)建立起明確對應的連接關系。S7-300的輸出繼電器也是以字節為單位的寄存器，它的每1位對應1個數字量輸出點，一般采用“字節.位”的編址方法。也可以按字節（8位）來讀取相鄰一組8輸出個繼電器的狀態、或者按字（2個字節、16位）及按雙字（4個字節、32位）來讀取相鄰16個或32個輸出繼電器的狀態。輸出繼電器的狀態可以由輸入繼電器的觸點、其它內部器件的觸點以及它自己的觸點來驅動，即它完全是由編程的方式決定其狀態。輸出繼電器僅有一個實際的常開接點與輸出接線端子相連，用來接通負載。這個常開接點可以是有觸點的(繼電器輸出型)，或者是無觸點的(晶體管輸出型或雙向晶閘管輸出型)。實際可使用的輸出繼電器的數量取決于CPU模塊的型號及數字量輸出模塊的配置。4.2.2CPU的存儲區系統存儲區:（3）位存儲器M

用來保存控制繼電器的中間操作狀態或其他控制信息。

在邏輯運算中，經常需要一些輔助繼電器，它的功能與傳統的繼電器控制線路中的中間繼電器相同。輔助繼電器與外部沒有任何聯系，不可能直接驅動任何負載。每個輔助繼電器對應著位存儲區的一個基本單元，它可以由所有的編程元件的觸點(當然包括它自己的觸點)來驅動。它的狀態同樣可以無限制的使用。借助于輔助繼電器的編程，可使輸入輸出之間建立復雜的邏輯關系和聯鎖關系，以滿足不同的控制要求。在S7-300中，有時也稱輔助繼電器為位存儲區的內部標志位（Marker），所以輔助繼電器一般以位為單位使用，采用“字節.位”的編址方式，每1位相當1個中間繼電器，S7-300的輔助繼電器的數量為2048個（256Byte，2048bit）。輔助繼電器也可以字節、字、雙字為單位，作存儲數據用。4.2.2CPU的存儲區系統存儲區:

（4）定時器T(共5種)

定時器是PLC的重要編程元件，它的作用與繼電器控制線路中的時間繼電器基本相似，用于實現或監控時間序列。定時器是由位和字組成的復合存儲單元，定時器的觸點狀態用位存儲單元表示，字存儲單元用于存儲定時器的定時時間值。

S7-300提供了5種形式的定時器：

①脈沖定時器SP；②擴展定時器SE；③接通延時定時器SD；

④保持型接通延時定時器SS；⑤關斷延時定時器SF。

S7-300的定時時間由時基和定時值組成，定時時間等于時基與定時值（1～999）的乘積，當定時器運行時，當前值不斷減1，直至減到0，減到0表示定時時間到，定時器的觸點將動作。

4.2.2CPU的存儲區

系統存儲區:

（5）計數器C(共3種)

S7中的計數器用于對RLO的正跳沿計數。計數器也是由位存儲器與字存儲器組成的復合單元，計數器的觸點狀態用位存儲單元表示，字存儲單元用于存儲計數器的當前計數值。計數范圍為1～999。

計數器的計數方式有3種，遞增計數、遞減計數和增/減計數。遞增計數是從0（或預置的初始值）開始。當計數器的計數值達到上限999時，停止累加。遞減計數是從預置的初始值開始，當計數器的計數值減到0時，將不再減少。

在對計數器設定預置值時，累加器1低字中的內容（預置值）作為計數器的初始值被裝入計數器的字存儲器中，計數器中的計數值，是在初始值的基礎上進行增加或減少。4.2.2CPU的存儲區

尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱和地址編號。下面是直接尋址的四種形式。

1.位尋址

2.字節尋址

3.字尋址

4.雙字尋址4.2.3直接尋址4.2.4STEP7中的塊1.組織塊（OB）2.功能（FC）3.功能塊（FB）4.數據塊(DB)5.系統功能（SFC）和系統功能塊（SFB）6.系統數據塊（SDB）4.2.5STEP7的程序結構

