西門(mén)子S7-300plc的原理、編程技巧與通訊模塊的介紹

西門(mén)子PLC S7-300系列及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用西門(mén)子PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，西門(mén)子PLC S7-300的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。本文下面就為您介紹一下西門(mén)子PLC S7-300系列的選型方法，供您在配置過(guò)程中參考。

SIMATIC S7-300是德國(guó)西門(mén)子(Siemens)公司生產(chǎn)的模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。S7-300系統(tǒng)通過(guò)各種單獨(dú)的模塊之間的組合可進(jìn)行構(gòu)成不同要求的系統(tǒng);S7-300的指令系統(tǒng)具備高速(0.6~0.1μs)的運(yùn)算速度;S7-300支持用浮點(diǎn)數(shù)和反三角函數(shù)運(yùn)算，能夠有效地進(jìn)行更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算;S7-300通過(guò)統(tǒng)一的Step 7軟件方便、簡(jiǎn)單的給所有模塊進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)賦值;S7-300具備多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改;S7-300具備強(qiáng)大的通信功能，它多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)，多點(diǎn)接口(MPI)集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

西門(mén)子的Step 7 ProfessionalV5.4 SP3 編程軟件支持LAD，STL和FBD三種編程語(yǔ)言，并且支持三種編程語(yǔ)言的混編，大大的提高了編程的效率。功能最強(qiáng)的CPU的RAM存儲(chǔ)容量為512kB，有8192個(gè)存儲(chǔ)器位，512個(gè)定時(shí)器和512個(gè)計(jì)數(shù)器，數(shù)字量通道最大為65536點(diǎn)，模擬量通道最大為4096個(gè)。由于使用Flash EPROM，CPU斷點(diǎn)后無(wú)需后備電池也可以長(zhǎng)時(shí)間保持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，使S7-300成為完全無(wú)維護(hù)的控制設(shè)備。

S7-300/400有很高的電磁兼容性和抗振動(dòng)抗沖擊能力。S7-300標(biāo)準(zhǔn)型的環(huán)境溫度為0-60.環(huán)境條件擴(kuò)展型的溫度范圍為-25-+60，有更強(qiáng)的耐振動(dòng)和耐污染性能。

通過(guò)系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能塊的調(diào)用，用戶可以使用集成在操作系統(tǒng)內(nèi)的程序，從而顯著地減少所需要的用戶存儲(chǔ)器容量，他們可以用于中斷處理、出錯(cuò)處理、復(fù)制和處理數(shù)據(jù)等。

S7-300/400的編程軟件STEP 7功能強(qiáng)大，使用方便。S7-300有350多條指令。

STEP 7的功能塊圖和梯形圖編程語(yǔ)言符合IEC 61131標(biāo)準(zhǔn)，語(yǔ)句表編程語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)IEC稍有不同，以保證與STEP 5的兼容性，3種編程語(yǔ)言可以相互轉(zhuǎn)換。用轉(zhuǎn)換程序可以將西門(mén)子的STEP 6或TISOFT編寫(xiě)的程序轉(zhuǎn)換到STEP 7。STEP 7還有SCL、GRAPH和HiGrahp等編程語(yǔ)言供用戶選購(gòu)。

計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為1-999，定時(shí)器的定時(shí)范圍為10ms-9990s?？梢允褂肐EC標(biāo)準(zhǔn)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器。

STEP 7通過(guò)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具來(lái)為所有的模塊設(shè)置參數(shù)，可以節(jié)省用戶入門(mén)的時(shí)間和培訓(xùn)的費(fèi)用。

CPU用智能化的診斷體統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常，記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如超時(shí)、模塊更換等)。S7-300有看門(mén)狗中斷、過(guò)程報(bào)警、日期時(shí)間中斷和定時(shí)中斷功能。

操作員控制和監(jiān)視顯得日益重要，S7-300/400已將hmi(人機(jī)接口)服務(wù)集成到操作系統(tǒng)內(nèi)，因此大大減少了人機(jī)對(duì)話的編程要求。SIMATIC人機(jī)界面從S7-300中獲得數(shù)據(jù)，S7-300/400按用戶指定的刷新速度自動(dòng)地傳遞這些數(shù)據(jù)。

