PLC培训课件

扫描周期

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。
数学运算功能 数据处理
模拟数据处理

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。

PLC的功能
通信、联网功能
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA

PLC的功能
人机界面功能
§2.1 S7-300系统组成
§2.1.1 §2.1.2 §2.1.3 §2.1.4 §2.1.5 §2.1.6 §2.1.7 中央处理单元 (CPU) 电源单元 (PS) 信号模板 (SM) 接口模板 (IM) 功能模板 (FM) 通讯模板 (CP) 特殊模板 (SM 374仿真器)
导轨
PS 电源模块
5.故障安全型CPU(3/3)
CPU 317F-2DP：具有大容量程序存储器、一个 PROFIBUS DP主/从接口、一个DP主/从MPI接口，两个接口可用于集成故 障安全模块，可以组态为一个故障安全型自动化系统，可满足 安全运行的需要。可以与故障安全型ET200M I/O模块进行集中 式和分布式连接；与故障安全型ET200S PROFIsafe I/O模块可 进行分布式连接；标准模块的集中式和分布式使用，可满足与 故障安全无关的应用。CPU运行时需要微存储卡
3.革新型CPU(2/2)
CPU 317-2DP：具有大容量程序存储器，可用于要求很高的 应用；能够满足系列化机床、特殊机床以及车间应用的多任务 自动化系统；与集中式I/O和分布式I/O一起，可用作生产线上 的中央控制器；对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力； 具有PROFIBUS DP主/从接口，可用于大规模的I/O配置，可用于 建立分布式I/O结构；可选用SIMATIC工程工具，能够在基于组 件的自动化中实现分布式智能系统。CPU运行时需要微 存储卡MMC。

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

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
§1.3
PLC的定义和分类
PLC的功能和特点
§1.4
PLC的结构与工作过程
§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
CPU 316-2DP ：具有大容量程序存储器和 PROFIBUS DP 主 / 从 接，可进行大规模的I/O配置，比较适用于
具有分布式或集中式I/O配置的工厂应用。
3.革新型CPU(1/2)
CPU 312（新型）：是一款全集成自动化（TIA）的CPU， 比较适用于对处理速度中等要求的小规模应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 314（新型）：对二进制和浮点数运算具有较高的处 理性能，比较适用于对程序量中等要求的应用。CPU运行时需 要微存储卡MMC。 CPU 315-2DP（新型）：具有中、大规模的程序存储容量 和数据结构，如果需要可以使用SIMATIC功能工具；对二进制 和浮点数运算具有较高的处理性能；具有 PROFIBUS DP 主 / 从 接口。可用于大规模的I/O配置或建立分布 式I/O结构。CPU运行时需要微存储卡MMC。
2.标准型CPU
CPU 313：具有扩展程序存储区的低成本的 CPU，比较适用于需 要高速处理的小型设备。 CPU 314：可以进行高速处理以及中等规模的 I/O配置，用于安 装中等规模的程序以及中等指令执行速度的程序。 CPU 315 ：具有中到大容量程序存储器，比较适用于大规模的 I/O配置。 CPU 315-2DP ：具有中到大容量程序存储器和 PROFIBUS DP 主/ 接口，比较适用于大规模的I/O配置或建立分布式I/O系统。
接触器 电磁阀
PLC
+ -
指示灯
电源O N
上电 处理
PLC的工作过程
内部处理
输入处理（输入传送、远程I / O ） 执行自诊断
通信服务（外设、C P U 、总线服务）
P L C 正常？
更新时钟、特殊寄存器
扫描 过程
Y
扫描 过程
N
存放自诊断错误结果
STOP
C P U 运行方式？
RUN
致命错误？
Y
N
执行程序
MMC存储卡 （CPU313以上）
后备电池 （CPU313以上）
MPI 多点接口 24V DC连 接器
前门
信号 模块
S7-300系统结构
典型系统结构
§2.2 S7-300 CPU模块
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
§2.2.2
S7-300 CPU模块操作
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
工业应用场合。

