PLC S7-300 仿真模拟毕业设计

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1、西安建筑科技大学本科毕业设计（论文）任务书题 目：基于S7-300 PLC虚拟实验项目的设计院（系）：信息与控制工程学院专业班级：自动化701学生姓名：喻 圳学 号：070610115指导教师（签名）：主管院长（主任）（签名）：时 间：2011年 3 月 12 日 一、毕业设计（论文）的主要内容（含主要技术参数）根据S7-300 PLC的培训资料和仿真软件，对照实验室现有的S7-200 PLC实验系统的实验内容和实验的要求，完成基于S7-300 PLC虚拟实验项目的设计。学生通过设计，熟悉S7-300的指令系统和程序结构，掌握STEP 7编程软件的使用方法、硬件选型和组态的方法以及程序设计的方

2、法，熟悉S7-300通信系统的组态与编程的方法。为从事S7-300 PLC控制系统的维护、调试和设计工作打下基础。二、毕业设计（论文）应完成的具体工作（含图纸数量）1、根据S7-300 PLC的培训资料和仿真软件，学习并掌握S7-300 PLC的硬件结构和编程方法，掌握仿真软件的使用，模拟上下位机的通讯；2、要求对照现有的S7-200的PLC实验系统，依照综合性、设计性实验的要求，以2-4个学时的实验量为标准（1个实验项目），完成基于软件的S7-300 PLC虚拟实验系统的实验内容设计和相应的实验指导书的编制（包括：实验程序）；三、毕业设计（论文）进程的安排（起讫日期： 2010 年 3 月

3、？ 日至 2010 年 6月 10 日）序号设计（论文）各阶段任务日 期备注1结合相关的资料，学习并了解S7-300 PLC系统的硬件组成、体系构成和编程方法。3月14日4月20日2结合设计性、开放性实验的需要，进行基于软件的S7-300 PLC虚拟实验系统的初步设计，了解并掌握S7-300 PLC系统的设计和使用。4月21日5月7日3在对仿真软件熟悉的基础上，结合实际，对照现有实验系统进行虚拟实验项目的设计。5月8日5月28日4对设计进行完善、复核和总结，完成毕业论文。5月29日6月10日5进行毕业论文修改，完成最终的资料整理提交工作。6月11日6月18日四、主要参考资料及文献阅读任务（含外

4、文阅读翻译任务）1、西门子S7-300 PLC应用教程 胡健编著 机械工业出版社 20072、西门子S7-300培训资料 西门子公司 （电子版）3、西门子WinCC V6.0培训资料 西门子公司 （电子版）4、电气控制及PLC应用 何波主编 中国电力出版社 2008 5、西门子PLC编程技术及工程应用，柴瑞娟 陈海霞 ，机械工业出版社，2006 年8月 6、可编程序控制器原理及应用，江秀汉 李萍 薄保中，西安电子科技大学出版社， 2001 年9月 7、 欧姆龙CP1H PLC应用基础与编程实践，霍罡，机械工业出版社，2008-1-1 8、PLC技术项目化教程，魏小林，清华大学出版社，2010-

5、9-1外文翻译： 9、 PLC and PLC-based PAC market poised to rebound，Hydrocarbon Processing Group，2005-7-4，张伟译 10、 FPGA-Based System Design （美）Wayne Wolf 译者： 闫敬文 等， 机械工业出版社，2006 年5月基于S7-300 PLC虚拟实验项目的设计设计总说明 PLC技术是当今控制领域发展的热点之一，西门子公司推出的S7系列以其出色的开放性、互操作性，逐渐成为目前最具有竞争力的PLC技术产品之一。由于PLC吸取微电子技术和计算机技术的最新成果，因此，发展十分迅速

6、，从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个工厂的生产自动化，从柔性制造系统，工业机器人到大型分散型控制系统，PLC均担当着重要角色。电气控制与PLC原理课程作为学科方向课程，是自动化专业的一个重要分支，可编程控制器（PLC）作为重要的工业运用方向已成为工科学生重要研究技术。在我们大学学习中学习了S7-200的使用和基本操作，然而PLC 正向高速度、大存储容量方向发展 CPU 处理速度进一步加快，存储容量进一步扩大。现今众多实际控制工程中已慢慢改用功能更为强大的更为完善S7-300来应用。然而学校硬件条件并没有办法提供S7-300PLC来供学生实验。基于此基础上本人研究基于S7-300 PLC

