1、2021-11-2912021-11-292培訓計劃培訓計劃u 第第1講講 plc系統簡介系統簡介u 第第2講講 s7-400系列系列plc的硬件系統介紹的硬件系統介紹u 第第3講講 s7-400系列系列plc的軟件系統介紹的軟件系統介紹u 第第4講講 現場總線儀表現場總線儀表2021-11-293plc系統簡介u plc的基本概念及應用范圍的基本概念及應用范圍uplc的系統組成及監控網絡的系統組的系統組成及監控網絡的系統組成成2021-11-294plc的基本概念 根據根據ieciec（國際電工委員會）標準，給（國際電工委員會）標準，給plcplc下下的定義：的定義： 可編程序控制器是一種數

2、字運算操作的電子可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。輸出，控制各種類型的機械或生產過程。2021-11-295plc的應用范圍 6 6號爐：為雙冗余系統號爐：為雙冗余系統 新熱化新熱化 老熱化老熱化 新高溫水新高溫水 熱網系統熱網系統2021

3、-11-296plc的系統組成 s7-400 s7-400屬于模塊式屬于模塊式plcplc，主要由機架、，主要由機架、cpucpu模塊、模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成，各種模塊都安裝在機架上，源模塊和編程設備組成，各種模塊都安裝在機架上，如圖所示。如圖所示。2021-11-297profibus-pa 總線 ps407cpu414-3cp 443-1cp 443-5cp 443-5cp 443-1ps307 im153cp 443-1 di di do do1#dp/pa耦合器2#dp/pa耦合器+p-p+p-

4、pim157ps307去計算機去計算機ps307 im153cp 443-1 ai ai ai ao2021-11-298plc的處理過程 cpu將輸出控制的信息發送到輸出模塊。將輸出控制的信息發送到輸出模塊。 cpu將輸入信息通過信號模塊采集上來。將輸入信息通過信號模塊采集上來。 cp443-5是分擔了是分擔了cpu的通訊負擔，將擴展的通訊負擔，將擴展機架上的信息采集上來通過機架傳送給機架上的信息采集上來通過機架傳送給cpu。 利用利用cp443-1采用工業以太網協議跟計算機采用工業以太網協議跟計算機通訊。通訊。2021-11-299simatic s7-400工業以太網工業以太網工程師站工

5、程師站操作員站操作員站西門子交換機西門子交換機profibus溫度、壓力變送器等溫度、壓力變送器等執行器執行器現場設備等現場設備等熱網系統監控系統組成熱網系統監控系統組成2021-11-2910simatic s7-400工程師站工程師站profibus溫度、壓力變送器等溫度、壓力變送器等執行器執行器simatic s7-300profibus（dp線）線）新高溫水監控系統組成新高溫水監控系統組成2021-11-2911plc的硬件系統介紹 u cpu模塊模塊u 信號模塊信號模塊u 電源模塊電源模塊u 接口模塊接口模塊u 其他模塊其他模塊2021-11-2912ext.-batt.5.15v

6、dcx3x1414 - 2xg00 - 0ab0cpu 414-2x 2 3 4intfextfstopruncrstfrcecrstwrstrun-prunstopcmresintfextfbusfdpcpu模塊 我廠使用的我廠使用的cpu型號型號 狀態與故障顯示狀態與故障顯示led2021-11-2913 cpu模塊模塊 cpu模塊主要由微處理器模塊主要由微處理器（cpu芯片）和存儲器組成。在芯片）和存儲器組成。在plc控制系統中，控制系統中，cpu模塊相當模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執行用戶程序，刷集輸入信號，執行用戶程序，刷新系統的輸出；

7、存儲器用來存儲新系統的輸出；存儲器用來存儲程序和數據。程序和數據。ext.-batt.5.15v dcx3x1414 - 2xg00 - 0ab0cpu 414-2x 2 3 4intfextfstopruncrstfrcecrstwrstrun-prunstopcmresintfextfbusfdp2021-11-2914我廠使用的cpu型號 設備設備型號型號備注備注 6號爐號爐cpu 414h 雙冗于系統雙冗于系統新高溫水新高溫水cpu 414h 只有一個只有一個cpu 新熱化新熱化cpu414-3老熱化老熱化cpu414-3熱網系統熱網系統cpu414-32021-11-2915 指指