用STEP7編寫PLC的控制程序，可以選擇3種程序結構：線性編程，分部編程和結構化編程。

在啟動完成后，CPU不斷循環調用組織塊OB1，OB1是用戶程序的主程序，它可以調用別的程序塊。4.2.5STEP7的程序結構）1．線性編程

線性編程就是將用戶程序連續放置在一個循環程序塊OB1中，塊中的程序按線性或者順序執行每條指令。CPU反復執行OB1來實現自動化任務。這種程序具有簡單、直接的結構。事實上所有的程序都可以用線性編程來編寫，由于所有的指令都放置在一個OB1內，其軟件的管理功能非常簡單。這種編程方法適用于由一個人來編寫小型控制程序。4.2.5STEP7的程序結構2．分部編程（分塊編程）

分部編程是將一項控制任務分解成若干個獨立的子任務，每個子任務由一個功能FC完成，而這些功能的運行是靠組織塊OB1內的指令來調用的。在進行分部程序設計時，既無數據交換，也無重復利用的代碼。分部編程效率比線性編程有所提高，程序測試也較為方便，對程序員的要求也不太高，對不太復雜的程序可以考慮這種結構。這種編程方法允許多個設計人員同時編程，而不必考慮因設計同一內容可能出現的沖突4.2.5STEP7的程序結構3.結構化編程

結構化編程是指對系統中控制過程和控制要求相近或類似的功能進行分類，編寫通用的指令模塊（FB或FC），通過向這些指令模塊以參數形式提供有關信息，使得結構化程序可以重復調用這些通用的指令模塊。

結構化編程的特點是每個塊在OB1中可能會被多次調用，完成具有相同工藝要求的不同控制對象，這種結構簡化程序設計過程，減小代碼長度、提高編程效率，比較適合于較復雜自動化控制任務的設計。4.3項目解決步驟步驟1.在理解的基礎上，敘述數制并舉例說明。步驟2.能寫出基本數據類型并舉例說明。步驟3.講述S7-CPU的存儲區的組成部分，并把S7-CPU存儲區示意圖畫出來。步驟4.講述輸入繼電器和輸出繼電器的含義。步驟5.寫出直接尋址的四種形式。步驟6.講述STEP7的程序結構類型及特點。步驟7.講述S7-300的系統存儲器的分類。步驟8.講述STEP7中邏輯塊和數據塊的含義。步驟9.講述功能塊FB和功能FC的區別。步驟10.操作插入功能、功能塊及各種組織塊。謝謝!項目5電動機啟停PLC控制5.1項目要求

電動機啟停PLC控制：當按下啟動按鈕SB1，中間繼電器（線圈電壓為直流24V，觸點電壓為交流380V）KA的線圈得電，KA的常開觸點閉合，使得電動機交流接觸器KM線圈得電，KM主觸點閉合，電動機M啟動運行；當按下停止按鈕SB2，中間繼電器KA線圈失電，KA常開觸點斷開，使得電動機交流接觸器KM線圈失電，KM主觸點斷開，電動機M停止運行。如圖5-1。圖5-1電動機啟停PLC控制示意圖5.2學習目標（1）靈活掌握常開、常閉觸點及輸出線圈的使用并能用它們編寫電動機啟停PLC控制程序。（2）掌握PLC工作原理并能敘述。（3）靈活掌握PLCSIM仿真軟件下載和調試并能夠針對本書項目5進行下載和調試。（4）靈活掌握程序的狀態監控并能夠針對本書項目5程序進行狀態監控。（5）掌握真實S7-300PLC的PC適配器下載與上傳并能夠操作完成。5.3相關知識

