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可编程控制器原理及应用——S7-300-400第1章概述

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西门子S7-300可编程控制器应用教程

西门子S7-300可编程控制器应用教程

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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。
Date: 2019/10/11
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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
Date: 2019/10/11
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PLC的功能
通信、联网功能
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
Date: 2019/10/11
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PLC的功能
人机界面功能
Date: 2019/10/11
Page: 13 返回本节
输出刷新 输出刷新阶段
驱动
Date: 2019/10/11
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PLC的I/O系统
第(n-1)个扫描周期 输出刷新
第 n 个扫描周期
输入采样

《S7-300PLC基础教程》第1章 S7-300PLC硬件和安装

《S7-300PLC基础教程》第1章 S7-300PLC硬件和安装
（3）操作模式选择开关 可使用模式选择开关设置当前的CPU运行模式。开关有4个位置，其含义如表1-3所列。
MERES位置不能保持，在这个位置松手时开关将自动返回STOP位置。将模式选择开关从STOP状态扳到MRES位置，可以复位存储器，使CPU回到初始状态。工作存储器、装载存储器中的用户程序和地址区被清除，全部存储器位、定时器、计数器和数据块均被删除，即复位为零，包括有保持功能的数据。系统参数、CPU和模块的参数被恢复为默认设置，MPI的参数被保留。如果有存储器卡，CPU在复位后将它里面的用户程序和系统参数复制到工作存储器区
1.1.2 CPU模块
CPU是PLC系统的运算控制核心。它根据系统程序的要求完成以下任务：接收并存储用户程序和数据，接收现场输入设备的状态和数据，诊断PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误，完成用户程序规定的运算任务，更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制或数据通信等功能。 S7-300 CPU有20种不同型号，各种CPU按性能等级划分，可以涵盖各种应用范围。S7-300的各款CPU都有非常详尽的性能数据表（具体参数可查阅相关资料），其中最值得关注的CPU性能有以下五方面： I/O扩展能力 指令执行速度 工作内存容量 通讯能力 CPU上的集成功能
1.1 S7-300PLC硬件简介
S7-300（见图1-1）由多种模块部件组成，包括导轨（Rack）、电源模块（PS）、CPU模块、接口模块（IM）、输入输出模块（SM）。各种模块能以不同方式组合在一起，从而可使控制系统设计更加灵活，满足不同的应用需求。
图1-1 S7-300 PLC的基本结构
1.1.1 电源模块
图1-5 MMC卡
如果在写访问过程中拆下SIMATIC微存储器卡，卡中的数据会被破坏。在这种情况下，必须将MMC插入CPU中并删除它，或在CPU中格式化存储卡。只有在断电状态或CPU处于“STOP”状态时，才能取下存储卡。

S7-300 PLC第1章 PLC基础知识与 S7-300PLC

S7-300 PLC第1章 PLC基础知识与 S7-300PLC

（3）按I/O点数分类 根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为微型机、
小型机、中型机、大型机和超大型机等。 1）微型机 I/O点数为64点以内，单CPU，内存容量为
256~1000B。如台湾广成公司产的SPLC。 2）小型机 I/O点数为64~256之间，单CPU，内存容量为
1） 导轨（RACK）
导轨是用来安装S7-300PLC的模块的机架， 安装时只需要将模块挂在DIN标准导轨上， 然后用螺栓固定即可。
2）电源模块（PS）
电源模块为可编程序控制器供电，有交流 输入和直流输入两种形式，能为S7-300 CPU和其他负载电路（信号模块、传感器、 执行器等）提供24V直流电压。
3）输出刷新阶段
当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶 段。在这一阶段，PLC将输出映像寄存器与 输出有关的状态（输出继电器状态）转存 到输出锁存器中。并通过一定方式输出， 驱动外部负载。
到此，PLC完成了从输入采样到输出刷新的 一个扫描周期，CPU自动进入下一个扫描周 期。
PLC运行过程中，执行一个扫描周期所用的 时间称为扫描时间，又称为工作周期。其 典型值为1~100ms。扫描周期的长短与 CPU执行指令的速度，执行每条指令占用的 时间和程序指令的多少有关。用户程序较 长时，指令执行时间在扫描周期中占相当 大的比例。
1.1 PLC的定义和分类
1.1.1 PLC的定义 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简
称PLC，它是以微处理器为核心的工业自动化控制装置。 国际电工委员会（IEC）在1987年颁布的PLC标准草案
第3稿中，对PLC作了以下定义：“可编程序控制器是一 种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而 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，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各 种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外 围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体、易 于扩充其功能的原则设计”。

