目录

前言
第1章概述1
11PLC的基本概念与基本结构1
111PLC的基本概念1
112PLC的基本结构1
113怎样下载PLC的资料和软件3
12PLC的特点与应用领域3
121PLC的特点3
122PLC的应用领域4
13习题5
第2章PLC的硬件与工作原理6
21PLC的硬件6
211PLC的物理结构6
212CPU模块中的存储器7
213I/O模块8
22PLC的工作原理9
221用触点和线圈实现逻辑运算9
222PLC的运行模式10
223PLC的工作原理11
23S7200系列PLC14
231S7200的特点14
232CPU模块16
233数字量扩展模块19
234模拟量扩展模块与热电偶热电阻扩展模块19
235STEP7Micro/WIN编程软件与显示面板简介22
24I/O的地址分配与外部接线22
241本机I/O与扩展I/O的地址分配22
242S7200的外部接线23
25习题25
第3章PLC程序设计基础26
31PLC的编程语言与程序结构26
311PLC编程语言的国际标准26
312S7200的程序结构28
32存储器的数据类型与寻址方式28
321数据在存储器中存取的方式28
322CPU的存储区30
323直接寻址与间接寻址34
33位逻辑指令35
331触点指令35
332输出指令与其他指令39
34定时器与计数器指令41
341定时器指令41
342计数器指令43
35习题44
第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法46
41梯形图的经验设计法46
411有记忆功能的电路46
412定时器应用电路46
413经验设计法举例48
414常闭触点输入信号的处理49
42根据继电器电路图设计梯形图的方法50
421基本方法50
422注意事项51
43顺序控制设计法与顺序功能图52
431顺序控制设计法52
432步与动作53
433有向连线与转换条件55
434顺序功能图的基本结构56
435顺序功能图中转换实现的基本规则57
44习题59
第5章顺序控制梯形图的设计方法62
51使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法62
511单序列的编程方法62
512选择序列与并行序列的编程方法64
513应用举例66
52以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法68
521单序列的编程方法68
522选择序列的编程方法69
523并行序列的编程方法70
524应用举例70
53使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法71
531顺序控制继电器指令71
532单序列的编程方法72
533选择序列与并行序列的编程方法73
534应用举例74
54具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法75
541系统的硬件结构与工作方式75
542使用起保停电路的编程方法77
543以转换为中心的编程方法81
55习题82
第6章PLC的功能指令84
61S7200的指令规约84
611使能输入与使能输出84
612梯形图中的网络与指令85
613其他规约85
62程序控制指令86
63局部变量表与子程序88
631局部变量表88
632子程序的编写与调用89
64数据处理指令92
641比较指令92
642数据传送指令94
643移位与循环指令94
644数据转换指令96
645表功能指令99
646读写实时时钟指令101
647字符串指令102
65数学运算指令103
651数学运算指令103
652浮点数函数运算指令105
653逻辑运算指令106
66中断程序与中断指令107
661中断程序107
662中断事件与中断指令108
663中断优先级与中断队列溢出109
67高速计数器与高速脉冲输出指令111
671编码器111
672高速计数器的工作模式与外部输入信号112
673高速计数器的程序设计114
674高速脉冲输出与开环位置控制116
68习题119
第7章PLC的通信与自动化通信网络120
71计算机通信概述120
711串行通信的基本概念120
712串行通信的接口标准121
72计算机通信的国际标准122
721开放系统互连模型122
722IEEE 802通信标准123
723现场总线及其国际标准125
73西门子的工业自动化通信网络126
731全集成自动化126
732工业以太网126
733现场总线PROFIBUS127
734现场总线ASi128
74S7200的通信功能129
741S7200的网络通信协议129
742S7200的通信功能130
75S7200的串行通信网络132
751PPI网络的硬件接口与网络配置132
752PPI多主站电缆133
753在编程软件中设置通信参数134
754网络的建立137
755网络通信的高级议题138
76S7200的通信指令139
761网络读写指令139
762发送指令与接收指令141
77使用自由端口模式的计算机与
PLC的通信144
771自由端口模式下PLC的串行通信程序设计144
772使用接收完成中断的PLC通信程序举例146
773使用字符接收中断的PLC通信程序举例147
78Modbus协议在通信中的应用149
781Modbus从站协议149
782Modbus从站协议指令151
783使用Modbus从站协议的PLC程序设计153
784ModbusRTU通信帧的结构153
785循环冗余校验码的计算156
79PLC串口通信调试软件的应用157
791串口通信调试软件的功能与使用方法157
792串口通信调试软件应用实例159
710习题159
第8章PLC在模拟量闭环控制中的应用161
81闭环控制与PID控制器161
811模拟量闭环控制系统161
812PID控制器163
813PID指令向导的应用165
814PID参数的整定方法166
82PID参数自整定与PID调节控制面板169
821自整定的基本方法与自整定过程169
822扩展的回路表171
823PID调节控制面板171
824PID参数自整定实例173
83习题175
第9章PLC应用中的一些问题176
91PLC控制系统的设计与调试步骤176
911系统设计176
912PLC硬件选型177
913硬件软件设计与调试178
92节省PLC输入输出点数的方法179
921减少所需输入点数的方法180
922减少所需输出点数的方法180
93PLC控制系统的可靠性措施181
931电源的抗干扰措施181
932安装的抗干扰措施182
933故障的检测与诊断183
94习题184
第10章STEP 7Micro/WIN编程软件与仿真软件使用指南185
101编程软件概述185
1011编程软件的安装与项目的组成185
1012通信参数的设置与在线连接的建立187
1013帮助功能的使用与S7200的出错处理188
102程序的编写与传送189
1021编程的准备工作189
1022编写与传送用户程序190
1023数据块的使用193
103用编程软件监控与调试程序194
1031基于程序编辑器的程序状态监控194
1032用状态表监控与调试程序196
1033用状态表强制改变数值197
1034在RUN模式下编辑用户程序199
1035调试用户程序的其他方法199
104使用系统块设置PLC的参数200
1041断电数据保持的设置200
1042创建CPU密码202
1043输出表与输入滤波器的设置204
1044脉冲捕捉功能与后台通信时间的设置205
105S7200仿真软件的使用206
106习题209
附录210
附录A实验指导书210
A1编程软件使用练习210
A2定时器计数器应用实验212
A3自动往返的小车控制系统的编程实验213
A4彩灯控制程序的编程实验214
A5使用起保停电路的顺序控制程序编程实验215
A6以转换为中心的顺序控制程序编程实验215
A7使用SCR指令的顺序控制程序的编程实验216
A8具有多种工作方式的系统的编程实验217
A9功能指令的编程实验217
A10子程序的编程实验219
A11中断程序的编程实验220
A12PLC与计算机的自由端口通信实验222
A13使用Modbus从站协议的PLC与计算机的通信实验223
A14两台PLC的通信实验223
A15高速输入与高速输出的编程实验224
A16用模拟电位器修改定时器设定值的实验226
A17PID闭环控制实验227
附录B部分习题参考答案228
附录CS7200的特殊存储器(SM)
标志位235
附录DS7200的SIMATIC指令集
简表237
附录E配套光盘说明242
参考文献245          