7、虚拟实验项目的设计与开发，以编程软件Step7 v5.4,仿真器PLCSIM v5.4以及WENCC三种软件为基础来完成S7-300的虚拟实验。关键词：可编程逻辑控制器；高速化；仿真Based on S7-300 PLC virtual experiment project design Design DescriptionToday,PLC technology is the one of the hot spot control field development, Siemens S7 series launched with great open, interoperability,

8、gradually become oneof the most comoetive products PLC technology. Because PLC drain electronic and computer technology, therefore, the latest achievements Is developing very rapidly, and from single machine automation to the whole production line of automation, and even the entire factory productio

9、n automation, from flexible manufacturing system, industrial robots to large diffuse control system, PLC all take important role. Electric control and PLC principles course as a subject direction of automation specialty in the course is an important branch, the programmable controller (PLC) as an im

10、portant industrial use direction has become an important research technology To engineering students. In our university we study S-200 and use of the basic operation, however its high speed, big PLC storage capacity development direction CPU processing speed further speed and storage capacity increa

11、sing. Nowadays many actual control of the project has been slowly to switch to a more powerful function of more perfect s7-300 to application. However the school hardware conditions cant not provide s7-300 PLC for the students experiment. Based on this basis based on i research s7-300 PLC virtual ex

12、periment project design and development, to v5.4 Step7 programming software, PLCSIM v5.4 simulation system, and WENCC three kinds of software for the foundation to complete s7-300 virtual experiment. Keywords: Programmable logic controller ; High speed; The simulation 目录1 绪论11.1 可编程控制器定义11.2 可编程控制器的

13、产生11.3 可编程控制器的基本特点11.4 可编程控制器的发展2发展趋势21.4.2 PLC现状与发展浅论21.4.3 典型的PLC产品31.4.4 PLC在我国的应用31.4.5 PLC发展的重点42.西门子系列PLC简介62.1 S7-20062.2 S7-30062.3 S7-200与S7-300的区别6硬件区别6软件区别72.4 S7-300的系统组成8系统组成82.4.2 S7300的通讯概况82.4.3 S7-300 的两种类型：11功能122.4.5 结论122.5 STEP 7 编程软件122.5.2 安装与运行环境142.5.3 Step7 v5.4 Professiona

14、l 安装步骤142.5.4 STEP 7的安装中问题152.6 PLCSIM 模拟器152.6.1 引言162.6.2 S7-PLCSIM概述162.6.3 S7-PLCSIM应用实例172.6.4 对错误组织块的仿真193 基于S7-300 PLC控制带式输送机213.1 带式输送机的现状与发展213.1.1 国外带式输送机技术的现状：213.1.2国内带式输送机技术的现状21煤矿带式输送机技术的发展趋势223.2.1 设备大型化、提高运输能力223.2.2 提高元部件性能和可靠性223.2.3 扩大功能，一机多用化22煤矸石烧结生产线223.3.1 工艺流程223.3.2 煤矸石烧结生产线

15、电气控制系统设计要求244 PLC编程设计254.1 硬件组态254.2 I/O点配置26工艺流程图285 基于WINCC下的组态30组态系统WiNCC305.2.组态图形316 总结347 参考文献36附录 137实验指导书37附录 240梯形图程序401 绪论1.1 可编程控制器定义根据1987年国际电工委员会定义可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2 可编程控制器的产生1.1968 年，美

16、国最大的汽车制造厂家通用汽车公司（GM 公司）提出设想。 2.1969 年，美国数字设备公司研制出了世界上第一台 PC，型号为 PDP-14。 3.第一代：从第一台可编程控制器诞生到 70 年代初期。其特点是：CPU 由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器； 4.第二代：70 年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储器采用EPROM； 5.第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、CMOSRAM等 ；6.第四代：80年代中期到90年代中期。PC全面使用8位、16位微处理芯片的位

17、片式芯片，处理速度也达到 1us/步 ； 7.第五代：90年代中期至今。PC使用16位和32位的微处理器芯片，有的已使用 RISC 芯片1.3 可编程控制器的基本特点 1、灵活、实用 2、可靠性高、抗干扰能力强 3、编程简单、使用方便 4、接线简单 5、功能强 6、体积小、重量轻、易于实现自动化1.4 可编程控制器的发展1向高速度、大存储容量方向发展 CPU 处理速度进一步加快，存储容量进一步扩2控制系统将分散化分散控制、集中管理的原则.3可靠性进一步提高随着PC进入过程控制领域，对可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步应用。 4控制与管理功能一体化PC将广泛采用计算机信息处理技术

