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西門子S7-300學(xué)習(xí)筆記

S7-300編程元件：由電子電路和寄存器已經(jīng)存儲單元等組成。比如輸入繼電器由輸入電路和輸入映像寄存器構(gòu)成

各種元器件安裝功能命名 T 為定時器 C為計(jì)數(shù)器 I 輸入繼電器 Q 為輸出繼電器，并將存儲器分為若干個存儲區(qū)域，每種編程元件對于一塊存儲區(qū)，在同一個存儲區(qū)域內(nèi)，同種元件安裝一定順序進(jìn)行編號，稱為元件的地址。

存儲區(qū)域                                                         標(biāo)示符

輸入映像存儲區(qū)I                                               I IB IW ID

輸出映像存儲區(qū)Q                                              Q QB QW QD

位存儲區(qū)M                                                        M MB MW MD

外部輸入（PI）                                           PIB PIW PID

外部輸入（PW）                                        PQB PQW PQD

定時器（T）               訪問此區(qū)域可以得到定時器剩余時間           T（0·255）

計(jì)數(shù)器（C）     訪問此區(qū)域可以得到當(dāng)前的計(jì)數(shù)值               C(0`255)

數(shù)據(jù)塊（DB） 用OPEN DB打開數(shù)據(jù)塊 用OPEN　DI 打開背景數(shù)據(jù)塊

本地?cái)?shù)據(jù)（L） 此區(qū)域存放邏輯塊中的臨時數(shù)據(jù)，當(dāng)邏輯塊結(jié)束時數(shù)據(jù)丟失 L LB LW LD

注意：與直接訪問外設(shè)I/O相比，訪問過程映像表可以保證在一個程序周期內(nèi)過程映像的狀態(tài)始終保持*。

S7-300/400的數(shù)據(jù)類型

基本數(shù)據(jù)類型：1變量的地址：變量的地址是指STEP7中的硬件組態(tài)時設(shè)置的輸入輸出的地址，這里要區(qū)分為數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號包含位信息，輸入如限位開關(guān) 點(diǎn)動開關(guān)，輸出如指示燈。交流接觸器。模擬信號包含16-32位的信息，PLC中以字或者雙字形式出現(xiàn)，數(shù)字信號是以布爾（BOOL）量存儲的，而模擬值是以整數(shù)（INT）量進(jìn)行儲存的。

STEP7 中常用的數(shù)字形式：

1 位 Bit BOOL I0.1 Q0.1

2 字節(jié) B  IB2 QB18

3 字 word IW4=IB4+IB5 IB4為高字節(jié) IB5為低字節(jié)   字的取值范圍：W#16#0000--W#16#FFFF

PLC是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗*力較強(qiáng)，但當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，就可能造成程序錯誤或運(yùn)算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證PLC的正常運(yùn)行。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗*力；另一方面，要求設(shè)計(jì)、安裝和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應(yīng)注意以下問題：

　　(1)溫度：PLC要求環(huán)境溫度在0～55℃，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大。

　　(2)濕度：為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對濕度應(yīng)小于85％(無凝露)。

　　(3)震動：應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動源，防止振動頻率為10～55 Hz的頻繁或連續(xù)振動。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠。

　　(4)空氣：避免有腐蝕和易燃的氣體，例如化學(xué)的酸堿等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。例如電廠的干排渣、干除灰等，在基建后期增加了封閉小屋。

　　(5)電源：PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴(yán)重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般PLC都由直流24 V輸出提供給輸入端，當(dāng)輸入端使用外接直流電源時，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯誤信息

PLC的基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)展，主要集中在兩個基本方面：執(zhí)行多任務(wù)和程序互換。