随着工业自动化程度的不断提高，可编程序控制器（PLC）正在走入工矿企业的每一个角落，只要有控制要求的场合，就有PLC的应用。PLC常被称为全能“工业电脑”，用它可以方便地对工业现场进行实时控制。在工业电气控制系统中，经常遇到控制常数设定和修改的问题，例如：某加热控制系统加热时间常数的设定和改变问题。PLC改变控制常数的常用方法有两种，其一，通过上位计算机对原程序中控制数据进行修改;其二，利用外部装置输入数据，控制系统运行。即由外设将数据送入PLC，进行数据处理，然后对PLC内部参数进行修改，实现对工业设备的实时控制。第二钟数据输入方法，具有不修改原程序，数据输入方法简单、操作方便，能实现实时控制等优点，不仅适用于计算机设计人员使用，而且还适用于普通操作人员。在电气控制设备上，有着非常广泛的应用，并且许多厂家PLC产品都具有外部数据输入功能。所以，利用PLC控制技术对外部BCD码数据进行输入，充分发挥工业控制计算机—PLC数值计算和处理能力的编程、控制方法，具有实际应用的推广意义。这里，以SIEMENS公司PLC构成的某加热系统为例，详细、具体地对加热时间常数外部数据输入方法及用户处理程序作以介绍。
1 BCD码数据外部输入应用设计举例
1.1 设计思路
首先介绍SIEMENS（西门子）公司PLCS7—200的物理存储区结构，一般情况下，物理存储区是以字节为单位的，所以存储单元为字节单元，操作数长度是字或双字时，标识符后给出的存储单元参数是字或双字内的最低字节单元号。图1（a）给出了字节、字、双字的相互关系及表示方法。当使用数据宽度为字或双字时，应保证没有生成任何重叠的存储器字节分配，例如，字地址编码应采用MW10、MW12、MW14??????等偶数字地址或MW11、MW13、MW15???????等奇数字地址，由于存储器字MW10占用MB10、MB11两个字节，而MW11则要占用MB11、MB12两字节，存在字节地址重叠单元MB11，所以字地址编码时奇偶不能兼用，以免造成数据读写错误。图1（b）给出数据存储结构，数据的高位用MSB表示，低位用LSB表示。图1（a）以字节单元为基准标记存储器单元 图1（b） 存储器中字节、字、双字之间的关系
其次，以德国SIEMENS（西门子）公司的S7—200PLC为例。构成加热控制系统，加热时间采用三位十进制数的BCD码拨盘从PLC外部输入。PLC输入/输出接点分配如下表所示：
附表：PLC输入/输出接点地址分配
加热系统的加热元件用PLC输出点Q0.0控制，系统起动按钮由I1.4输入，复位按钮由I1.5输入。
这里选择两个字节的PLC输入映象寄存器IB0和IB1作为外部数据输入端，利用三个BCD码拨盘将外部数据分别置入IB0、IB1两个字节中。每个BCD码拨盘需用四位PLC输入点，如个位BCD码8421端分别接至PLC的I0.3、I0.2、I0.1、I0.0输入接点，分配PLC的输入接点IB0的低4位为BCD码的个位数、高4位为BCD码的十位数、IB1的低4位为BCD码的百位数、高4位为无效位。利用传送指令分别将个、十、百位数送入三个内部标志寄存器（或内部变量寄存器）保存，并将送入的十位、百位数分别乘以权10和权100，最后将处理好的个位、十位、百位数相加，运算结果作为加热器的加热时间常数，PLC在用户程序初始化时，将其送入加热时间定时器中，对加热器加热时间进行实时控制，PLC在每次运行开始初始化程序中读取BCD码拨盘数据。这样采用改变外部拨盘的数据。即可以灵活地改变加热时间。
最后，介绍了外部数据输入处理过程的基本思路。
1.2用户处理程序。用户程序由主程序和初始化子程序组成，根据特殊标志位SMO.1在程序首次扫描时给出的脉冲信号，调用初始化子程序，实现BCD码的数据输入。这样，在其后的扫描周期中不再会调用该程序，这减少了扫描时间且程序更结构化。用户程序说明：（1）程序段一实现子程序调用功能;（2）段二和段三实现加热器加热控制功能，输出继电器Q0.0由I1.4置位、定时器T37或I1.5复位，定时器T37的计时常数由内部标志寄存器MW8置入;（3）段5—段9为BCD码数据输入、处理子程序。段六、七分别将个位、十位、百位送MW2、6和VW2保存。段八实现十位乘10，百位乘100,运算结果分别送入VD4和VD8功能，并且将个位、十位、百位数求和运算结果送入MW8作为加热器加热时间。（4）段九为子程序返回。PLCS7-200梯形图程序。

