西门子PLCs7300教程[1]

§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
单
元 指示灯
+-
电源ON 内部处理
上电 处理
PLC的工作过程
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 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
信号模块的 前连接器
➢ 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
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 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
输
输
映
Q4.1
输
M10.0
映
出
入 端
像
M10.0 I0.1
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。
§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。
用户迫切需要一种先进的自动控制装置
继电器控制系统
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。
CPU
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
➢ 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 ➢ 系统设计、安装、调试方便 ➢ 维修方便，维修工作量小 ➢ 总价格低
输入处理（输入传送、远程I/O）
通信服务（外设、CPU、总线服务）
更新时钟、特殊寄存器
STOP
CPU运行方式？ RUN
执行程序
扫描 过程
处理程序
执行自诊断
PLC正常？
Y
N 存放自诊断错误结果
致命错误？
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Y CPU强制为STOP
扫描 过程
出错 处理
信号
PLC的扫描过程
输
输
入
I0.0
I0.1
Q4.1
出
§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
✓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
PLC的功能
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
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）。
§1.2 PLC的定义和分类
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）