5.3.1常開觸點

又稱動合觸點，其符號為：

常開觸點對應的位地址存儲器單元是“1”狀態時，常開觸點取對應位地址存儲單元的原狀態，該常開觸點閉合。

常開觸點對應的位地址存儲器單元是“0”狀態時，常開觸點取對應位地址存儲單元位的原狀態，該常開觸點斷開。

觸點指令放在線圈的左邊（是布爾型，只有兩種狀態）。

位地址的存儲單元可以是輸入繼電器I、輸出繼電器Q、位存儲器M等。

特別強調：梯形圖程序常開觸點個數無限制。

5.3.2常閉觸點

又稱動斷觸點，其符號為：

常閉觸點對應的位地址存儲器單元是“1”狀態時，常閉觸點取對應位地址存儲單元“1”的反狀態，該常閉觸點斷開。

常閉觸點對應的位地址存儲器單元是“0”狀態時，常閉觸點取對應位地址存儲單元“0”的反狀態，該常閉觸點閉合。

觸點指令放在線圈的左邊（布爾型，只有兩種狀態）。

位地址的存儲單元可以是輸入繼電器I、輸出繼電器Q、位存儲器M等。

特別強調：梯形圖程序常閉觸點個數無限制。5.3.3輸出線圈

輸出線圈又稱輸出指令（邏輯串輸出指令），其符號為

。

程序中驅動輸出線圈的觸點接通時，線圈“得電”，這個“電”是“概念電流”或者“能流”，而不是真正的物理電流。位地址的線圈“得電”，該位地址的存儲單元位是“1”。位地址的對應輸出線圈“斷電”，該位地址的存儲單元是“0”。輸出線圈屬于布爾型，只有兩種狀態。

輸出線圈應放在梯形圖的最右邊。

位地址的存儲單元可以是輸出繼電器Q、位存儲器M等。

特別強調：避免雙線圈輸出，所謂雙線圈輸出是指在程序中同一個地址的輸出線圈出現2次或者2次以上。另外，程序中不能出現輸入繼電器I的線圈。5.3.4PLC的基本工作原理1.PLC控制系統的等效工作電路

PLC控制系統等效工作電路如下圖5-2所示，由輸入部分、內部控制電路、輸出部分組成。輸入部分就是采集輸入信號，輸出部分就是系統的執行部件，這兩部分與繼電器控制電路相同，內部控制電路是通過編程的方法實現控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。2.PLC的掃描工作過程1．公共處理掃描階段2．輸入采樣掃描階段

3．執行用戶程序掃描階段4．輸出刷新掃描階段

STEP7提供了各種用于調試程序的工具，程序的狀態監視工具的使用。

通過LAD/STL/FBD程序編輯器中的程序狀態監視工具可以對程序進行監測和調試（模擬調試和聯機調試）。

按左鍵單擊工具欄眼鏡模樣的按鈕，可以進入程序監視狀態，不同的編程語言，程序監視界面是不同的。5.3.5程序的狀態監控注意：程序在仿真調試時滿足要求之后，關閉仿真器。本書用PC適配器（PCAdapter）COM口的下載線，一端連接計算機的COM接口，另一端連接PLC的MPI接口。斷電連接完成后，送電。步驟1.硬件組態下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載步驟2.SIMATIC300（1）站點下載5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載用心熟讀項目5電動機啟?？刂埔?，找出輸入和輸出信號器件，輸入信號器件一般是各種控制按鈕、行程開關、傳感器、保護器件等。輸出信號器件一般是各種信號燈、指示燈、接觸器線圈、電磁閥線圈和繼電器線圈等。步驟1．輸入\輸出信號器件分析輸入：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2。輸出：電動機繼電器KA線圈。步驟2．硬件與軟件配置步驟3．PLC硬件安裝（參見項目2）步驟4．硬件組態（參見項目3）根據實際使用的PLC配置情況進行硬件組態。5.4項目解決步驟步驟5．I/O地址分配步驟5．I/O地址分配步驟6．畫出接線圖輸入模塊SM321和輸出模塊SM322前連接器的接線端子共20針，編號從1到20。SM322只畫出編號從1到10。步驟7.編寫啟停控制程序下面將通過STEP7軟件來輸入程序：通過STEP7軟件來完成輸入程序

步驟8.用S7-PLCSIM和程序狀態監控調試程序

（1）調試電機啟動運行。

調試電動機啟動運行。用鼠標左鍵模擬啟動按鈕SB1按下，在仿真器I0.0小方框上單擊兩下（單擊一下I0.0小方框，出現“√”，表示I0.0為“1”；再單擊一下I0.0小方框，“√”消失，表示I0.0為“0”）。單擊兩下使得I0.0狀態變化為“0”→“1”→“0”，是用鼠標模擬按鈕按下再釋放過程，電動機啟停程序執行后，仿真器上Q4.0顯示“√”，即Q4.0為“1”，表示Q4.0有輸出，電動機啟動運行。（2）調試停止電機運行。