2 设计关键技巧和注意事项
设计技巧：是用BCD码拨盘，把加热器的加热时间值置成BCD码数，并用PLC的数据传送指令读入输入映象寄存器，进行运算后，作为控制加热定时器的预置值，从而达到实时控制。注意事项：首先是应特别熟悉PLC物理寄存器内部结构，以便正确地确定BCD码数据输入位与PLC输入接点的关系，使之与定时器的时间常数相对应。其次，本参考程序在PLC由STOP状态进入RUN状态时读入外部数据，故只能在STOP状态修改BCD拨盘数据。若需在程序运行其间更改数据时，只要将子程序调用条件稍加改动即可。3结束语
随着PLC技术在现代工业中的广泛应用，利用外部装置输入、修改控制数据的应用场合越来越多，PLC应用技术和技巧应迅速普及，以不断提高工业控制技术水平，提高劳动生产率，提高国民的生活水平和综合国力。以上，我们探讨的是一种简单而可靠的外部数据输入方法，可供专门从事PLC应用技术研究的工程技术人员参考。（一）PLC应用编程与维护技术（以西门子PLCS7-200/300/400为案例）1. S7-200高级应用与案例分析； 2. S7-300/400与ET200分布式I/O的硬件结构和硬件组态方法与使用技巧；4. S7-PLCSIM仿真软件实现多台PLC同时仿真与网络仿真的技巧；5. S7-300/400的编程语言、编程元件及指令系统；6. S7-300/400在模拟量闭环控制中的应用，用系统功能块实现PID控制；7. 顺序控制梯形图的设计方法与技巧，顺序控制功能图语言S7 Graph的应用；8. S7-300/400的程序结构（功能块、数据块、组织块），以及线性化编程、模块化编程、结构化编程和符号化编程；9. S7-300程序的备份的技巧；10.STEP7程序的在线调试及程序错误的诊断（在线连接、程序的上传下载与故障诊断、程序的在线调试的技巧、诊断缓存区查找程序故障的方法、常见故障的查找与排除方法）；11.STEP7诊断PLC的系统故障和网络故障的方法；12.S7-300/400 通讯和网络的组态；13.PLC与人机界面的通讯原理、方法及案例分析；14.MPI网络与全局数据通信的组态；15.PROFIBUS现场总线通信与编程的几种方法与技巧16、工业以太网通讯与编程；（二）WINCC组态编程软件技术1.WINCC软件介绍；WINCC与S7PLC的通信；2、WINCC的组态(建立项目、组态变量、创建过程画面)；3.WINCC软件与S7-PLCSIM仿真软件连接与调试技巧；（三）变频调速器的应用及故障处理1、变频器的应用：变频器的额定参数、选型及安装接线；变频器输出频率控制方法与选择；变频器同步控制的几种方案与设计；变频器闭环控制的设计方法；变频器速度反馈传感器及制动方法的选择，制动电阻参数的计算；2、变频器调速系统常见故障与处理方法：过流、过压、欠压、过热、无故障显示；无故障显示、电动机不能启动；无故障显示，电动机能启动但不能调速；电动机加速过程中失速；外来干扰对变频的影响及抑制；3、变频器维修案例分析：功率模块的损坏（主回路故障）；无任何显示（充电指示灯和键盘面板）；无故障显示，变频器不能工作；有故障显示（过流故障、欠压故障、过压故障、过热故障、输出缺相故障）；