8、示示 燈燈 顏顏 色色 說說 明明intf紅色紅色內部故障，例如用戶程序運行內部故障，例如用戶程序運行超時超時extf紅色紅色外部故障，例如電源故障，模外部故障，例如電源故障，模塊故障塊故障frce黃色黃色有輸入有輸入輸出處于被強制的狀態輸出處于被強制的狀態run綠色綠色運行模式運行模式stop黃色黃色停止模式停止模式bus1f紅色紅色mpi/profibus-dp接口接口1的總的總線故障線故障 狀態與故障顯示led 2021-11-2916 狀態與故障顯示led 指指 示示 燈燈 顏顏 色色 說說 明明bus2f紅色紅色mpi/profibus-dp接口接口2的總線的總線故障故障mstr黃色

9、黃色cpu處理處理i/o，僅用于，僅用于cpu 41x-4hredf紅色紅色冗余錯誤，僅用于冗余錯誤，僅用于cpu 41x-4hrack0黃色黃色cpu在機架在機架0中，僅用于中，僅用于cpu 41x-4hrack1黃色黃色cpu在機架在機架1中，僅用于中，僅用于cpu 41x-4hifm1f紅色紅色接口子模塊接口子模塊1故障故障ifm2f紅色紅色接口子模塊接口子模塊2故障故障2021-11-2917 信號模塊 數字量信號模塊數字量信號模塊 模擬量信號模塊模擬量信號模塊2021-11-2918 數字量輸入模塊（數字量輸入模塊（di） 功能：用來接收從按鈕、選擇開功能：用來接收從按鈕、選擇開關、

10、數字撥碼開關、限位開關、關、數字撥碼開關、限位開關、壓力繼電器等來的開關量輸入壓力繼電器等來的開關量輸入信號，例如主汽門開到頭、關信號，例如主汽門開到頭、關到頭的反饋狀態，循環水泵的到頭的反饋狀態，循環水泵的運行狀態等運行狀態等類型：直流類型：直流16點數字量輸入模塊點數字量輸入模塊和直流和直流32點數字量輸入模塊點數字量輸入模塊供電電壓：供電電壓：24v電壓電壓2021-11-2919如何判斷如何判斷di模塊是否正常工作模塊是否正常工作？首先測量模塊上是否有首先測量模塊上是否有24v直流供電電壓，直流供電電壓，若沒有電壓，為不正常工作狀態，需要檢若沒有電壓，為不正常工作狀態，需要檢查模塊和線

11、路。查模塊和線路。在有在有24電壓的情況下，電壓的情況下，將模塊將模塊1或或21端子端子和相應的模塊通道短接，模塊正常工作狀和相應的模塊通道短接，模塊正常工作狀態為相應通道的指示燈亮起，并在微機上態為相應通道的指示燈亮起，并在微機上顯示狀態正常。顯示狀態正常。備注：除非特殊情況，否則在設備運行期備注：除非特殊情況，否則在設備運行期間不進行操作。間不進行操作。2021-11-2920 數字量輸入模塊（數字量輸入模塊（do）功能：開關量輸出模塊用來控制接觸器、功能：開關量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、指示燈、數字顯示裝置和報警裝電磁閥、指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等輸出設備置等輸出設備,例如啟

12、動循環水泵，打開和例如啟動循環水泵，打開和關閉電動門等。關閉電動門等。類型：直流類型：直流16點數字量輸出模塊和直流點數字量輸出模塊和直流32點數字量輸出模塊點數字量輸出模塊供電電壓：供電電壓：24v電壓電壓2021-11-2921如何判斷如何判斷do模塊是否正常工作模塊是否正常工作？首先測量模塊上是否有首先測量模塊上是否有24v直流供電電壓，若直流供電電壓，若沒有電壓，為不正常工作狀態，需要檢查模塊沒有電壓，為不正常工作狀態，需要檢查模塊和線路。和線路。在有在有24電壓的情況下電壓的情況下 ，將模塊，將模塊10或或20端子和端子和相應的模塊通道短接，模塊正常工作狀態為相相應的模塊通道短接，模

13、塊正常工作狀態為相應通道的指示燈亮起，并且繼電器動作，微機應通道的指示燈亮起，并且繼電器動作，微機上顯示狀態正常。上顯示狀態正常。備注：除非特殊情況，否則在設備運行期間不備注：除非特殊情況，否則在設備運行期間不進行操作。進行操作。2021-11-2922 模擬量輸入模塊（模擬量輸入模塊（ai）功能：模擬量輸入模塊用來接收電位器、功能：模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發電動機和各種變送器提供的連續變測速發電動機和各種變送器提供的連續變化的模擬量電流電壓信號。例如蒸汽溫度，化的模擬量電流電壓信號。例如蒸汽溫度，蒸汽壓力，引風門反饋位置等。蒸汽壓力，引風門反饋位置等。類型：類型：8通道模擬量輸入模

