电气控制与S7-300 PLC编程技术第10章 PLC控制系统设计
深入浅出西门子s7-300plc
深⼊浅出西门⼦s7-300plc(2)基于PROFIBUS 的分布式I/O基于PROFIBUS的分布式与本地I/O的组态采⽤了统⼀的⽅式，因此，⽤户在编程时⽆须分辨I/O类型，可以像使⽤本地I/O⼀样⽅便地使⽤分布式I/O。
(3)系统中集成的路由功能TIA中的各种⽹络可以进⾏互联。
TIA中集成的路由功能可以⽅便地实现跨⽹络的下载、诊断等，使整个系统的安装调试更加容易。
(4)集成的系统诊断和报告功能TIA系统集成了⾃动诊断和错误报告功能，诊断和故障信息可以通过⽹络⾃动发送的相关设备⽽不需要编程。
1.1.3 TIA的开放性TIA是⼀个⾼度集成和统⼀的系统，同时它也是⼀个具有⾼度开放性的系统。
TIA的开放性体现在以下⼏个⽅⾯。
1．对所有类型的现场设备开放通过PROFIBUS,TIA对范围极⼴的现场设备开放。
⽬前，该总线已经实现了在防爆环境的应⽤和与驱动设备同步。
开关类产品和安装设备还可以通过AS-Interface。
总线接⼊⾃动化系统，作为PROFIBUS总线的扩展。
楼宇⾃动化与⽣产⾃动化的连接也可以通过instabus○R EIB实现。
2．对办公系统开放并⽀持Internet以太⽹通过TCP/IP协议将TIA与办公⾃动化应⽤及Internet/ Intranet世界相连接。
TIA采⽤OPC作为访问过程数据的标准接⼝，通过该接⼝，可以很容易地建⽴所有基于PC 的⾃动化系统与办公应⽤之间的连接，⽽不论它们所处的物理位置如何。
Internet 技术使在任意位置对⼯⼚进⾏远程操作和监视成为可能。
3．对新型⾃动化结构开放⾃动化领域当中的⼀个明显的技术趋势就是系统的模块化程度⼤⼤提⾼，即由带有智能功熊的技术模块组成的⾃动化结构。
这些模块可以预先进⾏组态、启动和测试。
这样，实现整个⼯⼚的投运要快得多，更改系统也不会影响到⽣产运⾏。
通过PROFInet,TIA使⽤与⼚商⽆关的通讯、⾃动化和⼯程标准，使系统使⽤智能仪表（甚⾄不同⼚家）⾮常容易，不必管它们是否与PROFIBUS或者以太⽹相连接。
S7-300PLC基本指令
任务2 定时器与计数器的使用
任务要求：
了解STEP 7编程软件的定时器和计数器，学习STEP 7编程软件中变量表的使用方 法，继续学习硬件组态、写入、编辑和监控用户程序的方法，学会应用S7－300定时 器和计数器的编程方法。
一、任务的实施
1.硬件组态及参数设置
硬件组态的任务是在编程软件SIEP 7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系 统，并为各硬件的参数赋值。
知识点：
1. S7 300 PLC的编程语言与指令系统 2. S7 300 PLC的存储区与数据类型 3. S7 300 PLC的基本逻辑指令 4. 梯形图的编程规则
技能点：
1. STEP 7编程软件与仿真软件的安装 2. STEP 7的硬件组态与参数设置 3. 基本逻辑控制指令的应用 4. 梯形图编程
任务1 基本位逻辑功能编程
任务要求： 了解软件安装的硬件条
件和对操作系统的需求，熟 悉PLC编程软件的环境，学 会基本位逻辑控制指令，能 进行简单程序的设计。
一、任务的实施
1.硬件组态及参数设置 硬件组态的任务是在编程软件SIEP 7中生成一个与实际的硬件系统完 全相同的系统，并为各硬件的参数赋值。 2.生成、编辑符号表 在程序中可以使用绝对地址，如（I0.0）访问变量，也可使用符号地址 访问变量，使用符号地址可使程序更容易阅读和理解。
地址
符号
OB 1
Cycle Execution
Q 4.3
报警
Q 4.6
东西红
Q 4.5
东西黄Q 4.4来自东西绿Q 4.2南北红
Q 4.1
南北黄
Q 4.0
南北绿
I 0.0
启动
数据类型 OB 1 BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL
学习西门子S7-300的基础
学习西门子S7-300的基础第一章ＰＬＣ概述一、可编程控制器的产生及定义①１９６９年美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国通用汽车公司（GM）的生产线上。
但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC （programmable logic controller）。
②70年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称PC （programmablecontroller）。