  所謂執(zhí)行多任務(wù)，就是在一個PLC系統(tǒng)中可同時裝幾個CPU模塊，每個CPU模塊都執(zhí)行某一種任務(wù)，控制與其所執(zhí)行任務(wù)相關(guān)的I/O模塊的存取。其實(shí)，按照IEC 61131-3的概念，我們應(yīng)該更確切地稱之為通過多配置執(zhí)行多任務(wù)。例如，三菱電機(jī)的小Q系列最多可以在一個機(jī)架上插4個CPU模塊；富士電機(jī)的MICREX-SX系列最多可以在一個機(jī)架上插6個CPU模塊。這些CPU模塊可以是專門用于邏輯控制、順序控制的，也可以是運(yùn)動控制用的，還可以是做過程控制用的，上述在Windows操作系統(tǒng)的環(huán)境下執(zhí)行PC機(jī)任務(wù)的模塊，也是供用戶選擇的一種選項(xiàng)。從某種意義上講，這也是一種混合式的控制系統(tǒng)。
PLC的傳統(tǒng)軟件模型包括一個資源，運(yùn)行一個任務(wù)，控制一個程序，且運(yùn)行于一個封閉系統(tǒng)中。而在IEC 61131-3可編程控制器編程語言標(biāo)準(zhǔn)的軟件模型中，在其最上層把解決一個具體控制問題的完整的軟件概括為一個“配置”。它專指一個特定類型的控制系統(tǒng)，包括硬件裝置、處理資源、I/O通道的存貯地址和系統(tǒng)能力，等同于一個PLC系統(tǒng)的應(yīng)用程序。在一個由多臺PLC或由多個CPU構(gòu)成的PLC控制系統(tǒng)中，每一臺PLC或每一個CPU的應(yīng)用程序就是一個獨(dú)立的“配置”。在一個“配置”中可以定義一個或多個“資源”。可把“資源”看作能執(zhí)行IEC程序的處理手段，它反映PLC的物理結(jié)構(gòu)，在程序和PLC的物理I/O通道之間提供了一個接口。只有在裝入“資源”后才能執(zhí)行IEC程序。一般而言，通常資源放在PLC內(nèi)，當(dāng)然它也可以放在其它支持IEC程序執(zhí)行的系統(tǒng)內(nèi)。在一個“資源”內(nèi)可以定義一個或多個任務(wù)。任務(wù)被配置后可以控制一組程序或功能塊。這些程序和功能塊可以是周期地執(zhí)行，也可以由一個事件驅(qū)動予以執(zhí)行。
    由此可見，該軟件模型足以映像各類實(shí)際系統(tǒng)：對于只有一個處理器的小型系統(tǒng)，其模型只有一個配置、一個資源和一個程序，與現(xiàn)在大多數(shù)PLC的情況*相符。對于有多個CPU模塊插裝在同一機(jī)架上的中、大型系統(tǒng)，每個CPU模塊被視作一個配置，可由一個或多個資源來描述，而一個資源則包括一個或多個程序。對于分散型系統(tǒng)，包含多個配置，而一個配置又包含多個處理器，每個處理器用一個資源描述，每個資源則包括一個或多個程序。
    值得指出的是，近些年來在日本開始流行的多CPU的PLC結(jié)構(gòu)，恰恰是在IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)頒布后多年之后才問世的。這個PLC結(jié)構(gòu)的革命性變化，顯然是建立在這個軟件模型的  理論基礎(chǔ)上，要不然PLC還是由一個CPU按掃描方式執(zhí)行一個程序的那種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
    至于程序互換的問題，至少到目前為止尚是一個努力的方向。只有在每個PLC的供應(yīng)廠商所提供的PLC產(chǎn)品都真正遵循IEC 61131-3的標(biāo)準(zhǔn)，而且其編程系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)又切實(shí)符合IEC 61131-8《編程語言的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)導(dǎo)則》，并通過PLCopen這個國際組織對各種編程語言（LD、SFC、FBD、ST和IL）的*性測試，還要解決不同PLC的存儲地址資源的對應(yīng)互換，才有可能實(shí)現(xiàn)名副其實(shí)的程序互換。

