西门子PLC培训报告.docx

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西门子PLC培训报告

西门子PLC培训报告

一、培训基本情况

培训时间：

2015.5.15——2015.5.20

培训地点：

培训内容：

●PLC的基本概念

●S7-300/400的硬件与组态

●西门子PLC编程软件Step7软件的使用

参与培训的人员：

●有限公司：

培训单位：

（培训教员）：

本篇报告着重对PLC的基本概念、S7-300/400的硬件与组态、西门子PLC编程软件Step7软件的使用进行简要介绍。

更详细内容请参见产品技术手册。

二、PLC的基本概念

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种机械和生产过程。

可编程控制器及其有关设备都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC可实现逻辑控制、过程控制、运动控制和通信联网等4大功能。

PLC的基本结构如下图：

图1PLC基本结构示意图

PLC的特点：

1.编程方法简单易学　

2.功能强，性能价格比高

3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强

4.可靠性高，抗干扰能力强

5.系统的设计、安装、调试工作量少

6.维修工作量小，维修方便　

7.体积小，能耗低

PLC的应用领域：

1.开关量逻辑控制

2.运动控制

3.闭环过程控制

4.数据处理

5.通信联网

PLC的扫描工作过程：

图2PLC扫描周期

OB1是用于循环处理的组织块（主程序），起动完成后，不断地循环调用OB1，OB1可以调用其它逻辑块（FB、SFB、FC或SFC），或被中断程序（组织块）中断。

读写I/O模块时，通过CPU内部的输入/输出过程映像区批量输入、批量输出。

执行用户程序时，CPU访问输入/输出过程映像区。

某一编程元件对应的过程映像位为1、0状态时，称该编程元件为ON、OFF。

扫描周期是指操作系统执行一次图2所示的循环操作所需的时间。

三、S7-300/400的硬件与组态

S7系列：

传统意义的PLC产品。

S7-200/S7-1200/S7-200SMART：

小型PLC。

S7-300：

模块式中小型PLC，最多可以扩展3个机架、32个模块。

S7-400：

大型PLC，可以扩展300多个模块。

S7-300的物理结构：

模块化的中小型PLC，功能最强的CPU的RAM存储容量为1400KB，有8192个存储器位，4096个定时器和4096个计数器，数字量最多65536点，模拟量通道最多4096个。

S7-300由以下几部分组成：

中央处理单元（CPU），导轨（Rail），电源模块（PS）

信号模块（SM）：

数字量I/O模块（DI/DO）和模拟量I/O模块（AI/AO）的总称。

功能模块（FM）：

计数器模块、位置控制与检测模块、闭环控制模块、称重模块等。

通信处理器（CP）：

PROFIBUS、以太网、点对点、AS-i。

接口模块（IM）：

连接机架或从站。

CPU模块有一个MPI（RS-485）接口，有的有PROFIBUS-DP（RS-485）接口、PROFINET（以太网）接口、PtP（点对点）串行通信接口。

图3S7-300实物图

图4S7-300的物理结构

电源模块通过U形总线连接器提供DC5V电源，通过导线为CPU和信号模块提供24V电源。

最多3个扩展机架（ER），每个机架最多8个信号模块、功能模块或通信处理器。

CPU模块的元件

1.状态与故障显示LED

SF（系统出错/故障显示，红色）：

CPU硬件故障或软件错误时亮。

BF（总线错误，红色）。

DC5V（＋5V电源指示，绿色）：

5V电源正常时亮。

FRCE（强制，黄色）：

至少有一个I/O被强制时亮。

RUN（运行方式，绿色）：

CPU处于RUN状态时亮。

STOP（黄色）：

CPU处于STOP时亮。

2.CPU的操作模式

1）RUN-P（运行-编程）位置：

运行时可以上载和下载用户程序。

2）RUN（运行）位置：

执行用户程序。

3）STOP（停止）位置：

不执行用户程序。

4）MRES（清除存储器）：

将模式开关从STOP状态搬到MRES位置两次，“STOP”LED从闪动到长亮，复位存储区，使CPU回到初始状态。

S7-400的基本结构与特点

模块的尺寸为25（宽）×290（高）×210（深）mm。

用ET200分布式I/O可以进行远程扩展，用于分布范围很广的系统。

S7-400的机架:

（1）通用机架UR1/UR2

P总线：

I/O总线，C（K）总线：

通信总线。

（2）中央机架，CR2：

10＋8槽,需要一个电源模块和两个CPU模块。

CR3是4槽的中央机架，有I/O总线和通信总线。

（3）扩展机架ER1/ER2

ER1和ER2是扩展机架，分别有18槽和9槽，只有I/O总线。

（4）UR2-H机架

UR2-H机架用于在一个机架上配置一个完整的S7-400H冗余系统，每个均有自己的I/O。

两个电源模块和两个冗余CPU模块。

图5S7-400模块

图6S7-400CPU设计

四、STEP7编程软件使用

STEP7硬件需求：

1、能运行Windows2000或WindowsXP的PG或PC机:

2、CPU主频至少为600MHz；

3、内存至少为256MB；

4、硬盘剩余空间在600MB以上；

5、具备CD-ROM驱动器和软盘驱动器；

6、显示器支持32位、1024×768分辨率；

7、具有PC适配器、CP5611或MPI接口卡。

表1STEP7系统兼容性

S7-300系列PLC的编程语言是STEP7。

用文件块的形式管理用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。

这样，PLC的程序组织明确，结构清晰，易于修改。

为支持结构化程序设计，STEP7用户程序通常由组织块（OB）、功能块（FB）或功能块（FC）等三种类型的逻辑块和数据块（DB）组成。

OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的。

块

描述

组织块（OB）

操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构

系统功能块（SFB）

CPU提供的重要系统功能，有存储区

系统功能（SFC）

CPU提供的重要系统功能，无存储区

功能块（FB）

用户编写的包含常用功能的子程序，有存储区

功能（FC）

用户编写的包含常用功能的子程序，无存储区

背景数据块（DI）

调用FB和SFB时用于传递参数的数据块，编译时自动生成数据

共享数据块（DB）

存储用户数据的数据区域，供所有块共享

表2用户程序中的块

功能块（FB、FC）实际上是用户子程序，分为带“记忆”的功能块FB和不带“记忆”的功能块FC。

FB带有背景数据块（InstanceDataBlock），在FB块结束时继续保持，即被“记忆”。

功能块FC没有背景数据块。

数据块（DB）是用户定义的用于存取数据的存储区，可以被打开或关闭。

DB可以是属于某个FB的情景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。

图7块调用的分层结构

STEP7的项目结构：

在STEP7中，一个自动化系统的所有数据以项目（Project）的形式来进行组织和管理。

一个项目包含了以下的三类数据。

1、硬件结构的组态数据及模块参数

2、通信网络的组态数据

3、可编程模块的程序

上述数据都以对象的形式存储，STEP7采用目录式的层次结构管理项目中的所有对象。

对象从上到下有三个层次：

第一层：

项目；

第二层：

通讯子网、PLC站或S7程序；

第三层：

第二层下面的具体对象，视第二层定。

图8浏览项目结构

硬件组态：

组态就是让PLC知道它都带了哪些模块（包括CPU模块）及其详细信息，以便可以对其进行操作。

如从输入模块输入数据，向输出模块输出数据或利用通信模块进行数据交换等。

1创建项目

打开【SIMATICManager】，系统会自动弹出“新建项目”向导（图9），同时，也可以通过选择菜单【文件】|【新建项目”向导】打开。

这里，我们不使用“新建项目”向导。

通过单击按钮【取消】关闭该向导。

图9新建项目

在工具栏中单击按钮或在【文件】菜单下单击【新建】，可以直接创建一个新项目。

在弹出的对话框中输入项目名称及路径，单击确定完成（如图10）。

这里建立了一个名为example7-1的项目。

图10

直接建立的项目只包含一个MPI子网对象，用户需要通过【插入】菜单来手动添家对象.用户可以插入一个PLC站，先进行硬件组态，完成硬件组态后，再在相应CPU的S7程序目录下编辑用户程序；也可以先插入一个独立的S7程序，编写用户程序，再进行硬件组态，等组态完成后将程序复制到相应的CPU中。

图11

2硬件组态程序

打开前面建立的项目example7-1，在项目的根接点下插入一个“SIMATIC300站点”，将站点命名为S7300PLC，选中左边窗口的“S7300PLC”，在右边窗口可以看到“硬件”的图标。

图12

双击“硬件”图标，就可以打开硬件组态界面

图13

3配置主机架

在STEP7中，可以通过简单的拖放操作来完成主机架的配置。

在配置过程中，添加到主机架中的模块的定货号（在硬件目录中选中一个模块，目录下方的窗口会显示模块的定货号和对模块的描述）应该与实际的硬件一致。

图14

插入主机架后，分别向机架中的1号插槽添加电源、2号插槽添加CPU。

硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统（Firmware）版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际的硬件一致。

图15

4—11号槽中可以添加信号模块、功能模块、通讯处理器等，上述模块分别在硬件目录的SM-300、FM-300和CP-300中。

例如图16机架中添加了一个数字量输入模块和一个数字量输出模块。

图16

在配置过程中，STEP7可以自动检查配置的正确性。

当硬件目录中的一个模块被选中时，机架中允许插入该模块的槽会变成绿色，而不允许该模块插入的槽颜色无变化。

将选中的模块拖到不能插入该模块的槽时，会提示不能插入的原因。

图17

CPU参数配置：

双击机架中的CPU，打开CPU属性对话框，在这里可以配置CPU的各类参数，不同型号的CPU参数不尽相同，在应用时应注意。

常规设置

在常规页面中（图18），包括了CPU的基本信息和MPI的接口设置。

单击“属性”按钮会弹出MPI通讯的属性设置界面，在这里可以设置MPI通讯的速率等参数。

图18

启动

如图19所示为启动属性页，各参数描述如下：

S7系列PLC有三种启动方式（其中大多数300系列CPU只有暖启动）：

A、暖启动：

启动时过程映像和不保持定时器、计数器及标志存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。

B、冷启动：

启动时所有存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。

C、热启动：

启动时所有存储器保持，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。

图19

周期/时钟存储器：

周期/时钟存储器（图20）页面主要包含以下参数设置。

图20

保持存储器：

保持存储器页面（图21）包含了下面的项目：

图21

诊断/时钟：

诊断/时钟页（图22）包括以下设置：

图22

五、培训总结

此次培训的主要收获有以下几方面：

1、PLC的基本概念

2、S7-300/400的硬件与组态

3、西门子PLC编程软件Step7软件的使用；

总体来说，此次培训效果很好。

通过6天的培训，对西门子PLC基本性能有了初步掌握，熟悉了西门子PLC编程软件Step7软件的使用，基本达到了培训最初目的。

但由于时间及条件限制，培训中还有部分内容掌握的不够深刻，需要在今后的现场应用中进一步加深学习和应用，主要体现在以下几方面：

1、培训时间有限，编程软件的很多功能未涉及，还需要多练习或在以后的工作中熟悉。

2、对西门子PLC的硬件了解还不够多，需增加学习。

编写：

2015-6-2