但由于PC容易与个人计算机（personal computer）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。
③1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程序的存储器，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，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。
④PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。
继电器在控制系统中主要起两种作用：（1）逻辑运算（2）弱电控制强电。
⑤PLC是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM）的首位。
二、可编程控制器的分类及特点（一）分类（１）从组成结构形式分①一体化整体式ＰＬＣ②模块式结构化ＰＬＣ（２）按Ｉ／Ｏ点数及内存容量分①超小型ＰＬC②小型ＰＬＣ③中型ＰＬＣ④大型ＰＬＣ⑤超大型ＰＬＣ（3）按输出形式分①继电器输出为有触点输出方式，适用于低频大功率直流或交流负载②晶体管输出为无触点输出方式，适用于高频小功率直流负载③晶闸管输出为无触点输出方式，适用于高速大功率交流负载（二）特点①可靠性高、抗干扰能力强②编程简单、使用方便③设计、安装容易，维护工作量少④功能完善、通用性好，可实现三电一体化PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。
S7-300PLC实验指导书
西门子PLC应用（S7-300）实验指导书重庆科技学院电子信息工程学院自动化教研室1实验一基本逻辑指令编程实验一、实验目的：1.熟悉S7-300 PLC的组成.2.熟悉STEP 7编程软件的使用方法。
3.掌握基本逻辑指令的使用方法。
4.学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。
5.学会PLC程序调试的基本步骤及方法。
6.学会用PLC改造继电器典型电路的方法。
二、实验设备：PLC实验台 1套三、预习内容：1.熟悉STEP7编程软件的使用方法，请详细阅读教材第4章的全部内容。
2.熟悉S7-300 PLC的基本位设备：I、Q、M、T等。
3.熟悉S7-300 PLC基本逻辑指令的使用方法。
4.熟悉典型继电器电路的工作原理。
5.预习本次实验内容，在理论上分析运行结果，预先写出程序的调试步骤。
四、实验步骤：1.了解S7－300 PLC的组成，熟悉PLC的电源、输入信号端I和公共端M、输出信号端Q 和公共端L；PLC及PC机的通讯口、编程电缆的连接；PLC上扩展单元插口的连接方法；RUN/STOP 开关及各类指示灯的作用等。
2.在PC机启动STEP 7编程软件，新建项目，进入编程环境。
3.根据实验内容，在STEP 7编程环境下进行硬件组态、输入梯形图程序，保存。
4.仿真调试，运行程序，调试并修改。
5.写实验报告。
五、实验内容：1.走廊灯三地控制程序（基础题）(1) 控制要求：走廊灯三地控制：走廊东侧开关、走廊中间开关、走廊西侧开关均能控制走廊灯的亮灭。
(2) 输入/输出信号定义：自定义I/O信号(4) 程序设计（梯形图）2. 电动机的点动＋连动程序（基础题）(1) 系统控制要求：①电动机的点动控制：按下点动启动按钮，电动机启动运行；松开点动启动按钮，电动机停止运行。
②电动机的连动控制：按下连动启动按钮，电动机启动运行；松开连动启动按钮，2电动机仍然继续运行；只有当按下停止按钮时，电动机才停止运行。
③保护：系统有失压、过载保护。
plc编程资料
PLC 编程资料、 PLC 编程软件随着现代工业设备自动化，越来越多的工厂设备将采用 PLC、变频器、人机介面等自动化器件来控制，因此设备自动化程度越来越高。
对设备的保护人员的技术要求越来越严格。
作为一名合格的技术员，需要掌握的技术也越来越多，越来越全面性，以此来满足自动化的睁开及要求，因此设备相关的资料及软件，对我们技术员来说是必需具备的，为了满足大家的要求。
经过多年的积累，整理出四种最常用的三菱、OMRON 、AB 、及西门子公司的相关资料及软件，特价向大家供应，详细软件资料清单见下面。
A 盘：包含：西门子新版 LOGOV4.0 控制器编程软件， LOGO 新版使用手册大全。
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S7-200 上位机软件PC_Access_V10。