調試停止電動機運行。用鼠標左鍵模擬按下停止按鈕SB2，在仿真器I0.1小方框上單擊兩下（單擊一下I0.1小方框，出現“√”，表示I0.1為“1”；再單擊一下I0.1小方框，“√”消失，表示I0.1為“0”）。單擊兩下使得I0.1狀態變化為“0”→“1”→“0”，電動機啟停程序執行后，仿真器上Q4.0的“√”消失，即Q4.0為“0”，表示Q4.0無輸出，電動機停止。

步驟9.聯機調試（1）全部斷電情況下，根據電動機啟停PLC控制接線圖正確接線，下載線連接正確。將PLC調為RUN模式。（2）整個系統送電，打開STEP7軟件，將程序輸入到編程器中，仿真器要處于關閉狀態。注意：在S7-PLCSIM軟件打開的情況下，所有下載/監控/上傳的操作，都是針對S7-PLCSIM進行的，與真實PLC無關。如果此時想要編程器與真實PLC建立連接，完成程序下載/上傳/監控等操作，應先把S7-PLCSIM關閉。（3）首先進行硬件組態下載，下載成功后，再進行SIMATIC300(1)站點下載（參見5.3.6真實S7-300PLC的PC適配器下載）。（4）按下啟動按鈕SB1，電動機啟動運行，按下停止按鈕SB2，電動機停止。由此可見在聯機調試情況下，程序滿足要求，聯機調試成功。如果不能滿足要求，檢查原因，修改程序，重新調試，直到滿足要求為止。謝謝!項目6電機正反轉PLC控制

按下正轉啟動按鈕SB1，正轉繼電器KA1線圈得電，繼電器KA1常開觸點接通，使得電動機正轉接觸器KM1線圈接通得電，接觸器KM1主觸點接通，電動機正轉啟動，按下停止按鈕SB3，正轉繼電器KA1線圈失電，KA1常開觸點斷開使電動機正轉接觸器KM1線圈失電，接觸器KM1主觸點斷開，電動機停止轉動。按下反轉啟動按鈕SB2，反轉繼電器KA2線圈得電，KA2常開觸點接通，使得電動機反轉接觸器KM2線圈接通得電，KM2接觸器主觸點接通，電動機反轉啟動，按下停止按鈕SB3，反轉繼電器KA2線圈失電，KA2常開觸點斷開，使得電動機反轉接觸器KM2線圈失電，KM2接觸器主觸點斷開，電動機停止。如下圖6-1所示。6.1項目要求圖6-1正反轉PLC控制示意圖6.2學習目標（1）掌握置位/復位指令使用方法并能用它們編寫正反轉程序。（2）加深理解PLC的基本工作原理并能獨立講述。（3）掌握PLCSIM中使用符號地址的方法并把它用在本書項目6中。（4）掌握用變量表監控與調試程序的方法并把它用在本書項目6中。（5）掌握跳變沿指令使用并用它編寫電動機啟停程序。（6）鞏固學習者對仿真軟件與程序狀態監控的理解與使用并完成本項目習題。6.3項目解決步驟02步驟1．輸入/輸出信號器件分析輸入：正轉啟動按鈕SB1、停止按鈕SB3、反轉啟動按鈕SB2。輸出：電動機正轉繼電器KA1線圈、電動機反轉繼電器KA2線圈。步驟2．硬件和軟件配置步驟3．PLC硬件安裝（參見項目2）步驟4．硬件組態（參見項目3）步驟5．輸入/輸出地址分配表步驟6．畫出接線圖在STEP7的程序設計過程中，為了增加程序的可讀性，可以建立符號表。在SIMATIC管理器界面→單擊“選項”按鈕→單擊“符號表”→單擊“保存”按鈕。如圖6-3所示。步驟7．建立符號表步驟8．編寫正反轉控制程序6.4相關知識6.4.1在PLCSIM中使用符號地址6.4.2用變量表監控調試程序6.4.3置位與復位指令6.4.4觸發器6.4.5跳變沿檢測指令。步驟9．仿真調試程序步驟10．聯機調試（參考項目5聯機調試）6.5項目解決方法拓展1．應用觸發器編寫正反轉控制程序6.5項目解決方法拓展2.用置位、復位指令編寫正反轉程序謝謝!項目7小車自動往復運動PLC控制7.1項目要求