18、、网络通信技术和图形显示技术，使PC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。1.4.2 PLC现状与发展浅论1、在制造工业（以改变几何形状和机械性能为特征）和过程工业（以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征）中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫Programmable

19、Controller（PC）。2、随着电子技术和计算机技术的发生，PC的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。 3、上世纪80年代，个人计算机发展起来，也简称为PC，为了方便，也为了反映或可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller（PLC），并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在，仍常常将PLC简称PC。 4、上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控

20、制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.5、近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分PLC市场，PLC增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 6、目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。1.4.3 典型的PLC产品 1、国外施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；罗克韦尔（A-B公司），SLC、Micro

21、Logix、Control Logix等；西门子公司，SIMATIC S7-400/300/200系列； GE公司日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。2、国内 PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产.1.4.4 PLC在我国的应用虽然我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。 在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）： 微型：32 I/O 小型： 256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4

22、096 I/O 巨型：8192 I/O 在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。 我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商）、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。1

23、.4.5 PLC发展的重点1、人机界面更加友好 PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业，大大提高了其软件水平，多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，使更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC网络IPCCRT的模式被广泛应用。 2、网络通讯能力大大加强PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔AB公司主推的三层网络结构

24、体系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西门子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS网络等。 3、开放性和互操作性大大发展PLC在发展过程中，各PLC制造商为了垄断和扩大各自市场，处于群雄割据的局面，各自发展自己的标准，兼容性很差，这给用户使用带来不便，并增加了维护成本。开放是发展的趋势，这已被各厂商所认识，形成了长时期妥协与竞争的过程，并且这一过程还在继续。开放的进程，可以从以下方面反映： 1）IEC形成了现场总线标准，这一标准包含8种标准，虽然有人说，多种标准就是没有标准，但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后，各厂商纷纷将自己的产品

25、适应这些标准，或者开发与之相应的新产品。 2）IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3，它规定了指令表（IL）、梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然PLC开发上各工具仍不兼容，但基于这些标准的开发系统，使用户在应用过程中，可以较方便地适不同品牌的产品。 3）OPC基金会推出了OPC（OLE for Process Control）标准，这进一步增强了软硬件的互操作性，通过OPC一致性测试的产品，可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前，多数P

26、LC软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了OPC功能。OPC与现场总线技术的结合，是未来控制系统向FCS技术发展的趋势。 4、PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面，有人统计，除石化过程等个别领域，PLC均有成功能应用，PLC在相当多的应用取代了昂贵的DCS，从而使原来PLC（顺序控制）DCS（过程控制）的模式变成PLCIPC模式。 5、工业以太网的发展对PLC有重要影响。以太网应用非常广泛，与工业网络相比，其成本非常低，为此，人们致力于将以太网引进控

27、制领域。目前的挑战在于1）硬件上如合适应工业恶劣环境；2）通讯机制如何提高其可靠。以太网能否顺利进入工控领域，还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多，适应这一过程，各PLC厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品。 2.1 S7-200S7-200是一种小型的可编程序控制器，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

28、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。2.2 S7-300 模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求 各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务 简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活 方便用户和简易的无风扇设计 当控制任务增加时，可自由扩展 大量的集成功能使它功能非常强劲2.3 S7-200与S7-300的区别 （1）最主要地区别就是S7-300更模块化了，S7-200系列是整体式的，CPU模块、I/O模块和电源模块都在一个

29、模块内，称为CPU模块；而S7-300系列的，从电源，I/O，CPU都是单独模块的。但是这么说容易让人误解200系列不能扩展，实际上200系列也可以扩展，只不过买来的CPU模块集成了部分功能，一些小型系统不需要另外定制模块，200系列的模块也有信号、通信、位控等模块。 （2）S7-200系列的对机架没有什么概念，称之为导轨；为了便于分散控制，300系列的模块装在一根导轨上的，称之为一个机架，与中央机架对应的是扩展机架，机架还在软件里反映出来。 （3）S7-200系列的同一机架上的模块之间是通过模块正上方的数据接头联系的；而300则是通过在底部的U型总线连接器连接的。 （4）S7-300系列的I