OP、 TP 系列中文版编程软件及编程手册大全，WINCC 中文版编程手册， Protool 中文手册，西门子 STEP5 教程中文版〔 NEW〕，PG702 编程器操作手册，全部西门子公司自动化设备相关的中文资料， S7-200 与 S7-300 的应用论文集， S7-200 的应用实例〔中文说明〕，梯形图 (LAD) 中文版编程手册等。
(共 650M ，详细清单见 A 盘说明 )B 盘：包含：三菱FX 、A、Q 系列 GX-Developer V7.08 中文版 PLC编程软件及中文使用手册。
三菱FX20GM 地址控制器编程软件、三菱 PLC 程序调试离线仿真软件 GX-Simulator6 中文版、三菱 PLCFX最新 FXGPWINV330 〔中文版〕，三菱 FX 系列仿真软件 LTT-C 简体中文版、三菱 PLC 可编程控制器教材、 FX2N、FX2NC 、FX1N 、FXNS、FX0N 、FX0S 系列中文编程手册大全， FX 随机手册及模块手册大全，FX-10P、20P 编程器中文使用说明，三菱FR 系列变频器使用手册大全。
西门子PLC培训PPT课件
PLC定义与发展历程PLC定义可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），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。
发展历程从1969年美国DEC公司研制出第一台PLC开始，经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展历程，现已成为工业自动化领域的重要控制设备。
PLC工作原理及结构组成工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，即按照用户程序存储器中存放的先后顺序逐条执行，直到程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。
结构组成主要由CPU、存储器、输入/输出接口、电源等部分组成。
其中CPU是PLC的核心部件，负责执行用户程序和系统程序；存储器用于存放用户程序和系统程序；输入/输出接口用于连接现场设备和外部设备；电源为PLC提供工作电压。
西门子PLC系列产品介绍•S7-200系列：西门子S7-200系列PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200系列的强大功能使其无论单机运行，或相连成网络都能实现复杂的控制功能。
•S7-300系列：西门子S7-300系列PLC是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。
•S7-400系列：西门子S7-400系列PLC是高性能的大型PLC系统，适用于中、大规模的控制项目。
S7-400系列PLC采用模块化设计，具有高性能的处理器和高速的数据处理能力，支持多种通信协议和网络连接方式，可实现复杂的控制功能和高级的数据处理任务。
电气控制与PLC(王永华编)
第二章电气控制线路基础2.1 电气控制线路图形、文字符号及绘制原则：P37~43 2.2 三相笼式异步电动机的基本控制线路一．全压启动控制线路1．原理2．保护：短路、过载、欠压和失压保护。
3．自锁二．点动控制线路三．多点控制线路四．正反转控制线路互锁五．顺序控制线路六．自动循环控制线路限位开关：SQ1、SQ2 限位保护：SQ3、SQ42.3 三相笼型异步电动机降压启动控制线路较大容量的笼型异步电动机（大于10KW）直接启动时，电流为其标称额定电流的4~5倍，会对电网产生巨大冲击，所以一般都采用降压启动（启动时降压，运行时全压）。
一．Y－△降压启动启动时为Y正常运行时为△二．自耦变压器降压启动三．软启动：P51~562.4 三相异步电动机制动控制线路制动控制方法分：机械制动：用机械装臵强迫电动机迅速停车电气制动：给电动机加一个与原来旋转方向相反的制动转矩，迫使电动机迅速下降。
一．反接制动控制1．单向运行反接制动2．可逆运行反接制动二．能耗制动控制1．电动机单向运行能耗制动2．电动机可逆运行能耗制动2.5 三相笼型异步电动机调速控制一．调速方法p s f s n n o )1(60)1(1-=-=三种：变极对数p 的变极调速、变转差率s 的降压调速和变电动机供电电源频率f 1的变频调速。
二．变极调速控制线路 变极电动机一般有双速、三速、四速之分，双速电动机装有一套绕组，而三速、四速则为两套绕组。
三．变极调速：控制最复杂，性能最好。
P63~67 2.6 电气控制线路的简单设计法一．简单设计法介绍：68~71二．设计举例2.7 典型生产机械电气控制线路分析一．电气控制线路分析的内容与要求1．内容：电气说明书、电气控制原理图2．分析方法：主电路→控制电路→总体检查二．常用机床电气控制1．C650卧式车床电气控制线路分析①机床的主要结构和运动形式②电气控制线路分析：P762．M7475型平面磨床电气控制线路例：一台4级带送机，由4台笼型电动机拖动，要求按以下设计控制电路。
