第7章 S7-300和S7-400 PLC系统配置与编程.ppt

电气控制与PLC应用（第七章）,主编陈建明副主编巫付专朱晓东熊军华,第7章S7-300和S7-400PLC系统配置与编程,熟悉S7-300/400系统的结构了解S7-300与S7-400PLC的各种模块的功能和特点掌握STEP7编程软件的基本知识和使用方法,学习目标,教学内容7.1S7-300PLC和S7-400PLC的系统配置7.2S7-300和S7-400的指令系统7.3S7-300和S7-400应用系统的编程,第7章S7-300和S7-400PLC系统配置与编程,7.1S7-300PLC和S7-400PLC的系统配置,返回,S7-300PLC，它的组成部件主要有以下几个部分,7.1.1S7-300PLC的基本组成,中央处理单元（CPU）；负载电源模块（PS）；信号模块（SM）；功能模块（FM）；通信处理器（CP）；接口模块（IM）；导轨（RACK）及其它外部设备。,7.1.2特点S7-300PLC的结构及功能,S7-300PLC的结构及总线连接器如下图所示,,返回,7.1.2特点S7-300PLC的结构及功能,S7-300PLC具有以下特点,循环周期短，处理速度高；指令集功能强大，可用于复杂功能；人机界面（HMI）被集成在S7-300操作系统内，因此人机对话的编程要求大大减少；CPU的智能化诊断系统连续不断的监控系统的运行；系统允许设置多种级别的保护口令，可有效防止用户程序在未经允许的情况下被复制或修改。,7.1.3S7-300的系统配置,S7-300PLC由各种模块和导轨组成机架,中央机架（CR）；中央机架必须安装有CPU模块，S7-300PLC需要提供DC24V直流工作电源，可以选用电源模块，也可以通过外部DC24V电源供电。扩展机架（ER）。中央机架与扩展机架之间的连接，需要接口模块的参与。接口模块总是成对使用的，在中央机架和扩展机架上各需安装一块接口模块。,返回,7.1.4S7-300的CPU模块,存储器,装载存储器（loadmemory）；工作存储器workmemory；系统存储器（systemmemory）；存储器卡MMC（MicroMemoryCard）。,返回,7.1.4S7-300的CPU模块,S7-300有多种不同型号的CPU模块，这些CPU按性能等级划分，几乎涵盖了各种应用范围。从目前的情况来看，大体有4个系列,标准型CPU系列；集成型CPU系列；紧凑型CPU系列；故障安全型CPU系列。,7.1.5S7-300的数字量模块,S7-300的数字量模块基本为三大类,SM321数字量输入模块；SM322数字量输出模块；SM323数字量输入/输出模块。,返回,7.1.6S7-300的模拟量模块,S7-300的模拟量输入/输出模块包括,SM331模拟量输入（AI）系列；SM332模拟量输出（AO）系列；SM334模拟量输入/输出（AI/AO）系列。,返回,7.1.7S7-300的电源模块（PS）,PS307电源模块有2A、5A10A三种规格，将输入的单相交流电压（120/230V，50/60Hz）转变为直流24V提供给S7-300PLC使用，同时也可作为负载电源，通过I/O模块向使用24VDC的负载（如传感器、执行机构等）供电。PS307电源模块的输入与输出之间有可靠的隔离。如果正常输出额定电压24V，面板上的绿色LED等点亮；如果输出电路过载，LED灯闪烁，输出电压下降；如果输出短路，则输出电压为零，LED灯灭，短路故障解除后自动恢复。,返回,7.1.8S7-300的I/O编址,数字量I/O地址的确定,S7-300的数字I/O地址由地址标识符、地址的字节部分和位部分组成，地址标识符I表示输入，Q表示输出，例如I0.7是一个输入数字量的地址，表示0号字节的第7位。S7-300对各个I/O点的编址是依据其所属模块的安装位置决定的，依据规定，各种信号模块应安装在4号至11号槽位。因此，CPU从4号槽位开始为I/O模块分配地址，每个槽位所占用的I/O地址是系统默认的，以字节为单位。,返回,7.1.8S7-300的I/O编址,模拟量I/O地址的确定,S7-300对各个机架上槽位的模拟I/O默认地址。在SM区（4～11号槽位）的每个槽位上，CPU为每个模拟量模块分配了16个字节的地址，允许最多8路模拟I/O，每个模拟量I/O的地址都是用1个字来表示的。实际使用时是根据具体的模块来确定实际的地址范围的，例如0号机架的4号槽位，如果安装的是两通道模拟输入I/O，则实际用到的地址是IW256、IW258。,7.1.9S7-400系统简介,S7-400是具有中高性能的PLC，采用模块化无风扇设计，扩展能力和通讯能力很强，适用于对高可靠性要求很高的大型复杂的控制系统。