30、/O输入是接在前连接器上的，前连接器再接在信号模块上，而不是I/O信号直接接在信号模块上，这样可以更换信号模块而不用重新接线。 （5）S7-300系列2DP的部分CPU带有profibus接口（1）S7-200系列用的STEP7-Micro/WIN40sp6软件；S7-300使用的是STEP7软件.（2）S7-200系列的编程语言有三种语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）；300系列的除了这三种外，还有结构化控制语言（SCL）和图形语言（S7 graph），其中SCL就是一种高级语言.（3）S7-300软件最大的特点就是提供了一些数据块来对应每一个功能块（Function B

31、lock-FB），称之为Instance，nnd，看起来要向C看齐。（4）S7-300再也不能随意的自定义Organization Block、sub-routine和Interrupt routine了，其它的则变成了FBFunction Block和FCFunction，其它的也是预定义成了系统的了，System的S给它们（SFB、SFC）定义了自己的身份。2.3.3应用区别 200在西门子的PLC产品类里属于：小型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以下的； 300在西门子的PLC产品类里属于：中型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以上，1024点以下的2.4 S7-300

32、的系统组成S7-300是模块化中型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。SIMATIC S7-300 可编程序控制器是模块化结构设计。各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。 1 中央处理单元 (CPU) 各种 CPU 有各种不同的性能，例如，有的 CPU 上集成有输入/输出点，有的 CPU 上集成有 PROFIBUS-DP 通讯接口等。 2 信号模块 (SM) 用于数字量和模拟量输入/输出 3 通讯处理器 (CP) 用于连接网络和点对点连接 4 功能模块 (FM) 用于高速计数，定位操作 (开环或闭环定位) 和闭环控制。 5 负载电源模块 (PS) 用于将 SIMATIC S7-300

33、连接到 120/230 伏交流电源，或 24/48/60/110 伏直流电源。 6 接口模块 (IM) 用于多机架配置时连接主机架 (CR) 和扩展机架 (ER)。S7-300 通过分布式的主机架 (CR) 和 3 个扩展机架 (ER)，可以操作多达 32 个模块。运行时无需风扇。 背板总线集成在各模块上，通过将总线上连接器插在模块机壳的背后，使背板总线联成一体。注意：扩展机架最多只有4个每个机架上最多8个模块（中央控制器/扩展单元）2.4.2 S7300的通讯概况SIMATIC S7-300具有多种不同的通讯接口：多种通讯处理器用来连接AS-i接口、PROFIBUS 和工业以太网总线系统。通

34、讯处理器用来连接点到点的通讯系统。多点接口(MPI) 集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。- 用户可以方便的使用Step7软件进行通讯组态。- CPU 支持下列通讯类型：(1)过程通讯通过总线(AS-i或PROFIBUS)对I/O模块周期寻址(过程映象交换) 。(2)数据通讯在自动控制系统之间或人机界面(HMI)和几个自动控制系统之间，数据通讯会周期地进行或被用户程序或功能块调用。(3)通过PROFIBUS的过程通讯- - S7-300通过通讯处理器，或通过集成在CPU上的 PROFIBUS-DP接口连接到PROFIB

35、US-DP网络上。- 带有PROFIBUS-DP主站/从站接口的CPU可以使用户能够方便高效地进行组态。- 而且，用户通过PROFIBUS-DP分布式I/O就像处理集中的I/O一样，具有相同的组态、地址和编程。1 下列设备可以作为通讯的主站：(1)SIMATIC S7-300(通过带PROFIBUS-DP 接口CPU或通过 PROFIBUS-DP)(2)SIMATIC S7-400(通过带PROFIBUS-DP 接口的CPU或通过PROFIBUS-DP CP)(3)SIMATIC C7(通过带PROFIBUS-DP接口的C7或通过PROFIBUS-DP CP)S5-115U/h，S5-135U

36、和 带IM308的S5-155U/H带PROFIBUS-DP接口的 S5-95U。(4)SIMATIC 505需要说明的是，在一条线上不要连接2个以上的主站。2 下列设备可以作为从站：ET200B/L/M/S/X分布式 I/O设备通过CP342-5的S7-300CPU315-2 DP，CPU316-2 DP 和CPU318-2 DPC7-633/p CP，C7-633 DP，C7-634/P DP，C7-634 DP，C7-626 DP虽然带有STEP7的编程器PG/PC或OP在总线中作为主站，但它们只使用部分通过PROFIBUS- DP运行的MPI功能。通过AS-i的过程通讯- 对于AS-i