电气控制与PLC
1968年，美国通用汽车公司(GM公司)为了在每次汽车改 型或改变工艺流程时不改动原有继电器柜内的接线，降低成 本，缩短开发周期，而提出了研制新型逻辑顺序控制装置， 并提出了10项招标技术指标。其主要内容如下：
第3章 PLC 概述
3.2 PLC的发展与分类
3.2.1 PLC的发展
目前，世界上一些著名电器生产厂家几乎都在生产PLC，产 品功能日趋完善，换代周期越来越短。为了进一步扩大PLC在工 业自动化领域的应用范围，适应大、中、小型企业的不同需要， PLC产品大致向两个方向发展：小型PLC向体积缩小，功能增强， 速度加快，价格低廉的方向发展，使之能更加广泛地取代继电器 控制，更便于实现机电一体化；大、中型PLC向高可靠性、高速 度、多功能、网络化的方向发展，将PLC系统的控制功能和信息 管理功能融为一体，使之能对大规模、复杂系统进行综合性的自 动控制。
第3章 PLC 概述
第3章 可编程序控制器概述
3.1 PLC的产生和定义 3.2 PLC的发展与分类 3.3 PLC的主要特点 3.4 PLC的应用领域 3.5 PLC的系统组成 3.6 PLC的工作原理 3.7 PLC的编程语言和程序结构
第3章 PLC 概述
3.1 PLC的产生和定义
3.1.1 PLC的产生
（4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便 。
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时 间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大 大减少。
PLC程序的设计比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少 很多，用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟， 通过PLC上的发光二极管就可观察输出信号的状态。完成了系统的 安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序 就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少很多。
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10.4 系统调试
10.4.2 调试方法 （一）对单个信号进行调试 控制系统的信号是由一个个单独的信号组成的。在对系统进行调试时，先要对单 个信号进行测试。例如，测试电机启动时，给一个启动指令，观察PLC对应开关 量输出端子指示灯是否亮，同时观察设备是否已启动。如果在测试过程中发现不 符合要求的地方，先检查接线是否正确，当接线无误时再检查程序并加以修改完 善。直到每个单个信号测试符合系统性能要求为止。 （二）对局部组合信号进行调试 因为在工艺上联系紧密，系统中有些信号存在联锁关系。在调试时，将这部分信 号视为局部组合信号。对这部分信号进行调试主要测试各程序相互之间的关系是 否满足要求。例如，几台设备的启、停存在顺序之分且互为条件时，就应将这几 台设备的启停程序作为局部组合程序来测试，发出启停信号后，观察设备是否按 要求运行。若出现问题，应检查程序并加以修改，直到满足系统功能要求为止。 （三）整体综合调试
10.3 软件设计
10.3.2 编写程序 在完成了设计程序前的准备工作之后就可以根据程序框图编写程序了。编写 程序时，尽量采用模块化与结构化设计。同时多借鉴一些典型的程序，如单电机 启动程序、双电机启动程序、单回路PID控制程序、多设备顺控程序、给料调节 程序等。另外，要对程序做好注释，增强程序的可读性。这点非常重要，主要体 现在两个方面：首先，一个大型项目，程序往往是几个人共同来编写，相互之间 需要交流，增加注释有利于交流。其次，有利于维护人员后续对系统的维护。
10.3 软件设计
10.3.3 程序测试 刚编好的程序不可避免地存在错误与缺陷，因此，程序编写完后，要对程序 进行测试，检验程序的正确性，确保程序能实现应有的功能。程序经排错、修改、 测试无误后方可下载到PLC的CPU中与现场设备联调。
10.4 系统调试
10.4.1 调试步骤 系统调试时，应首先按要求将电源、I/O端子、网络接口等外部接线连接好 ，确保系统与现场设备连接无误，然后将已经编写好的程序下载到PLC使其处于 监控或运行状态，开始调试。
10.2 硬件设计