小車由交流電動機驅動，改變電動機的旋轉方向（正反轉）就可以改變小車的運動方向。按下啟動按鈕SB1后，小車向左運行，碰到左限位行程開關SQ1，發出停止信號，停止左行，同時發出啟動右行信號，小車右行，碰到右限位行程開關SQ2，發出停止信號，停止右行，同時發出啟動左行信號，小車左行，重復上述往復運動過程。按下停止按鈕，小車停止。小車電動機以熱繼電器FR為過載保護，使電動機免受長期過載之危害，即電流超過電動機額定電流一定倍數時，其FR動斷觸頭應能在一定時間內斷開，達到停止電動機的目的。故障排除后，FR熱繼電器由人工進行復位。小車運行過程如圖7-1所示。圖7-1小車往復運動7.2學習目標（1）鞏固觸發器、置位/復位指令和輸出線圈應用能力。（2）掌握行程控制類編程方法并能獨立把小車往復運動PLC控制程序編寫出來。（3）掌握電動機過載保護FR常閉觸點在編程中的應用并能將如何應用講述清楚。（4）提高編程及調試能力。7.3項目解決步驟步驟1．輸入/輸出信號器件分析說明：常開觸點又稱動合觸點，常閉觸點又稱動斷觸點。輸入：啟動按鈕SB1（動合觸點）；停止按鈕SB2（動合觸點）；左限位行程開關SQ1（動合觸點）；右限位行程開關SQ2（動合觸點）；熱繼電器FR（動斷觸點）。輸出：左行繼電器KA1線圈；右行繼電器KA2線圈。步驟2．硬件和軟件配置步驟3．PLC硬件安裝（參見項目2）步驟4．硬件組態（參見項目3）步驟5．輸入/輸出地址分配表步驟6．畫出接線圖步驟7．建立符號表步驟8．編寫小車控制程序步驟9.模擬調試程序模擬熱繼電器FR使用常閉觸點，在仿真器I0.4單擊一下，使得I0.4為“1”。模擬啟動按鈕SB1按下，在仿真器I0.0上單擊兩下，梯形圖左行接觸器線圈Q4.0“得電”，仿真器Q4.0上顯示為“1”，表示小車左行。模擬碰到左極限行程開關SQ1（常開觸點），在仿真器I0.2上單擊一下，自動停止左行。自動啟動小車右行。碰到右極限行程開關SQ2，自動停止小車右行。自動啟動小車左行。當小車過載時，模擬熱繼電器FR常閉觸點斷開，在仿真器I0.4上單擊一下，輸入繼電器的存儲單元位I0.4為“0”，常開觸點I0.4斷開，Q4.0為“0”，表示停止電機左行。步驟10.聯機調試（參考項目5）7.4解決方法拓展1.用觸發器編寫小車自動往復運動程序7.4解決方法拓展2.用置位和復位指令編寫小車往復運動程序項目8三相異步電動機星—三角形降壓啟動PLC控制

當按下啟動按鈕SB1后，電源繼電器KA1線圈和星形繼電器KA2線圈得電，使得KA1和KA2常開觸點閉合接通，電源接觸器KM1線圈和星形接觸器KM2線圈得電，KM1和KM2的主觸點接通，電動機M星形降壓啟動。電動機M星形運行10秒后，星形繼電器KA2線圈失電，KA2常開觸點斷開，星形接觸器KM2線圈失電，KM2主觸點斷開。三角形繼電器KA3線圈得電，使得KA3常開觸點閉合接通，三角形接觸器KM3線圈得電，KM3主觸點接通，電動機M以三角形連接全壓運行。當按下停止按鈕SB2后，電動機M停止轉動。如果轉動的電動機過載，熱繼電器FR常閉觸點斷開后，電動機M因過載保護而停止。如圖8-1所示。