14、塊通道模擬量輸入模塊,可選擇的輸可選擇的輸入信號類型有電壓型、電流型、電阻型、入信號類型有電壓型、電流型、電阻型、熱電偶型。熱電偶型。供電電壓：供電電壓：24v電壓電壓2021-11-2923模擬量輸入模塊的輸入信號種類用安裝在模模擬量輸入模塊的輸入信號種類用安裝在模塊側面的量程卡來設置。量程卡安裝在模擬塊側面的量程卡來設置。量程卡安裝在模擬量輸入模塊的側面，每兩個通道為一組，共量輸入模塊的側面，每兩個通道為一組，共用一個量程卡。如果需要更改量程，必須重用一個量程卡。如果需要更改量程，必須重新調整量程卡，以更改測量信號的類型和測新調整量程卡，以更改測量信號的類型和測量范圍。量范圍。量程卡可以設

15、定為量程卡可以設定為“a”、“b”、“c”、“d”四個位置，各種測量信號類型和測量范圍的四個位置，各種測量信號類型和測量范圍的設定在模擬量模塊上有相應的標記指示，可設定在模擬量模塊上有相應的標記指示，可以根據需要進行設定和調整。以根據需要進行設定和調整。2021-11-2924量程卡設置量程卡設置測量方法測量方法 量程量程a電壓電壓 1000mvb電壓電壓 10vc4線變送器電流線變送器電流420mad2線變送器電流線變送器電流420ma2021-11-2925 模擬量輸出模塊（模擬量輸出模塊（ao）功能：模擬量輸出模塊用來控制電動功能：模擬量輸出模塊用來控制電動調節閥、變頻器等執行器。調節閥

16、、變頻器等執行器。類型：類型：4通道模擬量輸出模塊和通道模擬量輸出模塊和8通道通道模擬量輸出模塊，提供有電壓和電流模擬量輸出模塊，提供有電壓和電流兩種類型的信號輸出。兩種類型的信號輸出。供電電壓：供電電壓：24v電壓電壓2021-11-2926 電源模塊ps407ps407電源模塊將電源模塊將ac230v電壓轉換成電壓轉換成dc24v電壓，為中央機架上的電壓，為中央機架上的cpu及輸入及輸入/輸出模塊供輸出模塊供電，輸出電流額定值有電，輸出電流額定值有4a、10a、20a。 ps307ps307電源模塊將電源模塊將ac230v電壓轉換成電壓轉換成dc24v電壓，為擴展機架上的模塊供電，輸出電流

17、額電壓，為擴展機架上的模塊供電，輸出電流額定值有定值有2a、5a、10a。2021-11-2927 接口模塊 im153、im157 cpu模塊所在的機架稱為中央機架，如果一模塊所在的機架稱為中央機架，如果一個機架不能容納全部模塊，可以增設一個或多個機架不能容納全部模塊，可以增設一個或多個擴展機架。接口模塊用來實現中央機架與擴個擴展機架。接口模塊用來實現中央機架與擴展機架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴展機架之間的通信，有的接口模塊還可以為擴展機架供電。展機架供電。 現場使用現場使用dp-link用用153，dp/palink用用157；目前西門子力推新的；目前西門子力推新的im153，即將

18、，即將et200m、dplink、dp/palink三個的三個的接口模塊統一為接口模塊統一為im153，此時可以互換。，此時可以互換。 2021-11-2928 通信處理器cp443-1、cp443-5 通訊處理器用于通訊處理器用于plc之間、之間、plc與遠程與遠程i/o之之間、間、plc與計算機和其他智能設備之間的通信，與計算機和其他智能設備之間的通信，可以將可以將plc接入接入mpi、profibus-dp和工業和工業以太網，或者用于實現點對點通信等。以太網，或者用于實現點對點通信等。cpu模模塊集成有塊集成有mpi通信接口，有的還集成了其他通通信接口，有的還集成了其他通信接口。信接口。

19、2021-11-2929plc的軟件系統介紹 u 軟件安裝軟件安裝u simatic管理器管理器u wincc組態軟件介紹組態軟件介紹2021-11-2930pcs 7的軟件安裝 u pcs 7操作系統需求操作系統需求u pcs 7硬件需求硬件需求u pcs 7安裝安裝2021-11-2931pcs 7操作系統需求 windows 2000 professional sp4 英文版英文版 sql server 2000 internet explorer 6.0及以上版本及以上版本 microsoft 消息隊列服務組件消息隊列服務組件 ms service packs&tools(20