10.2.1 PLC的选型 （一）结构方面。按照物理结构，PLC分为整体式和模块式。整体式模块所带的 I/O点数比较少，I/O模块的种类、输入输出点数的比例以及特殊模块的使用等方 面灵活性不够强。模块式在以上几个方面比整体式选择余地多，且维修时更换模 块方便。对于稍微复杂点的系统应该选用模块式 PLC。另外，根据安装方式，系 统分为集中式、远程 I/O式和多台PLC 联网式。这主要取决于系统规模。集中式 的CPU、电源、I/O模块在一个支架上。远程I/O式有多个支架，每个支架上配置 有I/O模块及电源，支架之间通过通讯接口模块相连。联网式有多台 PLC通过网 络连接。集中式适用于规模比较小的系统，远程I/O式适用于一般大的系统，联 网式PLC适用于规模比较大的系统，每台PLC独立控制一部分设备，但相互之间 又存在联系。 （二）功能方面。 （三）实时性方面。 （四）联网功能方面。
第十章
PLC综合应用实例
（10.1-10.4）
第十章
PLபைடு நூலகம்综合应用实例
本 章 内 容
10.1 10.2 10.3 10.4
系统设计的原则和内容 硬件设计 软件设计 系统调试
10.1 系统设计的原则和内容
10.1.1 PLC设计原则 （一）可靠性。安全可靠是一个控制系统的基本要求。保证PLC控制系统能够长 期安全、可靠、稳定的运行是设计系统时必须考虑的。首先需要确保系统即使在 恶劣的环境下仍能可靠运行，其次要保证系统能防止误操作。 （二）经济实用性。在满足控制性能要求的前提下，应力求经济实用，不宜盲目 追求软硬件系统的高指标、高性能。 （三）可扩展性。在设计实际系统时，应该适当考虑系统的可扩展性，无论是 PLC容量、I/O点数还是网络接口，应适当留有一定裕量，以满足因今后生产过 程的改进或扩展带来的需求。 （四）易操作性。设计系统时应以人为本，充分考虑操作人员的思维与习惯。设 计的人机界面应通俗易懂，便于操作员理解与操作。
10.2 硬件设计
10.2.2 I/O模块的选型 （一）开关量输入模块选择。 （二）开关量输出模块选择。 （三）模拟量I/O模块选择。 （四）特殊功能I/O模块选择。
10.2 硬件设计
10.2.3 PLC容量估算 （一）I/O点数的确定 PLC的I/O点数就是被控对象的实际的输入输出点数，在设计控制系统时，一般 选择系统实际点数的110%~115%作为PLC的I/O点数。 （二）用户存储器容量的确定 用户程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、程序结构、运算处理量等。 在计算存储器容量时，常采用估算法。根据经验，每个I/O点及有关功能器件占 用的内存如下： 开关量输入：所需存储器字节数=输入点数×10。 开关量输出：所需存储器字节数=输出点数×8。 模拟量输入：所需存储器字节数=通道数×100。 模拟量输出：所需存储器字节数=通道数×200。 定时器/计数器：所需存储器字节数=定时器/计数器×2。 通信接口：所需存储器字节数=接口个数×300。
10.3 软件设计
10.3.1 设计前准备工作 （一）熟悉编程软件 编程软件是程序设计的前提。在设计程序前，应该通过在计算机上实际操作来熟 悉编程软件的结构及使用方法，熟悉各种指令的含义。 （二）设计程序框图 程序框图是程序思想的体现，是编程的依据。在程序设计前，应根据控制要求确 定用户程序结构以及详细的程序框图。程序框图应尽量做到模块化，确定模块的 输入及输出，确定模块完成的功能。同时弄清各模块之间的联系。 （三）变量表的定义
10.1.2 PLC设计内容 （一）根据控制对象实际被控I/O点数的多少确定控制系统的总体结构。例如，采 用一个PLC还是多个PLC，每个PLC带多少个模块等。 （二）系统的网络结构是依据系统规模的大小来确定的。例如，如果系统规模比 较大，传输的数据量多，可以考虑采用以太网或DP网。通讯网络方式的设计对系 统至关重要，合理的网络结构可以保证数据安全快速的传输。 （三）硬件系统的设计主要包括PLC及其各模块的选型、电气控制柜设计以及I/O 模块端子接线图设计。I/O模块端子多，在绘制I/O端子接线图时，必须严谨细致。 （四）程序设计主要是PLC控制程序的编写。依据工艺特点与控制要求，首先设 计控制方案，然后依据控制方案进行程序设计。程序是整个控制的核心，程序的 好坏直接影响到控制效果，因此，在设计程序时必须考虑有效性与简洁性。 （五）当控制系统需要在上位机上操作时，还应设计人机界面。人机界面设计要 做到两点，一是内容要能反应工艺流程主体，不需要控制的设备且不是重要的设 备可以不画。二是画面要简洁友好，便于操作员操作。 （六）技术文档的编写、整理与归档。项目技术文档主要包括系统说明书、系统 布置图、电气原理图、硬件明细表、系统安装调试报告、上位机操作说明书以及 系统维护手册。