8.1項目要求8.2學習目標（1）掌握定時器指令應用并能用它編寫書后習題程序。（2）掌握電動機星—三角形降壓啟動PLC控制原理并能獨立敘述出來。（3）鞏固FR（常閉觸點）應用。（4）鞏固并提高用仿真軟件進行程序調試的能力。（5）鞏固聯機調試能力。8.3相關知識

8.3.1定時器指令

S7-300有5種定時器，每種定時器在梯形圖中又有兩種表示方法，一種是線圈形式，另一種是功能框形式。

五種定時器分別是：脈沖定時器（SP）、擴展脈沖定時器（SE）、接通延時定時器（SD）、保持型接通延時定時器（SS）、斷開延時定時器（SF）。用戶使用的定時器字由表示時間值（0到999）的3位BCD碼（第0位到第11位）和時間基準組成。

時間定時范圍：0S到2H46M30S（0s～9990s）。

定時器字的第12位和第13位用來作為時間基準，二進制數00、01、10和11對應的時間基準分別為10ms、100ms、1s和10s。實際的定時時間等于時間值乘以時間基準值。

定時器預置值的表示方法：在梯形圖中使用“S5T#aHbMcSdMS”格式的時間值，a、b、c、d分別是小時、分、秒和毫秒的值。也可以以秒為單位輸入，如輸入時間預置值“S5T#130S”后按回車鍵確認，將自動轉換成“S5T#2M10S”。

在學習定時器指令時，重點應放在指令的使用上，還可以按下鍵盤F1按鍵，通過在線幫助來學習指令應用。有的指令不常用，不熟悉也沒有關系，在需要用它們時，可以通過指令的在線幫助來學習。五種定時器功能框圖：五種定時器功能框圖端子功能：五種定時器線圈形式：五種定時器線圈形式參數：8.3.2接通延時定時器接通延時定時器線圈形式：接通延時定時器線圈形式應用：步驟1．輸入/輸出信號器件分析輸入：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、熱繼電器FR。輸出：電源繼電器KA1線圈、星形繼電器KA2線圈、三角形繼電器KA3線圈。步驟2．硬件和軟件配置硬件：步驟3．PLC硬件安裝（參見項目2）步驟4．硬件組態（參見項目3）步驟5．輸入/輸出信號器件地址分配8.4項目解決步驟步驟6．畫出接線圖8.4項目解決步驟步驟7．建立符號表8.4項目解決步驟步驟8．編寫三相異步電動機星—三角形降壓啟動PLC控制程序步驟9．仿真調試程序步驟10．聯機調試（參考項目5聯機調試）

確保連線正確的情況下，下載硬件組態和程序等到真實PLC中（參見5.3.6真實S7-300PLC適配器下載）。

當按下啟動按鈕SB1后，電動機M星形降壓啟動，運行10秒后，以三角形連接全壓運行。按下停止按鈕SB2后，電動機M停止轉動。如果電動機轉動時過載，熱繼電器觸點FR（常閉觸點）斷開，電動機M因過載保護而停止。滿足要求，調試成功。如果不能滿足要求，檢查原因，修改程序，重新調試，直到滿足要求為止。8.5項目解決方法拓展用觸發器編寫星—三角形降壓啟動PLC控制程序謝謝!項目9四節傳送帶PLC控制

有一個由四節傳送帶組成的自動化傳送系統，分別用四臺電動機帶動，每臺電動機均有過載保護。項目要求如下：（1）按下啟動按鈕SB1，啟動時首先啟動最末一節傳送帶電動機M4，經過4秒延時，再啟動電動機M3，再過4秒后，啟動電動機M2，再過4秒后啟動電動機M1，這種啟動方式叫“逆序啟動”。（2）按下停止按鈕SB2，先停止最前一節傳送帶電動機M1，待物料運送完畢后再停止傳送帶電動機M2。這里為調試方便設定物料運送完畢時間為2秒，實際應用時可自行更改。再過2秒后停止M3，再過2秒后停止M4，這種停止方式叫“順序停止”。（3）當某節傳送帶電動機發生過載時，該電動機及其前面的電動機立即停止，而該電動機以后的電動機待運完物料后才停止。例如，M2過載，M1、M2立即停，經過2秒延時后，M3停，再過2秒，M4停。9.1項目要求