以电动机控制为案例，用逻辑分析的方法介绍如何用PLC实现简单逻辑控制；　本书以实际工程应用和便于教学使用为出发点，以西门子S7-300系列可编程序控制器（简称PLC）为蓝本，主要介绍可编程序控制器的特点、结构组成、工作原理、内部存储区、指令系统、程序结构、编程软件使用、编程规则与技巧、控制系统设计与应用技术等。本书以工作过程为导向安排内容，尽可能做到语言简捷、内容丰富、实用性强、理论联系实际，详细叙述了PLC的应用技术，并通过大量工程案例介绍PLC的设计方法和安装技巧。大部分章节都有相关技能训练，以突出实践技能和应用能力的培养。本书适合作为电气自动化、楼宇智能化、机电一体化、机械设计与制造及相关专业“PLC基础与应用”课程的教学用书，也可作为电气技术人员的参考书和培训教材。本书配有授课电子教案，　　前言

可编程序控制器（简称PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型、通用的工业自动控制装置。它具有高可靠性、配置扩充的灵活性等特点，且具有易于编程、使用维护方便等优点，在工业自动化控制的各个领域得到了广泛应用，它代表着控制技术的发展方向，被业界称为现代工业自动化的三大支柱之一。近年来，PLC的发展势头有增无减，新产品、新技术不断涌现，尤其是德国西门子公司的SIMATICS7系列PLC，具有功能强、性价比高等优点，能为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，深受用户的欢迎，特别适合当前工业企业对自动化的需要。本书以实际工程应用和便于教学使用为出发点，以西门子S7-300系列PLC为蓝本，以工作任务为导向安排内容，以基于工作过程的思想组织与编写内容，注重过程性知识讲解，适度介绍概念和原理，突出技能训练和能力培养，力争使本书满足“教、学、练、做”一体化的教学需要。全书共10章，第1章介绍PLC的定义、基本结构、基本原理，西门子S7系列PLC的分类、S7-300PLC的工作过程、模块安装及默认地址；第2章介绍STEP7编程软件的使用、编程规则与方法，第3章介绍基本逻辑指令、边沿检测指令的基本应用；第4章在介绍S7-300PLC的定时器及CPU时钟存储器等预备知识的基础上，以人行横道的控制为案例，用时序分析的方法介绍如何用PLC实现时序控制；第5章在介绍置位指令和复位指令等预备知识的基础上，以抢答器和多级传送带控制为案例，分析如何实现类似物流传送（加工）系统的顺序起停控制；第6章在介绍计数器、比较指令、移位指令等预备知识的基础上，以多台电动机的单个按钮控制为案例，分析如何实现输入点的复用；第7章介绍转换指令、算术运算指令、字逻辑运算等功能指令的应用；第8章在介绍模拟量信号模块、模拟信号的处理等预备知识的基础上，以搅拌器系统的控制为案例，介绍如何实现对模拟量的采集与控制；第9章在介绍顺序控制系统、顺序功能图的结构、顺序功能图的梯形图编程方法、S7GRAPH语言等预备知识的基础上，分别以洗车控制系统设计、饮料灌装生产线控制系统设计为案例，介绍如何用梯形图实现选择性分支、并进分支流程的控制；第10章介绍S7-300PLC的通信知识，说明如何运用PROFIBUS总线技术实现主站与从站之间的数据交换与传送。本书尽可能做到语言简捷、内容丰富、实用性强、理论联系实际，详细叙述了PLC的应用技术，并通过大量工程案例介绍PLC的设计方法和安装技巧，大部分章节都有相关技能训练，以突出实践技能和应用能力的培养。本书适合作为电气自动化、楼宇智能化、机电一体化、机械设计与制造及相关专业“PLC基础与应用”课程的教学用书，也可作为电气技术人员的参考书和培训教材。由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。 编 者 出 版 说 明根据“教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见”中提出的高等职业院校必须把培养学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出的地位，促进学生技能的培养，以及教材内容要紧密结合生产实际，并注意及时跟踪先进技术的发展等指导精神，机械工业出版社组织全国近60所高等职业院校的骨干教师对在2001年出版的“面向21世纪高职高专系列教材”进行了全面的修订和增补，并更名为“全国高等职业教育规划教材”。本系列教材是由高职高专计算机专业、电子技术专业和机电专业教材编委会分别会同各高职高专院校的一线骨干教师，针对相关专业的课程设置，融合教学中的实践经验，同时吸收高等职业教育改革的成果而编写完成的，具有“定位准确、注重能力、内容创新、结构合理和叙述通俗”的编写特色。在几年的教学实践中，本系列教材获得了较高的评价，并有多个品种被评为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。在修订和增补过程中，除了保持原有特色外，针对课程的不同性质采取了不同的优化措施。其中，核心基础课程的教材在保持扎实的理论基础的同时，增加实训和习题；实践性较强的课程强调理论与实训紧密结合；涉及实用技术的课程则在教材中引入了最新的知识、技术、工艺和方法。同时，根据实际教学的需要对部分课程进行了整合。