37、接口总线，S7-300有合适的通讯处理器(CP342-2)用来连接现场设备。数据通讯概述S7-300 具有多样的通讯方式。用全局数据通讯联网的CPU之间可以通过联网进行数据包的交换；用通讯功能块对网络其他站点进行由事件驱动的通讯。对于联网，可以使用MPI， PROFIBUS或工业以太网。全局数据,通过全局数据通讯服务，联网的CPU可以相互之间周期性交换数据(最大到4gd包，每包有22字节/周期)。例如：一个CPU可以访问另一个CPU的数据、存储位和过程映象。全局数据通讯只可以通过MPI进行。在Step7中的GD表中进行组态。通讯功能，对S7/M7/C7的通讯服务可以使用系统内部块建立起来。通过

38、MPI的标准通讯扩展通讯通过MPI、K总线、PROFIBUS和工业以太网(S7-300只能作为服务器)对于s5系列及第三方的通讯服务，可以使用非驻留块建立。通过PROFIBUS和工业以太网实现S5兼容的通讯通过PROFIBUS和工业以太网实现标准通讯 (第三方设备)与全局数据进行对比，必须为通讯功能建立通讯连接。通过CP的数据通讯(点对点)用CP 340/CP 341通讯处理模块可以建立起经济而方便的点到点链接。在3种通讯接口的基础上，有多种通讯协议可以使用。20 mA(TTY)RS 422/RS 485可连接下列设备：S7 PLC和S5 PLC及第三方系统打印机机器人控制扫描仪、条码阅读器等

39、通过多点接口(MPI) 的数据通讯多点接口(MPI)通讯口集成在 S7-300 CPU上。它可以用于简单联网。MPI能同时连接几个带 STEP 7的编程器/PC、人机界面(HMI)全局数据联网的CPU可以利用全局数据(GD)服务，周期性地相互进行数据交换(每个程序周期最多允许16个GD包，每包最多64字节)。S7-300 cpu每次最多可以交换4个含22个字节的数据包，而且最多可以有16个CPU参与数据交换(用以上版编程软件)。全局数据通讯只能通过MPI接口。内部通讯总线(K-总线)CPU的MPI是直接与S7-300的K总线连接。即可以用k总线接口从编程器直接通过MPI对FM/CP模块进行编址

40、。功能强大的通讯技术- 最多32个MPI站- 每个CPU最多有8个动态通- 讯连接用于与SIMATIC S7/M7 300/ 400、C7进行标准通讯- 每个CPU最多有4个静态通讯连接用于与编程器、PC机、SIMATIC HMI系统和 SIMATIC S7/M7-300/ 400、C7进行扩展通讯 。- 数据传输速度千位/秒或12兆位/秒灵活的扩展能力用下列可靠的部件来配置MPI通讯：LAN电缆，LAN连接器和 RS 485中继器均采用PROFIBUS和分布式 I/O系列产品。这些部件保证了最佳的配置。例如，在任意两个给定的MPI节点之间可串联最多10个中继器来跨越长距离。通过CP进行数据通

41、讯(PROFIBUS或工业以太网)- 可通过CP 342/343通讯处理器将SIMATIC S7-300与 PROFIBUS 和工业以太网总线系统相连。2.4.3 S7-300 的两种类型： 1 标准型 温度范围从 0到 60 2 环境条件扩展型 温度范围从 -25 到 +60 更强的耐受振动和污染特性。 高电磁兼容性和强抗振动，冲击性，使其具有最高的工业环境适应性。 SIMATIC S7-300的大量功能支持和帮助用户进行编程、启动和维护 1 高速的指令处理。s的指令处理时间在中等到较低的性能要求范围内开辟了全新的应用领域。 2 浮点数运算 用此功能可以有效地实现更为复杂的算术运算。3 方便

42、用户的参数赋值 一个带标准用户接口的软件工具给所有模块进行参数赋值，这样就节省了入门和培训的费用。 4 人机界面 (HMI) 方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内。因此人机对话的编程要求大大减少。2.4.5 结论200跟300相比,通讯和运算方面都有明显不足，变成上也采用子程序型编程方法而不是300的模块化编程方法，只是价格优势还是比较明显的. 200在西门子的PLC产品类里属于：小型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以下的；300在西门子的PLC产品类里属于：中型PLC系统，适合的控制对象一般都在256点以上，1024点以下的.2.5 STEP 7 编程软件 图2-1