在掌握了PLC的開(kāi)關(guān)量和模擬量控制之后，還需要了解通信控制，工控的道路就是干到老學(xué)到老，不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，通信簡(jiǎn)單地說(shuō)就是利用某種通信協(xié)議將PLC與設(shè)備連接起來(lái)，設(shè)備的所有信號(hào)都可以通過(guò)PLC發(fā)送指令來(lái)控制，不需要開(kāi)關(guān)或模擬量來(lái)完成，比如設(shè)備的啟停，控制量的大小，數(shù)據(jù)監(jiān)控都可以通過(guò)通信來(lái)完成，接線簡(jiǎn)單。在這里，我們需要掌握通信協(xié)議和設(shè)備的功能代碼，并有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，包括各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

上位機(jī)是您的PLC狀態(tài)顯示和控制。使用上位機(jī)可以節(jié)省控制面板上的許多按鈕，同時(shí)也很漂亮。重要的是與PLC控制的設(shè)備。您可以直接在上位機(jī)上修改與設(shè)備過(guò)程相關(guān)的參數(shù)。您需要掌握上位機(jī)的編程，包括界面設(shè)計(jì)、PLC狀態(tài)和數(shù)值設(shè)置，以配合PLC進(jìn)行控制。

掌握了以上四個(gè)部分，一般就可以進(jìn)行PLC的初步編程設(shè)計(jì)了，平時(shí)在空閑時(shí)間還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)PLC編程實(shí)例，通過(guò)實(shí)例學(xué)習(xí)，消化后成為自己的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也可以在實(shí)際編程中，借用別人更好的編程方法。在編程過(guò)程中，如果遇到問(wèn)題，建議獨(dú)立思考解決，查找相關(guān)資料和手冊(cè)等。通過(guò)自己解決問(wèn)題，下次遇到這個(gè)問(wèn)題就可以輕松解決了。PLC編程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，通過(guò)實(shí)際的編程轉(zhuǎn)化為自己的能力，可以快速掌握PLC編程。

plc的主要技術(shù)指標(biāo)plc的一些基本的技術(shù)性能，通?？捎靡韵聨追N指標(biāo)進(jìn)行描述。1.輸入/輸出點(diǎn)數(shù)(i/o點(diǎn)數(shù))輸入/輸出點(diǎn)數(shù)指plc外部的輸入、輸出端子數(shù)，這是一項(xiàng)很重要的技術(shù)指標(biāo)，因?yàn)樵谶x用plc時(shí)，要根據(jù)控制對(duì)象的i/o點(diǎn)數(shù)要求確定機(jī)型。主機(jī)的i/o點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)可接擴(kuò)展i/o模塊，但因?yàn)閿U(kuò)展模塊內(nèi)一般只有接口電路、驅(qū)動(dòng)電路而沒(méi)有cpu，它通過(guò)總線電纜與 主機(jī)相連，由主機(jī)的cpu進(jìn)行尋址，故最大擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)受cpu的i/o尋址能力的限制。2.內(nèi)存容量一般以plc所能存放用戶程序的多少來(lái)衡量?jī)?nèi)存容量的。在plc中程序指令是按“步” 存放的(一條指令少則一“步”，多則十幾“步”)，一“步”占一個(gè)地址單元，一個(gè)地址單 元一般占兩個(gè)字節(jié)。例如，一個(gè)內(nèi)存容量為1000步的plc，可推知其內(nèi)存為2k字節(jié)。注意： “內(nèi)存容量”實(shí)際是指用戶程序容量，不包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的容量。3.掃描速度掃描速度一般指執(zhí)行1000步指令所需要的時(shí)間，單位為ms/k。有時(shí)也用執(zhí)行一步指令所需的時(shí)間計(jì)，單位為μs/步。4.指令條數(shù)plc指令系統(tǒng)擁有的指令種類(lèi)和數(shù)量是衡量其軟件功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)。plc具有的指令種類(lèi)越多，說(shuō)明其軟件功能越強(qiáng)。plc指令一般分為基本指令和高級(jí)指令兩部分。5.內(nèi)部繼電器和寄存器plc內(nèi)部有許多繼電器和寄存器，用以存放變量狀態(tài)、中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等，還有許多具有特殊功能的輔助繼電器和寄存器，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、系統(tǒng)寄存器、索引寄存器等。通過(guò) 使用它們，可使用戶編程方便靈活，以簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。因此內(nèi)部繼電器、寄存器的配置情況常是衡量plc硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。6.編程語(yǔ)言及編程手段plc所具有的編程語(yǔ)言及編程手段也是衡量其性能的一項(xiàng)指標(biāo)。編程語(yǔ)言一般分為梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、系統(tǒng)流程圖語(yǔ)言等幾類(lèi)，不同廠家的plc編程語(yǔ)言類(lèi)型有所不同，語(yǔ)句也各異。編程手段主要是指采用何種編程裝置，編程裝置一般分為手持編程器和帶有相應(yīng) 編程軟件的計(jì)算機(jī)兩種。