归纳起来，本系列教材具有以下特点：1）围绕培养学生的职业技能这条主线来设计教材的结构、内容和形式。2）合理安排基础知识和实践知识的比例。基础知识以“必需、够用”为度，强调专业技术应用能力的训练，适当增加实训环节。3）符合高职学生的学习特点和认知规律。对基本理论和方法的论述容易理解、清晰简洁，多用图表来表达信息；增加相关技术在生产中的应用实例，引导学生主动学习。4）教材内容紧随技术和经济的发展而更新，及时将新知识、新技术、新工艺和新案例等引入教材。同时注重吸收最新的教学理念，并积极支持新专业的教材建设。5）注重立体化教材建设。通过主教材、电子教案、配套素材光盘、实训指导和习题及解答等教学资源的有机结合，提高教学服务水平，为高素质技能型人才的培养创造良好的条件。由于我国高等职业教育改革和发展的速度很快，加之我们的水平和经验有限，因此在教材的编写和出版过程中难免出现问题和错误。我们恳请使用这套教材的师生及时向我们反馈质量信息，以利于我们今后不断提高教材的出版质量，为广大师生提供更多

CPU 特点集成接口
直接集成在CPU 内的接口，可使用现有的总线技术来建立一个高性能的通信环境。

MPI还能作为一个PROFIBUS DP接口使用，允许配置2条DP线（只限于CPU318-2DP）.
PROFIBUS DP
能将SIMATIC S7-300连接到开放式型现场总线PROFIBUS DP(根据EN50170)，因此可建立起较大型的分布式结构系统。这可扩大通信的范围，从SIMATIC控制器到来自第三方制造商的现场设备均可进行通讯。和已有的SIMATICS5或SIMATIC 505系统的通信更是不成问题。
使用STEP7软件对分布式I/O模块进行组态和对集中式I/O模块进行组态，所使用的方法是相同的，因此能节省工程时间和费用。
以这种方法，S7-300可作为主站或从站。
共享功能
HMI功能（人机接口功能）及PG功能（编程器功能）均可通过PG/PC进行远距离编程。此外，一台编程器可以操作多个CPU。或几个编程器能访问同一个CPU。
藉路由功能之助，连接在网络中任何一个节点上的一台编程器都可以访问该网络上的全部节点。
使用通讯模块还可以实现更复杂的功能。
CPU 创新
在紧凑型CPU 中所采用的创新设计，现在也应用到了全新标准型CPU312，314和315-2DP。这些全新标准的CPU将取代以前的型号，CPU 318-2DP除外。这样做有以下优势：
缩短机器时钟时间
命令执行时间减少到原有的1/3或1/4，因而降低机器时钟时间和为更高生产率奠定基础。
减少工程成本
由于更大容量的构架（例如，大容量的RAM）。新的CPU为面向任务的STEP7工程工具的应用构成一个平台，例如SCL高级语言和使用面向生产的运行软件，例如 Easy Motion Control（轻松的运动控制）。
此外，简化了模块化的编程及现有程序的再利用。除了建立程序，工程工具还简化了程序的可读性，维护和文档化。最重要的是，显著地降低工程费用。
降低运行成本
新CPU向用户展示其增加的性能，即降低设备的运行成本。如一个作为数据和记忆存储的微型存储器卡（MMC），亦可取消后备电池，因此减少维护费用。
一个包括符号和注释的成套项目在MMC中从而使维修等服务更为方便。因为服务不再需要组态数据。此外，MMC使程序的更新简单易行。
降低安装空间需求
全新CPU 其宽度只有40mm，而不是以前的80mm。这就意味着控制器以及开关柜将更为紧凑。
降低采购成本
与至今一直在使用的存储器卡相比较，新的微存储卡(MMC)有明显的价格优势。
增加灵活性
新的CPU提供更强的联网能力，因为允许更多的CPU以及操作员控制和监视设备能连接在一起。
作为开放系统，使用由DP V1功能支持的PROFIBUS，新的CPU可以对所连接的第三方系统进行全面的参数化和诊断。
此外，能在运行模式读/写微存储器卡(MMC)，因此，例如，能对测量值进行归档或进行配方处理。