第一讲 300_400PLC基本知识(一)

第一讲 300_400PLC基本知识(一)

S7300/400PLC应用技术第一讲300/400PLC基本知识2009.11.9一、S7系列PLC概述西门子S7系列PLC有200、300和400 三个子序列组成。

其中的S7-200是针对低性能要求的紧凑的微型PLC，其编程软件为STEP7-Micro／WIN。

S7-300是针对中等性能要求的模块式中小型PLC，最多可以扩展32个模块。

S7-400是用于高性能要求的模块式大型PLC，可以扩展300多个模块。

S7-200／300／400可以接人MPI(多点接口)、PROFIBUS现场总线和工业以太网等通信网络。

S7-300／400模块式PLC主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成(见图1-1)，各种模块安装在机架上。

通过CPU模块或通信模块上的通信接口，PLC被连接到通信网络上，可以与计算机、其他PLC其他设备通信。

1、CPU模块CPU模块是系统的控制核心，主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成。

它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。

S7-300／400将CPU模块简称为CPU。

2、信号模块（SM）输入(Input)模块和输出(Output)模块统称为I／O模块，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。

可分为开关量输入（DI）、输出（DO）模块，模拟量输入（AI）、输出（AO）模块，它们统称为信号模块，简称为SM模块。

输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号。

模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号，或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。

图1-2 开关量输入模块接口电路当PLC外面开关S接通时，VD及光电开关的发光管会发光，光敏三极管因得基极电流会导通，集电极电平变低；当PLC外面开关S 未接通时，VD及光电开关的发光管无电流流过而不发光，光敏三极管因无基极电流而截止，集电极输出高电平。

PLC300第一节

PLC300第一节

（2）按控制性能分类
低档机
工作速度比较低，能带的输入和输出模块的数量比较
少。
中档机
具有较强的控制功能和较强的运算能力。工作速度比
较快，能带的输入输出模块的数量也比较多，输入和 输出模块的种类也比较多。 高档机 具有强大的控制功能和强大的运算能力。工作速度很 快，能带的输入输出模块的数量很多，输入和输出模
• 最短响应时间 =输入延迟时间+1个扫描周期+输出延迟时间。
• 最长响应时间 =输入延迟时间+两个扫描周期+输出延迟时 间
•为了确保PLC在任何情况下都能正常无误 地工作，一般情况下，输入信号的脉冲宽 度必须大于一个扫描周期T。 •还应该注意一个问题是输出信号的状态是 在输出刷新时才送出的。因此，在一个程 序中若给一个输出端多次赋值时，中间状 态只改变输出映像区。只有最后一次赋的 值才能送到输出端。
成熟 期
1973年— CPU采用微处理 1978年 器，除完善原有 逻辑、计时、计 数功能外，具有 了数值（字）运 算、数据处理和 传送、模拟量接 口等硬件功能
开发出面向用户 的梯形图编程方 法
进入实用化阶段
大发 1978年 CPU采用8位 展期 —1984 、16位微处理 年 器，运算速度 提高，接口功 能增强 继续 1985年 CPU采用32位 发展 至今 乃至专用高速 期 微处理器，接 口更加丰富， 网络功能大大 增强
以人们还沿用PLC作为可编程控制器的英文缩写名字。
4 .可编程序控制器发展简史
阶段 初创 期 时期
主要特点
硬件 软件 采用汇编语言等 初级语言编程， 只具备逻辑、计 时、计数和顺序 控制功能 应用 大型设备或自动 化生产线
1969年— CPU采用中、小 1972年 规模的集成电路 ，只是逻辑控制 器