9.2學習目標（1）理解傳送帶逆序啟動與順序停止原理并能獨立敘述。（2）靈活使用定時器并理解梯形圖與繼電接觸器控制電路的異同并能獨立講述。（3）掌握位存儲器應用并能用其編寫程序。（4）掌握順序控制編程思路并能舉一反三。（5）提高編程與調試程序能力。9.3相關知識：梯形圖與繼電接觸器控制電路的比較（1）梯形圖中大都沿用繼電接觸器控制電路元件名稱。（2）組成器件不同，繼電接觸器控制電路由真正的繼電器組成，梯形圖由所謂“軟繼電器”組成。（3）觸點數量不同，繼電接觸器控制電路中的繼電器觸點為有限個，梯形圖中，“軟繼電器”觸點數是任意多個，而且不會磨損，因此，梯形圖設計中，不需要考慮觸點數量，這給設計者帶來很大方便。（4）編程方式不同，繼電接觸器控制電路中，其程序已包含在電路中，功能專一、不靈活；而梯形圖的設計和編程靈活多變。（5）電氣控制電路左右母線為電源線，中間各支路都加有電壓，當支路接通時，有電流流過支路上的觸點與線圈。而梯形圖的左右母線是一種界限線，并未加電壓，梯形圖中的支路（邏輯行）接通時，并沒有電流流動，而只有所謂的“能流”流過，這是一種為了分析方便而定義的假想電流。梯形圖中的假想電流在圖中只能進行單方向的流動，即只能從左向右流動。（6）繼電接觸器電路中各支路是同時加上電壓并行工作的，各繼電器該吸合的都應吸合，不該吸合的繼電器都因條件限制不能吸合。而PLC是采用循環掃描方式工作的，梯形圖中各元件是按掃描順序依次執行的，是一種串行處理方式。由于掃描時間很短（一般不過幾十毫秒），所以控制效果同電氣控制電路是基本相同的。但在設計梯形圖時，對這種并行處理與串行處理的差別有時應予以注意，特別是那些在程序執行階段還要隨時對輸入、輸出狀態存儲器進行刷新操作的PLC，不要因為對串行處理這一特點考慮不夠而引起偶然的誤操作。9.4項目解決步驟輸入：啟動按鈕SB1（常開觸點）；停止按鈕SB2（常開觸點）；M1過載熱繼電器FR1（常閉觸點）；M2過載熱繼電器FR2（常閉觸點）；M3過載熱繼電器FR3（常閉觸點）；M4過載熱繼電器FR4（常閉觸點）。輸出：M1繼電器KA1線圈；M2繼電器KA2線圈；M3繼電器KA3線圈；M4繼電器KA4線圈。步驟2．硬件和軟件配置步驟3．PLC硬件安裝步驟4．硬件組態（參見項目3）步驟5．輸入/輸出地址分配步驟1.輸入信號和輸出信號器件分析步驟6．畫出接線圖步驟7．建立符號表