1．S7-200系列PLC的特点：

是SIEMENS公司推出的一种小型PLC

（1）它结构紧凑

（2）扩展性良好

（3）指令功能强大

（4）价格低廉

成为当代各种小型控制工程的理想控制器。

2．S7-200PLC的产品：

（1）集成一定数字I/O点的CPU：CPU221、CPU222、CPU 224、CPU 226、CPU226XM

（2）扩展模块：主要有

数字量扩展模块：EM221、EM222、EM223

模拟量扩展模块：EM231、EM 232、EM235

通讯模块：EM277、EM241等

其它模块：特殊功能模块

可以十分方便地组成不同规模的控制器。其控制规模可以从几点到几百点。S7-200PLC可以方便地组成PLC-PLC网络和微机-PLC网络，从而完成规模更大的工程。

3．S7-200的编程软件：STEP7-Micro/WIN32。该编程软件可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监控。使得PLC的编程更加方便、快捷。可以说，S7-200可以完美地满足各种小规模控制系统的要求。 

S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。
概述SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面： * 极高的可靠性  *极丰富的指令集 * 便捷的操作 * 丰富的内置集成功能* 实时特性 * 强劲的通讯能力  *丰富的扩展模块S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。CPU单元设计集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU221，222具有180mA输出， CPU 224，CPU 226分别输出280，400mA。可用作负载电源。
不同的设备类型CPU 221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。
本机数字量输入/输出点CPU 221具有6个输入点和4个输出点，CPU 222具有8个输入点和6个输出点，CPU224具有14个输入点和10个输出点。CPU 226具有24个输入点和16个输出点。
中断输入 允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 高速计数器 CPU 221/222 4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。CPU224/2266个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/226可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。
模拟电位器
    CPU221/222 1个。
    CPU224/226 2个。脉冲输出
2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。
实时时钟 例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。
EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。 电池模块用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
        PLC(可编程逻辑控制器)在工控界中应用广泛，有许多优点和方便之处，很多行业都有共同的体会，在PLC系统中实现模拟量采集时价格十分昂贵，研华ADAM-4100系列帮您解决此问题，该系列产品可以与PLC进行无缝连接，实现低成本温度、电压、电流采集应用方案，每路模拟量输入的价格仅200元左右，帮您的PLC每路省下一半预算！并且有采集点多、采集性能高等特点。
        研华的ADAM-4100系列坚固型模块：8路模拟量采集，16位分辨率，采集精度可达±0.1%或更高；宽工作温度(-40 ~85 ℃) 范围，宽电源 ( 10 ~ 48 VDC)输入范围；更高的抗噪性能，特别设计的自动滤波器功能，可根据噪音的最大频率来自动调整滤波参数，进而保证信号采集的准确和稳定。