S7-300 PLC第1章 PLC基础知识与 S7-300PLC

S7-300 PLC第1章 PLC基础知识与 S7-300PLC
总线
CPU模 块
通信模 块
输入 模块
输出模 块
智能I/O 模块
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
编程器 上位机或 通信设备
工业现场
（1）中央处理单元CPU
CPU是可编程序控制器的控制中枢。CPU一 般由控制电路、运算器和寄存器组成。PLC 的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下 进行的。
（2）储存器单元
PLC的储存器主要有两种：一种是可读/写 操作的随机存储器RAM，另一种是只读存 储器ROM、PROM、EPROM和E2PROM。在 PLC中，存储器主要用于存放系统程序、用 户程序及工作数据。
1.2 PLC的特点与应用
1.2.1 PLC的特点 1）可靠性高、抗干扰能力强 2）编程简单、使用方便 3）采用模块化结构，组合灵活、使用方便 4）功能完善、通用性强 5）设计安装简单、维护方便 6）体积小、重量轻、能耗低
1.2.2 PLC的应用
1）开关量逻辑控制 2）运动控制 3）模拟量控制 4）过程控制 5）数据处理 6）通信联网
（2）按功能分类
根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中 档、高档PLC三类。
1）低档PLC
具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监 控等基本功能，还可有少量模拟量I/O、算术运算、 数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、 顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
1.1 PLC的定义和分类
1.1.1 PLC的定义 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简
称PLC，它是以微处理器为核心的工业自动化控制装置。 国际电工委员会（IEC）在1987年颁布的PLC标准草案

西门子s7-300 400课程教学内容(附西门子plc基本指令功能介绍)

西门子S7-300/400PLC培训教程第一章西门子PLC简单概述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的结构与工作过程第二章PLC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的硬件组态第三章使用STEP7创建一个工程3.1 STEP 7软件安装3.2 SIMATIC管理器3.3 STEP 7快速入门3.4 下载和调试程序第四章西门子编程语言学习4.1 STEP 7编程语言4.2 数据类型4.3 S7-300指令基础4.4 位逻辑指令4.5 定时器与计数器指令4.6 数字指令4.7 控制指令第五章西门子的程序设计5.1 S7 CPU中的程序5.2 数据块中的数据存储5.3 逻辑块（FC和FB）的结构及编程5.4 编辑并调用无参功能（FC）——分部程序设计5.5 编辑并调用有参功能（FC）——结构化程序设计5.6 编辑并调用无静态参数的功能块（FB）5.7 编辑并调用有静态参数的功能块（FB）5.8 使用多重背景——结构化程序设计创建S7项目硬件配置编写符号表规划程序结构搅拌控制系统程序设计——使用模拟量。

交通信号灯控制系统程序设计。

案列分析第六章利用WinCC flexible软件创建工程系统6.1软件安装6.2 现场软件操作和运用我们对学员的要求和排课计划第1章我们让我们的学员对西门子PLC有一个空间概念的理解，第2章中我们详细分析西门子PLC的整个硬件架构，和如何在软件中实现硬件组态。

第3章中我们开始给学员自己安装编程软件，以及自己创建工程项目，通过这样让学员对STEP 7编程软件有个熟悉，以及课后让学员自己动手练习，熟悉该软件。

第4章中我们会给学员详细的介绍西门子S7-300中的编程语言，并通过简单程序事例说明其具体含义第5章是关键一章节，我们在前面4章的基础上，详细介绍S7-300中的各个功能块，同时通过让学员自己动手创建两到三和新项目（涵盖了时间，计数，逻辑，中断，模拟量的控制等等内容），同时让每位学员自己上传下载，调试自己的程序。

西门子S7300及400PLC控制系统

目录第一节概述 (1)第二节 S7-300/400系列PLC简介 (1)第三节 S7-300/400的编程语言与指令系统 (11)第四节 STEP 7编程软件的使用方法 (27)西门子S7可编程控制器第一节概述一、前言目前，PLC的机型很多，但其基本结构、原理相同，基本功能、指令系统及编程方法类似。