20、00系系統補丁包統補丁包) pcs7 toolset v6.1 2021-11-2932pcs 7硬件需求能運行能運行windows 2000windows 2000或或windows xpwindows xp的的pgpg或或pcpc機機: :cpucpu主頻至少為主頻至少為600mhz600mhz；內存至少為內存至少為1g1g；硬盤剩余空間在硬盤剩余空間在600mb600mb以上；以上；具備具備cd-romcd-rom驅動器和軟盤驅動器；驅動器和軟盤驅動器；顯示器支持顯示器支持3232位、位、10241024768768分辨率；分辨率；具有具有cp1613cp1613、cp5611cp561

21、1或或mpimpi接口卡。接口卡。2021-11-2933step 7的安裝（1） 選擇安裝語言及安裝程序選擇安裝語言及安裝程序 2021-11-2934 自定義安裝方式自定義安裝方式 step 7的安裝（2）2021-11-2935step 7的安裝（3）提示安裝授權提示安裝授權 2021-11-2936pg/pc接口設置接口設置 存儲卡參數設置存儲卡參數設置 step 7的安裝（4）2021-11-2937授權管理授權管理 安裝完成后，在安裝完成后，在windows的開始菜單中找到的開始菜單中找到【simatic】【license management】【automation licens

22、e manager】，啟】，啟動動automation license manager 。 step 7的安裝（5）2021-11-2938 已經安裝的已經安裝的step7軟件軟件 step 7的安裝（6）2021-11-2939step 7的安裝（7） 已經授權的已經授權的step7軟件軟件 2021-11-2940 step7硬件目錄更新設置硬件目錄更新設置 step 7的安裝（8）2021-11-2941step 7具有以下功能：具有以下功能：硬件配置和參數設置、通訊組態、編程、測試、啟動和硬件配置和參數設置、通訊組態、編程、測試、啟動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。維護、文件建檔、

23、運行和診斷功能等。step 7的所有功的所有功能均有大量的在線幫助，用鼠標打開或選中某一對象，能均有大量的在線幫助，用鼠標打開或選中某一對象，按按f1可以得到該對象的在線幫助。可以得到該對象的在線幫助。 在在step 7中，用項目來管理一個自動化系統的硬件和軟中，用項目來管理一個自動化系統的硬件和軟件。，件。，step 7用用simatic管理器對項目進行集中管理。管理器對項目進行集中管理。step 7的功能2021-11-2942simatic 管理器 u 啟動啟動simatic 管理器管理器u step 7項目結構項目結構u 備份和恢復程序備份和恢復程序2021-11-2943啟動sima

24、tic管理器啟動simatic管理器2021-11-2944simatic 管理器菜單和工具欄 狀態欄 標題欄 菜單欄 工具欄 任務欄2021-11-2945打開工程2021-11-2946step 7項目結構simatic manager是是pcs7的核心應用程序，使用它，的核心應用程序，使用它，我們可以訪問所有其他用以建立我們可以訪問所有其他用以建立pcs7項目的應用程序，項目的應用程序，simatic manager 是建立整個項目的起點。是建立整個項目的起點。第第1層：項目層：項目 項目代表了自動化解決方案中的所有數項目代表了自動化解決方案中的所有數據和程序的整體，它位于對象體系的最上

25、層。據和程序的整體，它位于對象體系的最上層。 第第2層：子網、站層：子網、站 simatic 300/400站用于存放硬站用于存放硬件組態和模塊參數等信息，站是組態硬件的起點。件組態和模塊參數等信息，站是組態硬件的起點。 第第3層和其他層：與上一層對象類型有關。層和其他層：與上一層對象類型有關。 2021-11-2947simatic管理器界面2021-11-2948備份和恢復程序何時備份程序：大、小修時備份程序，何時備份程序：大、小修時備份程序，數據改動時備份程序。在備份程序時應該數據改動時備份程序。在備份程序時應該保證除保證除simatic管理器外，無其他程序在管理器外，無其他程序在運行。

26、運行。何時恢復程序：程序不正常運行時，恢何時恢復程序：程序不正常運行時，恢復程序。在恢復程序時若當前有復程序。在恢復程序時若當前有pcs7程序程序在運行中，必須退出在運行中，必須退出 。2021-11-2949備份程序 用simatic manager里file菜單下“archive”可以打開“archiving”窗口，選擇最右邊的一個名為“multiprojects”的選項卡，當前程序會顯示在這個列表里，選擇它，并按下“ok”按鈕。2021-11-2950備份程序 接著程序會打開選擇備接著程序會打開選擇備份路徑的對話框，選擇要份路徑的對話框，選擇要備份的路徑，并給出備份備份的路徑，并給出備份