Siemens S7-300 PLC 1、PLC控制系统的特点及组成PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I／0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。
PLC采用的Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与控制室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，确保系统运行的稳定性。（1） 系统结构及硬件配置 　根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出（DO） 采用SM322模块，模拟量输入（AI） 采用 SM331模块，模拟量输出（AO） 采用SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位机采用Easyview公司MT510T真彩触摸屏进行显示和控制，整个干渣系统的工艺流程及测量参数、控制方式、顺序运行状况、控制对象状态等均能够清楚地显示在触摸屏上，当参数越限报警或控制对象故障或状态发生变化时，以不同的颜色进行显示，使操作人员能够一目了然地了解到系统的运行情况，并实时地根据工艺要求进行系统参数进行调整。（2） 控制系统的功能实现PLC程序的编制直接关系着底渣系统能否正常工作，而程序设计的关键在于编程者对工艺系统的理解程度和程序编制技术的灵活应用。因此，在程序设计中首先考虑了供气压力调节系统的特点，将程序设计细化，分成多个程序模块，实行模块化编程。这样既可以方便的增加或删除程序模块，便于现场对工艺的调整，又可针对配套设备可控性对不同程序模块进行完善。PLC的编程软件采用SIEMENS公司的SIMATIC STEP7V6软件平台用来完成硬件组态、地址和站址的分配以及编制整个生产过程的控制程序的。上位机监控软件采用国产软件组态王，全部采用汉化界面，便于系统的开发与操作，该系统运行于Windows2000中文平台，可实现对生产过程的全面监控，对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。通过VB语言脚本，可以在主控室的上位机显示重要参数的历史趋势、实时趋势，实现联锁调节的手自动切换、操作、压力的高、低限报警、流量数据的显示与累计，满足高生产率的调度需求。（3） 现场显示 现场采用MCC屏进行参数控制，触摸屏程序由组态软件来完成，人机界面采用中文菜单，界面友好，操作方便，功能较强，主要用于现场压力、流量、阀位的显示与操作。可作为操作人员现场操作的依据。 二、系统实现排渣系统的自动控制和监控 主要包括如下功能： （1）灵活的操作方式以及强大的系统控制功能：系统可以实现上位机操作、控制柜操作和就地手动操作； （2）报警功能：当温度超过工艺要求，可在现场、就地实现越限报警； （3） 简单、方便的参数设定：压力调节的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。  1 、系统控制功能
　　 （1） 过程控制的功能：
　　 1）系统对床压实现了PID自动调节控制；
　　2）对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理；
　　3）实现了流量信号的温、压补偿，提高了仪表的测量精度。  （2） 逻辑控制联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统可以实现电磁阀控制以及参数越限报警等功能（3）人机接口HMI系统中包含主工艺画面，分系统画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示功能，包括过程量变化趋势的实时趋势。三、软件设计 根据该系统具体情况，PLC系统软件设计过程中着重要考虑的是以下几个方面： （1） 数据采集及工程量转换
（2） PID算法
（3） 流量温压补偿计算以及流量的累积计算
对于系统中的逻辑控制选用梯形图（LADDER）编程，直观、方便；对于PID回路控制流量温压补偿计算以及流量的累积计算部分则采用语句表（STL）编程，结构紧凑而又灵活。PID调节是该系统中最为重要的控制程序，因此特将PID算法作一重点介绍。
1、PID算法STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID（FB41）和离散型PID（FB42），根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数（比例系数、积分时间）输入等功能。
PID算法的输出实际上是比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分作用之和：
　　
　　Ｍｎ＝ＭＰｎ＋ＭＩｎ＋ＭＤｎ
　　ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）
　　ＭＰｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＳ／ ＴＩ（ＳＰｎ－ ＰＶｎ）＋ ＭＸ
　　ＭＤｎ ＝ ＧＡＩＮ  ＴＤ／ ＴＳ（ＰＶｎ－１－ ＰＶｎ）
　　Ｍｎ：第ｎ次采样时刻的输出值。
　　ＭＰｎ：第ｎ次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。
　　ＭＩｎ：第ｎ次采样时刻的积分作用，可以消除静差，提高控制品质。
　　ＭＤｎ：第ｎ次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。
　　ＳＰｎ：第ｎ次采样时刻的设定值。
　　ＰＶｎ：第ｎ次采样时刻的过程值。
　　ＭＸ：第ｎ－１次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。
　　ＧＡＩＮ：回路增益，P参数。
　　ＴＩ：积分时间常数，即I参数。
　　ＴＩ：微分时间常数，即D参数。
　　ＴＳ：采样时间。