43、STEP 7 编程软件界面 2.5.1 STEP 7概述STEP 7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供它们编程、监控和参数设置的标准工具，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。 STEP 7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按F1可以得到该对象的在线帮助。在常规功能之外还具备以下的特点:DK 3964 R/RK 512 等标准协议已经集成到控制器内，不需要额外驱动MPI 接口;集成 modem 支持: 内

44、置modem 功能，可进行远程编程、诊断或数据传输; 编程不需 MPI 转换器，直接通过PC上的 RS232 现场总线通讯功能. 控制器功能中已集成了Profibus DP Master / Slave, Profibus FMS 和 LONWorks. 利用web server进行监控. 储存 HTML 网页、图片、PDF 文件等到控制器里供通用浏览器查看扩展操作系统功能 如保护技术秘密，防止被非法查看或复制在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinAC的数据。实现S

45、TEP 7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP 7中。 STEP 7的硬件接口 PC/MPI适配器用于连接安装了STEP 7的计算机的RS-232C接口和PLC的MPI接口。计算机一侧的通信速率为或，PLC一侧的通信速率为。除了PC适配器，还需要一根标准的RS-232C通信电缆。2.5.2 安装与运行环境 STEP 7是面向MS Windows 2000 Professional和MS Windows XP Professional而发布的。从SP2开始，STEP 7可运行于MS Windows Server 2003上。 从SP2开始，在使用STEP 7时，不必作为主(pri

46、mary)用户登录到Window操作系统；有用户(user)权限就足够了。然而，不能以访客(Guest)身份登录来使用STEP 7。在安装STEP 7软件和通过设置PG/PC接口功能安装模块时，仍然必须拥有管理员权限。 对于，则存在一个新的授权过程。用户权限将不再通过授权来提供，而是通过许可证密钥来提供。许可证密钥将在自动许可证管理器中进行管理(参见通过自动许可证管理器授权的用户权限)。不再使用AuthorsW程序。 从SP2开始，即可使用租赁许可证。2.5.3 Step7 v5.4 Professional 安装步骤1 安装Windows 2000 SP4/xp Professional+S

47、P1/SP2 (xp home除外）2 安装 IE6IE6b2800ie6setup.exe3 设置 Windows 2000 默认语言为英语(美国)控制面板-区域选择-设置默认值, 选择英语(美国)4 安装Step7 v5.4 STEP7_PROFESSIONAL_2004Setup.exe注: 源文件的路径不能有汉字, 否则不能执行选择: Step7 v5.4 S7-SCL v5.3 S7-GRAPH v5.3 (Graph 7 ) S7-PLCSIM v5.4 (PLC仿真)2.5.4 STEP 7的安装中问题1.提示没有SSF文件，那可能是安装软件存放在有中文路径的文件夹下。2、如何解

48、决反复重新启动机器还不能安装西门子软件的问题 很多人受西门子软件安装需重新启动机器，然而启动机器后又提示重新启动机器，然而反复重新启动仍然出现这样的提示，导致软件不能安装。现在给出解决方案：“HKEY_LOCAL_MACHINESystemCurrentControlSetControlSession Manager ”中删除注册表值 “PendingFileRenameOperations” 不要重新启动，继续安装软件。现在可以安装更多程序而无需重启计算机了。2.6 PLCSIM 模拟器 图2-2 PLCSIM模拟器界面S7-PLCSIM是西门子公司开发的可编程控制器模拟软件，它在step7

49、集成状态下实现无硬件模拟，也可以与WinCC flexible一同集成与Step7环境下实现上位机监控模拟介绍了用于模拟西门子S7-300和S7-400 PLC运行的仿真软件S7-PLCSIM。该软件可以模拟实际PLC的绝大多数功能，具有功能强、使用方便等优点。2.6.1 引言PLC的用户程序设计好后，要用实际的PLC硬件来调试。但以下情况则需要对程序进行仿真调试：程序设计好后，PLC硬件尚未购回；控制设备不在本地，设计者需对程序进行修改和调试；在实际系统中进行某些调试有一定风险。为了解决这些问题，一些PLC生产厂家提供了可代替PLC硬件调试的仿真软件，本文主要介绍西门子公司的S7一PLCSI

