西门子PLC自学教程(从入门到精通)

PS
CPU
IM
SM: SM: SM:
(电源模块)
(接口模块) DI DO AI
SM: CP: AO - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
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§1.3 PLC的功能和特点
PLC的功能
➢ 控制功能
✓ 逻辑控制 ✓ 定时控制 ✓ 计数控制 ✓ 顺序控制
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PLC的功能
➢ 数据采集、存储与处理功能
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§1.1 PLC的产生
传统的生产机械自动控制装置→继电器控制系统
➢ 优点→结构简单、价格低廉、容易操作 。 ➢ 缺点→体积庞大、生产周期长、接线复杂、故障率
高、可靠性及灵活性差 。 ➢ 应用→比较适用于工作模式固定，控制逻辑简单等
工业应用场合。
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用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统先进自动控制源自统4可编程序逻辑控制器的产生
美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年 研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用 于顺序控制，只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻 辑控制器（Programmable Logic Controller， PLC）。
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§1.2 PLC的定义和分类
PLC的定义
经历：可编程逻辑控制器（PLC）→可编程控制器（PC） 通用叫法：可编程序控制器（Programmable Controller，
PC），是一台专为工业环境应用而设计制造的计算机。它 具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。 但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混 淆，所以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写。
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§1.4 PLC的结构和工作过程
PLC的基本结构
编程器 计算机
其他设备 按钮
继电器触点
传感器
设备通讯接口
BUS
输 入 单 元
PLC
中央处理单元（CPU）
电源适配器
交流电源
系统程序存储器 RAM
I/O扩展接口
I/O扩展单元
接触器
输
出
电磁阀
单
元 指示灯
+-
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电源ON 内部处理
上电 处理
PLC的工作过程
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国际电工委员会（IEC）对可编程控制器的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专 为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存 储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通 过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生 产过程。”
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第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
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第2章 S7-300系统特性及硬件介绍
§2.1 SIMATIC S7-300系统结构 §2.2 S7-300 CPU模块 §2.3 信号模块 （SM） §2.4 电源模块 （PS） §2.5 接口模块（IM） §2.6 其他模块（IM） §2.7 SIMATIC S7-300的硬件组态
PS 电源模块
CPU
IM
SM: SM: SM:
接口模块 DI DO AI
SM: AO
FM: - 计数
- 定位
- 闭环控制
CP: - 点-到-点
- PROFIBUS - 工业以太网
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S7-300模块
导轨（机架） 系统背版总线
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电源模块 （选项）
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PLC的分类
➢ 一体化紧凑型PLC ：电源、CPU中央处理系统、 I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系 列。
CPU（基本单元） +
扩展模块
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➢ 标准模块式结构化PLC ：各种模块相互独立，并安 装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC 应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。
出
输
输
映
Q4.1
输
M10.0
映
出
入 端
像
M10.0 I0.1
Q4.2
寄
像 寄
锁 存
出 端
子
存
Q4.2
存
器
子
器
器
输入刷新 输入刷新阶段
程序执行 扫描周期
输出刷新 输出刷新阶段
驱动
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PLC的中断处理过程
➢ 响应问题： 一般微机系统的CPU，在每一条指令执行结束时 都要查询有无中断申请。而PLC对中断的响应则 是在相关的程序块结束后查询有无中断申请，或 者在执行用户程序时查询有无中断申请，如有中 断申请，则转入执行中断服务程序。如果用户程 序以块式结构组成，则在每块结束或执行块调用 时处理中断。
输入处理（输入传送、远程I/O）
通信服务（外设、CPU、总线服务）
更新时钟、特殊寄存器
STOP
CPU运行方式？ RUN
执行程序
扫描 过程
处理程序
执行自诊断
PLC正常？
Y
N 存放自诊断错误结果
致命错误？
N
Y CPU强制为STOP
扫描 过程
出错 处理
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信号
PLC的扫描过程
输
输
入
I0.0
I0.1
Q4.1
✓数学运算功能 ✓数据处理 ✓模拟数据处理
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PLC的功能
➢ 输入/输出接口调理功能
具有A/D、D/A转换功 能，通过I/O模块完成对 模拟量的控制和调节。
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PLC的功能
➢ 通信、联网功能
PROFIBUS DP PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
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PLC的功能
➢ 人机界面功能
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PLC的功能
➢ 编程、调试等
使用复杂程度不同的 手持、便携和桌面式 编程器、工作站和操 作屏，进行编程、调 试、监视、试验和记 录，并通过打印机打 印出程序文件。
MPI cable 有MPI接口的PG 或PC
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PLC的特点
➢ 高可靠性 ➢ 丰富的I/O接口模块 ➢ 采用模块化结构 ➢ 运行速度快 ➢ 功能完善 ➢ 编程简单，易于使用 ➢ 系统设计、安装、调试方便 ➢ 维修方便，维修工作量小 ➢ 总价格低
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§2.1 S7-300系统组成
§2.1.1 中央处理单元 (CPU) §2.1.2 电源单元 (PS) §2.1.3 信号模板 (SM) §2.1.4 接口模板 (IM) §2.1.5 功能模板 (FM) §2.1.6 通讯模板 (CP) §2.1.7 特殊模板 (SM 374仿真器)
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导轨
西门子PLC培训教程
第一章 西门子PLC简单概述 第二章 PLC系统特性及硬件介绍 第三章 使用STEP7创建一个工程 第四章 西门子编程语言学习 第五章 西门子的程序设计 第六章 利用WinCC flexible软件创建工程系统
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第1章 PLC概述
§1.1 PLC的产生 §1.2 PLC的定义和分类 §1.3 PLC的功能和特点 §1.4 PLC的结构与工作过程