从上面的公式中可以看出，参数P（GAIN）与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢；Ｉ参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数（压力）的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到最佳的控制效果。《西门子PLC在水处理工程中的运用》摘要：详细叙述了GLM-8型行架式刮油刮渣机工艺流程、自动控制系统说明。同时，总结了采用GLM-8型行架式刮油刮渣机进行污水处理所取得的经济效益和社会效益。关键词：刮油刮渣机、CPU224[1]、驱动机构[2]
Application of Siemens PLC in water handleAuthor: Chen long UnitName: Wuhan Cigarette FactoryAbstract: It was detailed to describedthe type GLM-8 pares off the oil and the mud machine craft process,automatic control system elucidation. At the same time, Tallying upthe adoption type GLM-8 pares off the oil and the Mire machinehandling acquisition the economic performance and the socialperformance.Key words: pares off the oil and the mud machine、CPU224[1] 、Drive the organization[2]引言在钢铁厂污水排放中，水中含有大量的废渣和油，如果将废渣和油从水中分离出来后，水就可以进行第二次利用，提出的废渣还可以送到下一个工序进一步将里面的铁提炼出来，这样就大大地节约了水资源，又防止了环境污染;利用GLM-8型行架式刮油刮渣机是对钢铁厂污水处理方法中的一种。下面将对该污水处理系统做简要论述。一、工艺流程
GLM-8型行架式刮油刮渣机主要由驱动机构、行架、刮油耙，刮渣耙、自动控制系统、定位器组成。沉淀在平流池池底的泥渣在刮渣耙的带动下，逆水由平流池出水尾端向进水首端行驶，将泥渣带入首端的集泥坑，刮渣机行到首端时，自动控制系统指导抬落耙机构的电动推杆进行工作，由于刮油耙和刮渣采用联动，当刮泥耙抬出250mm高度时，刮油耙自动下降250mm，刮油刮渣机实行反向行驶，将浮在平流池上的油由平流池首端向尾端推动，将油刮入设在尾端的集油槽内排出平流池。从而实现一次全过程工作，刮油刮渣还可根据平流池的沉降过程进行半程工作两到叁次再进行一次全程工作，具体运行轨迹见图一，该系统可以根据需要通过面板上的选择开关选择三种运行轨迹，图一中只画了一个周期。图一：运行轨迹图

自动控制系统设有现场手动、自动和远程控制接口。当刮油刮渣机出现故障时，设备现场报警装置进行报警，并通过信号通信系统将信号送到中控室报警。
设备的输电系统采用电缆输入电源和信号控制电缆输出信号，电缆在运行过程中悬挂在空的电缆滑车上，电缆滑车在行架式刮油刮渣机的带动下沿着滑车轨道进行往返工作。
当设备的自动控制系统出现失控时，刮油刮渣机行驶到端头而不能实行反程工作时，可通过设在首尾两端的限位控制装置切断电源，如上述系统全部失控时，设在首尾端的车挡强制将设备控制在限位范围内，从而控制了设备出轨等事故的发生。二、控制系统说明3.1硬件说明该控制系统所用的中央处理器为西门子公司的CPU224AC/DC继电器输出。S7-200系列是一种可编程逻辑控制器（MicroPLC）。它可以控制多种多样的自动化工业的应用，它紧凑的设计，低廉的价格，以及强大的指令，使得S7-200控制器可以近乎完美地满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的自动化问题时，具有很强的适应性，该控制系统所用的是S7-200系列，不过也可通过该模块上的PROFIBUS-DP接口，通过现场总线将该小系统组态到大系统中。该系统中的CPU224的I/O分配如下表：3.2软件说明该控制系统软件采用西门子公司的STEP7-MICRO/WIN32的软件编写，PLC控制系统使用功能控制语言，可用多种方法，如梯形图（Ladder）、语句表（STL）、功能图块（FBD）进行设计，软件开发、调试和维护采用多种方法，可有效利用软件资源。该系统主要用到了子程序调用指令，在主程序中根据用户需要对三种运行轨迹的三个子程序进行调用，从而让刮油刮渣机在不同的条件下运行不同的轨迹。每一种运行轨迹都是通过软件完成，充分利用了计数、定时等指令，程序流程图如下（图三）：

三、应用效果该控制系统从安装调试成功后，于2001年8月通过甘肃酒钢集团的验收。目前控制系统运行稳定可靠，且操作简单、直观；可实现远距离维护功能，从而减轻了维护强度，故障处理更方便、快速。参考文献：1、S7-200编程手册[P]1998版……………………西门子公司
2、电机拖动[M]1996版……………………………冶金工业出版社《西门子PLC在油田工程的运用》：联合站是采油厂对从地下开采出来的原油进行油、水、气分离的场所,其控制系统对外输原油的质量起着决定性的作用。大庆油田以往的联合站控制系统主要有以霍尼韦尔为代表的DCS系统、以OMRON为代表的PLC系统和以研华工控机为代表的内插I/O卡的计算机系统等三种类型。这些系统各有优缺点,如DCS系统处理速度快 ,人机界面好 ,但其全部信号集中接入控制室 ,成本造价高。PLC系统数字逻辑处理能力强 ,可靠性高,但处理速度低 ,功能模块较单一 ,和其它设备兼容性不好。工控机内插I/O板则适合于较少点数的应用 ,其成本低、灵活性好同,但故障率高 ,不可靠。由于以上特点,在油田的联合站控制领域中还没有一种能使用户满意的控制系统。随着工业自动化控制理论和计算机技术的发展,以及生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、开放性等方面越来越高的要求 ,西门子公司在原来S5系列可编程控制器的基础上,结合最先进的电子制造、网络通讯、现场总线等技术 ,推出了新一代可编程控制器S7系列PLC。