50、M仿真软件。2.6.2 S7-PLCSIM概述1、S7-PLCSIM的主要功能（1）可对S7-300和S7-400 PLC的用户程序进行离线仿真与调试，可访问模拟PLC的I/O存储器、累加器和寄存器。通过在仿真运行窗口中改变输入变量的ON/OFF状态来控制程序的运行，并观察有关输出变量的状态来监视程序运行的结果。（2）可实现定时器和计数器的监视和修改，通过程序使定时器自动运行或手动复位。（3）仿真软件还可模拟对位存储器、外围输入变量区和外围输出变量区的操作，以及对存储在数据块中的数据（如或等）的读写。（4）可在仿真PLC中使用中断组织块测试程序的特性，并记录一系列操作事件及回放记录，从而自动测

51、试程序。2、S7-PLCSIM的主要组成部分（1）仿真PLCS7-PLCSIM用仿真PLC来模拟实际PLC的运行，用户可通过视图对象来调试程序。它提供的多种视图对象可实现对仿真PLC内的各种变量、计数器和定时器的监视与修改。（2）视图对象CPU视图对象开始新仿真时，将自动出现CPU视图对象，用户可用单选框来选择运行、停止和暂停工作方式；MRES按钮用来复位存储器、删除块和删除仿真PLC中的硬件设置。LED指示灯“SF表示软硬件错误；“RUN”与“STOP”表示运行与停止状态；“DP”（分布式外设或远程I/O）指示PLC与分布式外设或远程I/O的通信状态；“DC”（直流电源）指示电源的通断情况。

52、插入视图对象输入变量（I）、输出变量（Q）和位存储器（M）视图对象分别用于访问和监视相应的数据区，可以以位、二进制、十进制、十六进制、字符及字符串的形式访问。Q用于显示程序执行时输出的结果，一般不对其进行设置操作。定时器和计数器视图对象用于修改定时器（T）和计数器（C）的实际值，并监视其运行。数据块寄存器视图对象用于监视块寄存器DB1和DB2的内容。此外还有通用变量、垂直位变量、累加器和状态字及堆栈视图对象，具体使用方法可查阅用户手册。LAY文档和PLC文档LAY文档用于保存仿真时各视图对象的信息；PLC文档用于保存上次仿真运行时设置的数据和动作等，包括程序、硬件组态、CPU工作方式的选择、周

53、期运行模式（单周期或连续运行模式）的选择、I/O状态、定时器的值、符号地址、电源的通/断情况等。2.6.3 S7-PLCSIM应用实例1、S7-PLCSIM模拟发动机控制程序的调试以发动机控制程序的调试为例，介绍S7-PLCSIM的仿真功能，如图2-3。 图2-3控制程序实现下述功能：按下开机按钮，发动机和冷却风扇开始运行；同时存放在MW2中的发动机的转速与程序中预置的转速（本例中为1500r/min）进行比较，超速时发出报警信号；按下停机按钮，发动机停止运行，冷却风扇被定时器Tl延迟10s后停止运行。使用S7-PLCSIM仿真软件调试程序的步骤如下：（1）在STEP 7编程软件中生成的项目的

54、主程序OBl中编写如图l的程序。（2）点击STEP 7中SIMATIC管理器工具栏中的Simulation on/off图标，打开S7-PLC S7一PLCSIM窗口。（3）在S7一PLCSIM窗口中新建PLC文档；用菜单命令PLCPower ON接通仿真PLC的电源；将仿真PLC的CPU的工作方式置于STOP位置；用菜单命令ExecuteScan ModeContinous Scan选择仿真PLC的扫描方式为连续扫描方式。（4）在SIMATIC管理器中用菜单命令PLCDownload将程序下载到仿真PLC中。（5）在S7-PLCSIM中创建输入字节IB1、输出字节QB5、位存储器MW2和定时

55、器T1的视图对象，IB1和QB5以位的形式显示，MW2以十进制形式显示。（6）在S7-PLCSIM中模拟实际系统的操作：开机控制。将仿真PLC的CPU置于RUN状态，给输入字节IB1的第0位（）施加脉冲，模拟按下启动按钮，即用鼠标点击IB1视图对象中第O位的单选框，出现符号“V”，变为ON，再点击一次“V”消失，变为OFF。变为ON后，观察到输出字节QB5视图对象中的第0位和第1位（即和）ON，表明发动机开始运转，冷却风扇开始转动。速度监视。在发动机正常运行时，为了模拟采集到的实际转速，在位存储器MW2视图对象中分别输入十进制数1449、1500和2000（发动机的实际转速分别低于、等于和高于