27、名稱，點擊名稱，點擊“save”按鈕按鈕即可。注意不要隨意改變即可。注意不要隨意改變備份的保存類型，默認為備份的保存類型，默認為“pkzip 4.0-archive(*.zip)”好了。好了。2021-11-2951恢復程序 從file菜單里選擇“retrieve”，從打開的選擇文件框里找到事先備份好的備件文件，并點擊“open”按鈕。2021-11-2952系統會出現“select destination directory”窗口，從里面選擇要恢復的目標路徑，點擊“ok”按鈕即可。恢復程序2021-11-2953wincc組態軟件u wincc 項目開發和組態環境項目開發和組態環境u win

28、cc的實時運行的實時運行u 啟動啟動wincc程序程序2021-11-2954wincc組態軟件2021-11-2955wincc組態軟件德國西門子公司的德國西門子公司的simatic wincc組態軟件是組態軟件是數據采集監控系統數據采集監控系統scada的軟件平臺工具，它的軟件平臺工具，它對工業控制系統中的各種資源（設備、標簽量、對工業控制系統中的各種資源（設備、標簽量、畫面等）進行配置和編輯，處理事件報警和系統畫面等）進行配置和編輯，處理事件報警和系統報警，提供多種數據通信驅動程序，完成各類報報警，提供多種數據通信驅動程序，完成各類報表的生成和打印輸出。而且還給用戶提供多種腳表的生成和打

29、印輸出。而且還給用戶提供多種腳本語言，可以進行二次開發。還有對實時數據的本語言，可以進行二次開發。還有對實時數據的歸檔和對歷史歸檔數據的查訊功能等。歸檔和對歷史歸檔數據的查訊功能等。2021-11-2956wincc 項目開發和組態環境為了開發和組態項目，為了開發和組態項目，wincc 提供了一組特提供了一組特殊的編輯器，由殊的編輯器，由wincc 的瀏覽（的瀏覽（explorer）訪問這些編輯器。所提供的每一個編輯器能對訪問這些編輯器。所提供的每一個編輯器能對wincc某一個專門的子系統進行組態。某一個專門的子系統進行組態。wincc 的主要子系統有：的主要子系統有：圖形系統圖形系統 圖形設

30、計器是用來建立屏幕圖形圖形設計器是用來建立屏幕圖形的編輯器；的編輯器；報警系統報警系統 命名報警登錄的編輯器是用來組命名報警登錄的編輯器是用來組態報警的；態報警的；2021-11-2957wincc 項目開發和組態環境歸檔系統歸檔系統 用來對指定的數據進行歸檔的編用來對指定的數據進行歸檔的編輯器，取名標簽登錄；輯器，取名標簽登錄；報告系統報告系統 報告設計器是用來編輯建立一個報告設計器是用來編輯建立一個報告格式；報告格式；通信系統通信系統 能直接在能直接在wincc的瀏覽器中進行的瀏覽器中進行組態；組態； 所有的組態數據都存儲在所有的組態數據都存儲在cs的數據庫中。的數據庫中。2021-11-

31、2958wincc的實時運行通過應用實時運行軟件（通過應用實時運行軟件（runtime）,操作員能操作員能運行和監視一個實際的過程，實時運行軟件具運行和監視一個實際的過程，實時運行軟件具有以下任務：有以下任務：讀取存儲在讀取存儲在cs數據庫中的數據；數據庫中的數據；顯示屏幕；顯示屏幕；與自動化系統通信；與自動化系統通信；對當前的實時數據，例如，過程值和報警事對當前的實時數據，例如，過程值和報警事件，進行歸檔；件，進行歸檔；過程的實時運行，例如，指定設定值，激活、過程的實時運行，例如，指定設定值，激活、去激活過程。去激活過程。2021-11-2959啟動wincc2021-11-2960winc

32、c瀏覽器對話框點擊黑色三角（點擊黑色三角（activate），將當前程序啟動。），將當前程序啟動。程序啟動后，需用操作員權限予以登錄。程序啟動后，需用操作員權限予以登錄。2021-11-2961所屬機器所屬機器wincc用戶名用戶名wincc密碼密碼6號爐號爐mands123456熱化熱化super123456熱網熱網cccc123456新高溫水新高溫水dddd654321操作員用戶名及密碼2021-11-2962總線儀表u現場總線技術概念現場總線技術概念u profibus pa2021-11-2963現場總線技術概念根據國際電工委員會（根據國際電工委員會（iec）的定義，現場總線是）的定義，現場總線是安安裝在生產過程區域的現場設備儀表與控制室內的自動裝在生產過程區域的現場設備