因此，本教案从实际应用出发，选择了当今最具特色和符合IEC标准的西门子S7 300系列高性能、中小型模块化可编程控制器作为背景机型。

S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。

按 钮选择开关限位开关电 源图1-1 PLC控制系统示意图二、西门子PLC的分类1．S7系列：传统意义的PLC产品，S7-200是针对低性能要求的小型PLC。

S7-300是模块式中小型PLC，最多可以扩展32个模块。

S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。

S7-300/400可以组成MPI、PROFIBUS和工业以太网等。

2．M7-300/400：采用与S7-300/400相同的结构，它可以作为CPU或功能模块使用。

具有AT兼容计算机的功能，可以用C，C＋＋或CFC等语言来编程。

3．C7由S7-300 PLC，HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成。

4．WinAC基于Windows和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软件PLC或插槽PLC。

第二节 S7-300/400系列PLC简介一、S7-300系列PLC1、系统结构S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。

1563247891.电源模块2.后备电池3. 24V DC 连接器4.模式开关5.状态和故障指示灯6.存储器卡(CPU 313 以上)7. MPI多点接口8.前连接器9.前盖图2-1 S7-300 PLC功能最强的CPU的RAM为512KB，最大8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量最大65536，模拟量通道最大为4096。

西门子S7300及400PLC控制系统

目录第一节概述 (1)第二节 S7-300/400系列PLC简介 (1)第三节 S7-300/400的编程语言与指令系统 (11)第四节 STEP 7编程软件的使用方法 (27)西门子S7可编程控制器第一节概述一、前言目前，PLC的机型很多，但其基本结构、原理相同，基本功能、指令系统及编程方法类似。

因此，本教案从实际应用出发，选择了当今最具特色和符合IEC标准的西门子S7 300系列高性能、中小型模块化可编程控制器作为背景机型。

S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。

按 钮选择开关限位开关电 源图1-1 PLC控制系统示意图二、西门子PLC的分类1．S7系列：传统意义的PLC产品，S7-200是针对低性能要求的小型PLC。

S7-300是模块式中小型PLC，最多可以扩展32个模块。

S7-400是大型PLC，可以扩展300多个模块。

S7-300/400可以组成MPI、PROFIBUS和工业以太网等。

2．M7-300/400：采用与S7-300/400相同的结构，它可以作为CPU或功能模块使用。

具有AT兼容计算机的功能，可以用C，C＋＋或CFC等语言来编程。

3．C7由S7-300 PLC，HMI（人机接口）操作面板、I/O、通信和过程监控系统组成。

4．WinAC基于Windows和标准的接口(ActiveX，OPC)，提供软件PLC或插槽PLC。

第二节 S7-300/400系列PLC简介一、S7-300系列PLC1、系统结构S7-300的CPU模块（简称为CPU）都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PtP串行通信接口，可以建立一个MPI（多点接口）网络或DP网络。

1563247891.电源模块2.后备电池3. 24V DC 连接器4.模式开关5.状态和故障指示灯6.存储器卡(CPU 313 以上)7. MPI多点接口8.前连接器9.前盖图2-1 S7-300 PLC功能最强的CPU的RAM为512KB，最大8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量最大65536，模拟量通道最大为4096。