7.高級(jí)模塊plc除了主控模塊外，還可以配接各種高級(jí)模塊。主控模塊可實(shí)現(xiàn)基本控制功能，高級(jí)模塊的配置則可實(shí)現(xiàn)一些特殊的專門(mén)功能。因此，高級(jí)模塊的配置反映了plc的功能強(qiáng)弱， 是衡量plc產(chǎn)品檔次高低的一個(gè)重要標(biāo)志。目前各生產(chǎn)廠家都在開(kāi)發(fā)功能模塊上下很大功夫，使其發(fā)展很快，種類(lèi)日益增多，功能也越來(lái)越強(qiáng)。主要有：a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊、高速計(jì) 數(shù)模塊、位置控制模塊、pid控制模塊、速度控制模塊、溫度控制模塊、遠(yuǎn)程通信模塊、高級(jí)語(yǔ)言編輯模塊以及各種物理量轉(zhuǎn)換模塊等。這些高級(jí)模塊不但能使plc進(jìn)行開(kāi)關(guān)量順序控 制，而且能進(jìn)行模擬量控制、定位控制和速度控制等。特別是網(wǎng)絡(luò)通信模塊的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了plc之間、plc與計(jì)算機(jī)的通信，使得plc可以充分利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的資源，實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)程監(jiān)控。三、plc的內(nèi)存分配及i/o點(diǎn)數(shù)在使用plc之前，深入了解plc內(nèi)部繼電器和寄存器的配置和功能，以及i/0分配情 況對(duì)使用者是至關(guān)重要的。下面介紹一般plc產(chǎn)品的內(nèi)部寄存器區(qū)的劃分情況,每個(gè)區(qū)分配 一定數(shù)量的內(nèi)存單元，并按不同的區(qū)命名編號(hào)。1.i/0繼電器區(qū)i/0區(qū)的寄存器可直接與plc外部的輸入、輸出端子傳遞信息。這些i/0寄存器在plc 中具有“繼電器”的功能，即它們有自己的“線圈”和“觸點(diǎn)”。故在plc中又常稱這一寄存器區(qū)為“i/0繼電器區(qū)”。每個(gè)i/0寄存器由一個(gè)字(16位)組成，每位對(duì)應(yīng)plc 的一個(gè) 外部端子，稱作一個(gè)i/0點(diǎn)。i/0寄存器的個(gè)數(shù)乘以16等于plc總的i/0點(diǎn)數(shù)。如某plc有10個(gè)i/0寄存器，則該plc共有160個(gè)i/0點(diǎn)。在程序中，每個(gè)i/0點(diǎn)又都可以看成是一個(gè)“軟繼電器”，有常開(kāi)觸點(diǎn)，也有常閉觸點(diǎn)。不同型號(hào)的plc配置有不同數(shù)量的i/0 點(diǎn)，一般小型的plc主機(jī)有十幾至幾十個(gè)i/0點(diǎn)。若一臺(tái)plc主機(jī)的i/0點(diǎn)數(shù)不夠，可 進(jìn)行i/0擴(kuò)展。2.內(nèi)部通用繼電器區(qū)這個(gè)區(qū)的寄存器與i/0區(qū)結(jié)構(gòu)相同，即能以字為單位使用，也能以位為單位使用。不 同之處在于它們只能在plc內(nèi)部使用，而不能直接進(jìn)行輸入輸出控制。其作用與中間繼電器 相似，在程序控制中可存放中間變量。3.數(shù)據(jù)寄存器區(qū) 這個(gè)區(qū)的寄存器只能按字使用，不能按位使用。一般只用來(lái)存放各種數(shù)據(jù)。4.特殊繼電器、寄存器區(qū) 這兩個(gè)區(qū)中的繼電器和寄存器的結(jié)構(gòu)并無(wú)特殊之處，也是以字或位為一個(gè)單元。但它們都被系統(tǒng)內(nèi)部占用，專門(mén)用于某些特殊目的，如存放各種標(biāo)志、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖、計(jì)數(shù)器和定 時(shí)器的設(shè)定值和經(jīng)過(guò)值、自診斷的錯(cuò)誤信息等等。這些區(qū)的繼電器和寄存器一般不能由用戶任意占用。