可編程控制器概述

1.   可編程控制器的產(chǎn)生

PLC的誕生

1)      隨著半導(dǎo)體技術(shù)，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)70年代初期、中期，設(shè)計(jì)制造出可編程邏輯控制器PLC，它能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)等控制功能。

2)      20世紀(jì)70年代末至80年代初，可編程控制器的處理速度大提高，增加了許多特殊功能，使得可編程控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對模擬量進(jìn)行控制。

3)      20世紀(jì)80年代以來，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程控制器也得到迅猛發(fā)展，其功能越來越強(qiáng)。PLC具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能。

4)      1985年1月國際電工委員會(IEC)制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)。

2.   什么是PLC？

國際電工委員會（IEC）在1987年2月頒布了PLC的標(biāo)準(zhǔn)草案（第三稿），草案對PLC作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。”可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。

3.   PLC的特點(diǎn)

3.1可靠性高，抗*力強(qiáng)

3.2通用性強(qiáng)，使用方便

3.3采用模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便

3.4編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握

3.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短

3.6對生產(chǎn)工藝以身試法適應(yīng)性強(qiáng)

3.7安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小

4.   可編程控制器的分類

1)      按輸入/輸出點(diǎn)數(shù)分

a)      小型機(jī)

小型PLC　I/O總點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲容量在4KB左右。

b)      中型機(jī)

中型PLC　I/O總點(diǎn)數(shù)在256∽2048點(diǎn)之間，用戶程序存儲容量在8KB左右。

c)      大型機(jī)

大型PLC　I/O總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲容量在16KB以上。

2)      按結(jié)構(gòu)形式分

a)      整體式

b)      模塊式

3)      按生產(chǎn)廠家分

在全世界有上百家PLC制造商，其中占PLC市場80%以上的生產(chǎn)公司是：德國的西門子（SIEMENS）公司、法國的施耐德（SCHNEIDER）自動化公司、日本的歐姆龍（OMRON）和三菱公司。

5.   PLC的應(yīng)用

1)      開關(guān)量邏輯控制

2)      模擬量控制

3)      過程控制

4)      定時和計(jì)數(shù)控制

5)      順序控制

6)      數(shù)據(jù)處理

7)      通信和聯(lián)網(wǎng)

6.   PLC的發(fā)展趨勢

a)      系列化、模塊化

b)      小型機(jī)功能強(qiáng)化

c)      中、大型機(jī)高速度、高功能、大容量

d)      低成本

e)      多功能

7.   可編程控制器技術(shù)性能指標(biāo)

a)      I/O點(diǎn)數(shù)

I/O點(diǎn)數(shù)是指PLC外部I/O端子的總數(shù)。如FX毓的I/O點(diǎn)數(shù)最多為256。

b)      掃描速度

一般指執(zhí)行指令的時間，單位是μs/步，有時也以執(zhí)行1000步指令的時間計(jì)，單位為ms/千步，通常為10ms，小型PLC的掃描時間可能大于40s。

c)      內(nèi)存容量

通常以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。

d)      指令系統(tǒng)

PLC指令的多少是衡量其軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。PLC具有的指令種類越多，它的軟件功能則*。

e)      內(nèi)部寄存器

寄存器的配置情況是衡量PLC硬件功能的一個指標(biāo)。這些寄存器主要用以存放變量狀態(tài)、結(jié)果和數(shù)據(jù)等。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC（即可編程邏輯編程器的簡稱）已經(jīng)進(jìn)入日常生產(chǎn)、生活的各個方面，PLC的應(yīng)用在各行各業(yè)已成為必不可少的內(nèi)容。PLC作為通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)，其功能日益強(qiáng)大，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備。PLC 從誕生至今，僅有30年的歷史，但是得到了異常迅猛的發(fā)展，并與CAD/CAM、機(jī)器人技術(shù)一起被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動化的三大支柱。

在現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)化的進(jìn)一步發(fā)展，自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱，無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)在生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射和污染的場合，應(yīng)用更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快發(fā)展，并取得一定效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路部門的重視。

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