PLC电子教案


电子工业出版社
目 录
电子工业出版社
• 第5章 FX2N系列PLC的特殊扩展模块 • 5.1 模拟量的输入输出模块 • 5.1.1 FX2N-8AV-BD 模拟量调节器 • 5.1.2 FX2N-2AD-BD模拟量输入模块 • 5.1.3 FX2N-4DA-BD模拟量输出模块 • 5.1.4 FX2N—2LC温度调节模块 • 5.2 其它特殊功能模块 • 5.2.1 高速计数模块FX2N—1HC 5.2.2 FX2N—1PG脉冲输出模块 习题5
• 可编程序控制器是以微处理器为核心，综合微机技术、电子应 用技术、自动控制技术以及通信技术而发展起来的新一代工业 自动化控制装臵。可编程序控制器自问世以来，经过了近40年 的发展，在工业自动化、生产过程控制、机电一体化、机械制 造业等方面的应用非常广泛，已成为当代工业自动化控制的三 大支柱之一。鉴于可编程序控制器在工业生产过程中日趋广泛 的应用，为满足高职、高专教育的需求，特编写《可编程序控 制器原理及应用》教材。 • 本书以较新型的FX2N型PLC为蓝本，从实际应用出发，对小型 机的指令系统及编程方法，作了较详细的介绍。根据高等职业 教育的特点，本书在编写时力求由浅入深，通俗易懂，摒弃纯 理论性的分析探讨，注重实用性。为配合每章的内容设臵了适 当的思考题及习题，同时设有实验和实训章。
电子工业出版社
目 录
• 2.2.7 电路块并联连接指令 • 2.2.8 电路块串联连接指令 • 2.2.9 栈指令 • 2.2.10 主控指令 • 2.2.11 逻辑取反指令 • 2.2.12 臵位和复位指令 • 2.2.13 定时器和计数器指令 • 2.2.14 脉冲指令 • 2.2.15 空操作指令 • 2.2.16 程序结束指令 • 2.3 FX系列PLC编程的基本原则 • 2.3.1 梯形图的规则 • 2.3.2 PLC执行用户程序的过程分析 • 习题2
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PLC原理及应用
（4）采用模块化结构，由机架及电缆将各模块连接起来，
系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。（5）
编程简单易学。（6）安装简单，维修方便。
1.2 PLC的分类和功能
• 分类：（1）按I/O点数容量分类，分为小型PLC、中型 PLC、大型PLC。（2）按结构形式分类，分为整体式结 构、模块式结构。 • 功能：数字量逻辑控制、顺序控制、程控、数据处理、 分布式控制系统、通信联网、显示打印。
PLC原理及应用
1.4 习题
1、通用可编程控制器PLC具有什么特点？ 2、可编程控制器PLC如何分类？ 3、简述可编程控制器PLC的系统结构及工作原理。
PLC原理及应用
第1章 概述
PLC原理及应用
1.1 PLC的产生、定义和特点
1.2 PLC工作原理
1.4 习 题
PLC原理及应用
1.1 PLC的产生、定义和特点
• 产生：PLC是在继电器控制和计算机技术的基础上开发 出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技 术、自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控 制装置。 • 定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工 业环境下应用而设计．它采用可编程的存储器，用来在 其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算 术运算等操作的命令，并通过数字式和模拟式的输入和 输出，控制各种类型的机械或生产过程。 • 特点：（1）可靠性高，PLC必须能够在各种不同的工 业环境中正常工作。（2）通用性好，它主要体现在硬 件使用和软件使用两个方面。（3）丰富的I/O接口模块， PLC针对不同的工业现场信号，有相应的I/O模块与工业 现场的器件或设备。
PLC原理及应用
1.3 PLC的基本结构和工作原理
• 基本结构：由硬件系统和软件系统两部分构成。以通用 型PLC为例，对PLC的基本结构进行说明。 • 硬件系统中，PLC的基本结构主要由CPU、存储器、I/O 模块、I/O扩展模块、电源、编程器等几部分构成。
PLC原理及应用
• 软件系统，指PLC所使用的各种程序的集合，包含系统 程序和软件程序。其中，系统程序包括监控程序、编译 程序及诊断程序等；用户程序是用户根据现场控制的需 要，用PLC的程序语言编制的应用程序，用以实现各种 控制要求。 • PLC的工作原理。PLC的工作原理包括PLC的工作方式、 工作过程、运行方式，停止模式。 • 工作方式：在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信 操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描 工作。PLC经过这一循环扫描过程称为一个扫描周期。
PLC原理及应用
• 工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、 程序执行、输出处理几个阶段。 • 运行方式：当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部 处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然 后按上述过程循环扫描工作。 • 停止模式：停止模式：当处于停止工作模式时，PLC只 进行内部处理和通信服务等内容。