步驟8．編寫程序步驟9．仿真器調試程序步驟10．聯機調試（參考項目5聯機調試）謝謝!項目10液體混合PLC控制

本裝置為兩種液體混合的模擬裝置，SL1、SL2、SL3為液面傳感器，液體A閥門、液體B閥門與混合液閥門分別由電磁閥YV1、YV2、YV3控制，M為攪勻電動機，液體混合控制的示意圖如圖10-1所示。項目要求如下：（1）初始狀態：裝置投入運行時，容器空，液體A閥門、液體B閥門與混合液閥門關閉。（2）按下啟動按鈕SB1，裝置就開始按下列約定的規律運行：液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面淹沒SL2時，SL2接通，關閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面淹沒SL1時，關閉液體B閥門，攪勻電動機開始攪勻。攪勻電動機工作6秒后停止攪動，混合液閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變為斷開，再過2秒后，容器液體放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。（3）停止操作：按下停止按鈕SB2后，只有在當前的混合液排放完畢后，才停止工作。停在初始狀態上。（4）緊急停止操作：當遇到緊急情況時，按下緊急停止按鈕SB3，系統停止工作。（5）液體未淹沒SL1、SL2、SL3時，傳感器是斷開狀態，液體淹沒傳感器時，傳感器是閉合狀態。10.1項目要求10學習目標（1）掌握液體混合的原理并能簡要敘述出來。（2）進一步鞏固跳變沿指令的應用。（3）鞏固定時器指令和位存儲器的應用并能靈活地用它們編程。（4）掌握不帶參數FC分部式編程。（5）提高編程與調試能力。10.3項目解決步驟步驟1．輸入/輸出信號器件分析輸入：啟動按鈕SB1（常開觸點）；停止按鈕SB2（常開觸點）；液面傳感器SL1（常開觸點）；液面傳感器SL2（常開觸點）；液面傳感器SL3（常開觸點）；緊急停止按鈕SB3（常閉觸點）。輸出：液體A電磁閥YV1線圈；液體B電磁閥YV2線圈；混合液電磁閥YV3線圈；攪勻電動機繼電器KA線圈。步驟2．硬件和軟件配置10.3項目解決步驟步驟3．PLC硬件安裝（參見項目2）步驟4．硬件組態（參見項目3）步驟5．輸入信號/輸出地址分配步驟6．畫出接線圖

步驟7．建立符號表

步驟8．編寫液體混合控制程序步驟9．在PLCSIM仿真器中使用符號地址調試程序步驟10．聯機調試

不帶參數功能FC的使用（分部式編程）

將項目10任務要求視為自動控制，增加手動控制，四個手動開關分別可以打開與關閉液體A電磁閥、液體B電磁閥、混合液電磁閥及啟動與停止電機。通過切換開關來完成手動控制與自動控制切換。10.4知識拓展謝謝!項目11WinCC監控及兩地控制

電機啟?，F場控制及WinCC監控（A地點與B地點都能控制，即兩地控制），參見示意圖11-1。通過按下現場啟動按鈕可以啟動現場電機，也能通過畫面中電機圖形顏色變化監視電機的啟動運行狀態。按下現場停止按鈕可以停止現場電機的運行，也能通過畫面中電機圖形顏色變化監視電機的停止狀態，相關顏色變化效果見電子課件。

通過鼠標操作，在畫面上按下啟動按鈕，能啟動現場電機，也能通過畫面中電機圖形顏色變化顯示電機的啟動運行狀態。通過鼠標操作，在畫面上按下停止按鈕，能停止現場電機的運行，也能通過畫面中電機圖形顏色變化顯示電機的停止狀態。

注：PLC輸出模塊為DO16*DC24V/0.5A，輸出端子可連接交流接觸器KM線圈，（此線圈連接DC24V電源）也可以連接中間繼電器KA線圈（此線圈連接DC24V電源），然后KA常開觸點連接交流接觸器KM線圈（此線圈連接AC380V電源），本項目選擇前一種。11.1項目要求11.2學習目標（1）了解WinCC功能。（2）掌握WinCC組態過程并能獨立進行操作。（3）掌握WinCC監控及調試方法并能夠完成課后習題。（4）掌握兩地控制的含義并能獨立講述。（5）掌握兩地控制的聯機調試方法并能獨立進行操作。11.3相關知識

11.3.1WinCC簡介

WinCC是基于PC的系統監控軟件，WinCC具有控制自動化過程的強大功能和極高性能價格比的SCADA（監視控制與數據采集）級的操作監視系統。WinCC的一大顯著特性就是全面開放，通過它很容易將標準的用戶程序結合起來，建立人機界面（HMI），精確地滿足生產實際要求。通過系統集成，可將WinCC作為其系統擴展的基礎，通過開放接口開發自己的應用軟件。WinCC是進行廉價和快速組態的HMI系統，從其他方面看，它是可以無限延伸的系統平臺。WinCC的模塊性和靈活性為規劃和執行自動化任務提供了全新的可能。11.3.2WinCC主要功能1．WinCC資源管理器2．圖形編輯器3．用戶管理器：用戶及其