用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统 先进自动控制系统

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）。
出错 处理
C P U 强制为S T O P 处理程序
PLC的扫描过程
输
输
I0.0 Q4.1 M10.0 Q4.2 I0.1 I0.1 Q4.1 M10.0 Q4.2
输
入 映 像 寄 存 器
出 映 像 寄 存 器
输 出 锁 存 器
输 出 端 子
信号
入 端 子
驱动
输入刷新 输入刷新阶段
程序执行
输出刷新 输出刷新阶段
§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。
第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
第2章
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7
S7-300系统特性及硬件介绍
SIMATIC S7-300系统结构 S7-300 CPU模块 信号模块 （SM） 电源模块 （PS） 接口模块（IM） 其他模块（IM） SIMATIC S7-300的硬件组态
CPU 315F-2DP：基于SIMATIC CPU 315-2DP，集成有一个 MPI接口、一个DP/MPI接口，可以组态为一个故障安全型自动 化系统，满足安全运行的需要。使用带有 PROFIsafe 协议的 PROFIBUS DP可实现与安全无关的通讯；标准模块的集中式和 分布式使用，可满足与故障安全无关的应用。CPU运 行时需要微存储卡MMC。
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
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。
CPU 318-2DP：具有大容量程序存储器和PROFIBUS DP主/从 接口，可进行大规模的I/O配置，比较 适用于分布式I/O结构。
4.户外型CPU
CPU 312 IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有 集成的数字量I/O，具有特殊功能和特殊功能的特殊输入。比 较适用于恶劣环境下的小系统。 CPU 314 IFM：具有紧凑式结构的户外型产品。内部带有 集成的数字量I/O，并具有扩展的特殊功能，具有特殊功能和 特殊功能的特殊输入。比较适用于恶劣环境下且对响应时间和 特殊功能有较高要求的系统。 CPU 314（户外型）：具有高速处理时间和中等规模I/O配 置的CPU。比较适用于恶劣环境下，要 求中等规模的程序量和中等规模的指令 执行时间的系统。
5.故障安全型CPU(1/3)
CPU 315F：基于SIMATIC CPU S7-300C，集成有PROFIBUS DP主/从接口，可以组态为一个故障安全型系统，满足安全运 行的需要。使用带有PROFIBUS协议的PROFIBUS DP可实现与安 全相关的通讯；CPU运行时需要微存储卡MMC。
5.故障安全型CPU(2/3)
系统设计、安装、调试方便
维修方便，维修工作量小 总价格低
§1.4

PLC的结构和工作过程
PLC的基本结构
设备通讯接口 中央处理单元（CPU） 电源适配器
编程器 计算机
交流电源
其他设备
按钮 继电器触点
BUS
I/O扩展接口
I/O扩展单元
传感器
输 入 单 元
系统程序存储器
RAM
输 出 单 元
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。”

紧凑型CPU（6种）
标准型CPU（5种） 革新型CPU（5种） 户外型CPU（3种） 故障安全型CPU（3种）
特种型CPU（2种）
1.紧凑型CPU(1/2)
CPU 312C：带有集成的数字量输入和输出，并具有与过程 相关的功能，比较适用于具有较高要求的小型应用。 CPU 运 行时需要微存储卡（MMC）。 CPU 313C：带有集成的数字量和模拟量的输入和输出，并 具有与过程相关的功能，能够满足对处理能力和响应时间 要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡（MMC）。 CPU 313C-2PtP ：带有集成的数字量输入和输出及一个 RS422/485串口，并具有与过程相关的功 能，能够满足处理量大、响应时间高的 场合。CPU运行时需要微存储卡（MMC）。
CPU
IM 接口模块
SM: DI
SM: DO
SM: AI
SM: AO
FM: - 计数 - 定位 - 闭环控制
CP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网
系统背版总线 导轨（机架）
S7-300模块
CPU模块 电源模块 （选项） CPU状态 及故障指示 灯 信号模块的 前连接器
CPU工作 模式选择开 关
1.紧凑型CPU(2/2)
CPU 313C-2DP：带有集成的数字量输入和输出，以及 PROFIBUS DP 主 /从接口，并具有与过程相关的功能，可以完成 具有特殊功能的任务，可以连接标准 I/O 设备。 CPU 运行时需要 微存储卡MMC。 CPU 314C-2PtP ：带有集成的数字量和模拟量 I/O 及一个 RS422/485串口，并具有与过程相关的功能，能够满足对处理能 力和响应时间要求较高的场合。CPU运行时需要微存储卡MMC。 CPU 314C-2DP ：带有集成的数字量和模拟量的输入和输 出，以及PROFIBUS DP主/从接口，并具有 与过程相关的功能，可以完成具有特殊功 能的任务，可以连接单独的I/O设备。CPU 运行时需要微存储卡MMC。
PS (电源模块)
CPU
IM SM: (接口模块) DI
SM: DO
SM: AI
SM: AO
CP: - 点-到-点 - PROFIBUS - 工业以太网
§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

PLC的功能
数据采集、存储与处理功能
西门子PLC培训教程
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
第1 章
§1.1 PLC的产生
PLC概述
§1.2