西门子PLC培训教程
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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。
第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
第2章 S7-300系统特性及硬件介绍
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7
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 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。
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。
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
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
S7-300模块
导轨（机架） 系统背版总线
电源模块 （选项）
信号
CCPPUU状模态块MMC存储模卡块 及故障指（示CPU313以上）
PLC(可编程序控制器)培训教程
第一章 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 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
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。
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。
PS
CPU
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。
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）。
什么是PLC ?
PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。 它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此， 被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC )
§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。
Hale Waihona Puke 用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统
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
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。
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。
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。”
PLC的分类
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）。
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
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。
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 MMC。
§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)
导轨
PS 电源模块
随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程 控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称 为可编程控制器（Programmable controller，略写 PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用 PLC 这个略写。
§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）
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)
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
§1.3
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的功能和特点
PLC的功能
数据采集、存储与处理功能
数学运算功能 数据处理 模拟数据处理
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。
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）。
信号模块的 前连接器
灯
24V DC连 接器
CPU工作 模式选择开
关
（CP多后U点备M31P电接3I以口池上）
前门
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
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。
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 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
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。
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
+-
信号
PLC的扫描过程
输
输
入
I0.0
I0.1
Q4.1
出
输
输
映
Q4.1
输
M10.0
映
出
入 端
像
M10.0 I0.1
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。
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。
第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
第2章 S7-300系统特性及硬件介绍
§2.1 §2.2 §2.3 §2.4 §2.5 §2.6 §2.7
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 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。
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。
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
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
S7-300模块
导轨（机架） 系统背版总线
电源模块 （选项）
信号
CCPPUU状模态块MMC存储模卡块 及故障指（示CPU313以上）
PLC(可编程序控制器)培训教程
第一章 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 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
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。
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。
PS
CPU
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。
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）。
什么是PLC ?
PLC 是一种专门用于工业控制的计算机。 早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。 它主要用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此， 被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC )
§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。
Hale Waihona Puke 用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统
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
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。
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。
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。”
PLC的分类
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）。
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
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。
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 MMC。
§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)
导轨
PS 电源模块
随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程 控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称 为可编程控制器（Programmable controller，略写 PC)。为区别于Personal Computer (PC)，故沿用 PLC 这个略写。
§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）
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)
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
§1.3
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的功能和特点
PLC的功能
数据采集、存储与处理功能
数学运算功能 数据处理 模拟数据处理
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。
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）。
信号模块的 前连接器
灯
24V DC连 接器
CPU工作 模式选择开
关
（CP多后U点备M31P电接3I以口池上）
前门
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
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。
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 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
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。
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
+-
信号
PLC的扫描过程
输
输
入
I0.0
I0.1
Q4.1
出
输
输
映
Q4.1
输
M10.0
映
出
入 端
像
M10.0 I0.1
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。