西门子PLC内部培训教程(内部资料禁止外传)
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柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
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PLC的功能
人机界面功能
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
扫描周期
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导轨
PS 电源模块
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
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导轨（机架） 系统背版总线
S7-300模块
柳州职业技术学院电子电气工程系
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
特种型CPU（2种）
柳州职业技术学院电子电气工程系
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）。
西门子PLC培训教程
内部资料禁止外传（西门子柳州技术学院）
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
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§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)
MPI cable
有MPI接口的PG 或PC
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
柳州职业技术学院电子电气工程系
§1.4
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
电源模块 （选项）
信号 CPU模块 模块 信号模块的 MMC 存储卡 CPU状态 前连接器 （CPU313以上） 及故障指示 灯
CPU工作 模式选择开 关
24V DC连 接器 后备电池 MPI （CPU313以上） 多点接口
前门
柳州职业技术学院电子电气工程系
S7-300系统结构
典型系统结构
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。”
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
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第 1章
§1.1 PLC的产生
PLC概述
§1.2
§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
柳州职业技术学院电子电气工程系
§1.1
PLC的产生
传统的生产机械自动控制装臵→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
§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
柳州职业技术学院电子电气工程系
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
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）
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
§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。
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
出错 处理
C P U 强制为S T O P 处理程序
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
用户迫切需要一种先进的自动控制装臵
继电器控制系统 先进自动控制系统
柳州职业技术学院电子电气工程系
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Biblioteka Baidu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）。
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
接触器 电磁阀
PLC
+ -
指示灯
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电源O N
上电 处理
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第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
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
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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
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
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。
PROFIBUS DP
PROFIBUS PA (Ex)
PROFIBUS PA
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PLC的功能
人机界面功能
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
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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
扫描周期
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导轨
PS 电源模块
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
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导轨（机架） 系统背版总线
S7-300模块
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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。
特种型CPU（2种）
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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）。
西门子PLC培训教程
内部资料禁止外传（西门子柳州技术学院）
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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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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。
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§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)
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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§1.4
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。
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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。
电源模块 （选项）
信号 CPU模块 模块 信号模块的 MMC 存储卡 CPU状态 前连接器 （CPU313以上） 及故障指示 灯
CPU工作 模式选择开 关
24V DC连 接器 后备电池 MPI （CPU313以上） 多点接口
前门
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S7-300系统结构
典型系统结构
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
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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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
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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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。
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第 1章
§1.1 PLC的产生
PLC概述
§1.2
§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
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§1.1
PLC的产生
传统的生产机械自动控制装臵→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
§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
柳州职业技术学院电子电气工程系
§2.2.1 S7-300 CPU模块的分类
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）
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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。
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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。
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
出错 处理
C P U 强制为S T O P 处理程序
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臵
继电器控制系统 先进自动控制系统
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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Biblioteka Baidu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）。
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
接触器 电磁阀
PLC
+ -
指示灯
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电源O N
上电 处理
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第二章 西门子PLC系统特性及硬件介绍
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
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
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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
柳州职业技术学院电子电气工程系
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
柳州职业技术学院电子电气工程系
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。
柳州职业技术学院电子电气工程系
PLC的功能
通信、联网功能