S7-400系统由以下组件组成背板、电源模块（PS）、S7-400CPU、信号模块（SM）、通讯处理器（CP）、功能模块（FM）等。S7-400对模块数量限制的上限远远大于S7-300，因而有极强的扩展能力。信号模块的更换可以热插拔，而不必暂停生产。,返回,7.2S7-300和S7-400的指令系统,S7-300和S7-400PLC具有350多条指令，其中包括STEP5指令和集成在S7CPU中的系统功能和功能块，这些系统中集成的标准块可以在STEP7编程软件中被用户程序调用。以下主要介绍S7-300和S7-400指令系统的一些基本概念和STEP7的基本指令。,,返回,7.2.1基本概念,编程语言。在标准的STEP7软件包中配备的编程语言有三种梯形图语言（LAD）、语句表（STL）、功能块图（FBD）。数据类型。S7-300/400PLC的数据类型有三种基本数据类型；复合数据类型；参数类型。存储器区域及功能。S7-300/400PLC的存储器区域包括输入映像寄存器区（I）；输出映像寄存器区（Q）；位存储器（M）；外设I/O区（PI/PQ）；定时器（T）存储区；计数器（C）存储区；数据块（DB）；背景数据块（DI）；本地数据（L）。,返回,7.2.1基本概念,寻址方式。操作数是指令操作或运算的对象，指令取得操作数的方式称为寻址方式，S7-300/400有4种寻址方式立即寻址、直接寻址、存储器间接寻址、寄存器间接寻址。状态字寄存器如下图所示,,7.2.2基本指令,限于篇幅，本小节主要介绍位逻辑指令、定时器、计数器等基本指令,位逻辑指令用于二进制的逻辑计算，只有1和0两种状态，1相当于编程元件线圈通电，0相当于断电。定时器指令STEP7中的定时器指令可用线圈表示，也可用方框表示。共有5类脉冲定时器（SP）、延时脉冲定时器（SE）、延时接通定时器（SD）、保持型延时接通定时器（SS）、延时断开定时器（SF）。,返回,7.2.2基本指令,计数器指令计数器指令分加计数器、减计数器、加减计数器三种，也可以用方框表示或者线圈表示。线圈分设定初值线圈、加计数器线圈、减计数器线圈。计数器的初值用BCD码格式表示，计数范围是0～999。如C100表示计数器初值为十进制的100。其它指令S7-300/400还有算术运算指令（整数运算、浮点运算）、比较指令、移位循环指令、数据块指令等等。,7.3S7-300和S7-400应用系统的编程,7.3.1STEP7软件包,STEP7软件包可运行在Windows95/98/2000/NT下，为适应不同的应用对象，可选择不同的版本，其中的STEP7标准软件包可用于对SIMATICS7-300/400、SIMATICM7-300/400、SIMATICC7等系统的编程和开发。,返回,7.3.1STEP7软件包,,STEP7标准软件包的组成如下图所示,,返回,7.3.2应用系统的程序结构,结构化的用户程序如下图所示,,返回,7.3.3组织块功能,组织块OBx（x1、10～122），是操作系统和用户程序的接口，类似于微机汇编语言中的“中断向量表”，每一个组织块都对应一个驱动事件，例如OB30对应的是循环中断，循环时间可在STEP7中设定。当驱动事件的条件满足时，操作系统调用相应的组织块，执行该组织块中的用户程序，执行完毕返回，继续执行原程序。因此每一个组织块都相当于一个中断处理程序的入口指针，用户可以根据控制系统的要求，在相应的组织块中编写自己的应用程序，有些组织块需要在STEP7中进行相应的参数设置，用以规定驱动事件需要满足的具体条件和具体的响应组织块。,,返回,7.3.4循环程序的处理过程,PLC用户程序的处理过程均为循环处理过程，其具体过程可以描述为以下几个步骤,系统上电或由STOP模式转到RUN模式时，CPU执行启动操作；启动循环时间监控；执行组织块OB1，扫描用户程序；将过程输出映像存储区的内容传递给输出模块，执行输出控制动作。完毕后转第2步重新开始循环扫描。,返回,7.3.5编程的基本方法和步骤,创建项目和硬件组态。激活SIMATIG管理器（SIMATIGManager），在新建项目窗口输入新项目名称。符号编辑。点击symbols图标，进入符号编辑器，可以对全局变量命名，这样做的目的是增加程序的可读性。用户程序编程主程序OB1的编程；编制功能FC。程序下载与调试。通过硬件接口（例如多点接口MPI）将计算机和PLC连接起来，就可以将程序下载给CPU进行在线调试。,返回,第七章习题与思考题,S7-300PLC最大可以扩展几个机架每个机架最多可以安装几个I/O模块说明装载存储器、工作存储器、系统存储器以及微存储器卡的作用。什么是线性编程什么是结构化编程功能SFC、功能块FB、系统功能块SFB彼此之间的区别。说明组织块的作用。,返回,