56、预置转速），观察到的状态分别为OFF、ON和ON，说明超速报警功能正常。停机控制。给施加脉冲，观察到立即变为OFF，表明发动机停止运行，同时Tl开始进行减计时，10s后也变为 0FF，冷却风扇停止转动。（7）在使用S7-PLCSIM进行仿真时，可以显示OBl中的梯形图程序，用菜单命令DebugMonitor在梯形图中监视程序的运行情况。（8）保存生成的LAY文档及 PLC文档，以便于下次仿真时直接使用本次的各种设置。2.6.4 对错误组织块的仿真实际的CPU检测到程序处理过程中的错误时，CPU会调用对应的错误组织块。S7-PLCSIM支持对硬件中断组织块OB40OB47和一些错误组织块的仿真。

57、OB80为时间错误组织块，若CPU的循环时间（扫描周期）大于允许的最大循环时间，CPU自动调用OB80。 图2-4为模拟CPU的这种功能，在主程序OB1中编写如图2所示的程序。在这段程序中，当为ON时，JMP（跳步）指令的跳步条件满足，将跳回标号“HERE”处，程序进入死循环，CPU的扫描时间会超过最大循环时间；为ON时，将切断这一“死循环”。在时间错误组织块 OB80中编写如图3所示的程序段，出现超时错误调用OB 80时，变为ON状态，通过和可观察是否调用OB80。图3 OB80梯形图仿真过程如下：在STEP7管理器中将OB1和OB80下载到仿真 PLC中；在S7-PLCSIM的仿真窗口中，

58、将设置为OFF状态，仿真CPU的工作方式切换到RUN，可观察到仿真CPU处于正常工作状态，没有进入“死循环”，其扫描周期没有超过最大循环时间，仿真CPU没有调用OB80，所以不会ON。将置为ON，运行仿真CPU，主程序进入“死循环”，当扫描周期大于最大循环时间时，观察到变为ON，说明仿真CPU执行了OB80中的程序段，但在主程序中没有切断“死循环”，以后仿真CPU自动进入STOP工作方式。将、均置为ON状态，运行仿真CPU，主程序进入“死循环”，当扫描周期大于最大循环时间时，仿真CPU调用OB80，、均变为ON，在主程序中切断“死循环”，程序正常运行，仿真CPU不会进入STOP方式。3 基于S

59、7-300 PLC控制带式输送机3.1 带式输送机的现状与发展3.1.1 国外带式输送机技术的现状：国外带式输送机技术的发展很快，其主要表现在2个方面：一方面是带式输送机的功能多LAOSHI设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产300500万t以上高产高效集约化生产的需要。应用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行性能好，运输效率高。采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡、输送机变向运行等技术，使输送机单机运行长度在理论上已有受限制，并确保了输送系统设备的通用性、互换性及

60、其单元驱动的可靠性。新型、高可靠性关键元部件技术。如包含CST等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。如英国FSW生产的FSW1200/（23）400（600）工作面顺槽带式输送机就采用了液粘差速或变频调速装置，运输能力达3000 t/h以上，它的机尾与新型转载机（如美国久益公司生产的S500E）配套，可随工作面推移而自动快速自移、人工作业少、生产效率高。国内带式输送机技术的现状我国生产制造的带式输送机的品种、类型较多。在“八五”期间，通过国家一条龙“日产万吨综采设备”项目的实施，带式输送机的技术水平有了很大提高，煤矿井下用大功

61、率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。如大倾角长距离带式输送机成套设备、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等均填补了国内空白，并对带式输送机的减低关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，研制成功了多种软起动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置，驱动系统采用调速型液力偶合器和行星齿轮减速器。煤矿带式输送机技术的发展趋势3.2.1 设备大型化、提高运输能力为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的发展方向。在今后的10a内输送量要提高到30004000 t/

62、h，还速提高至46m/s，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到10001500 kW，输送带抗拉强度达到6000 N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应高产高效工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机，以提高我国带式输送机技术的设计水平，填补国内空白，接近并赶上国际先进工业国的技术水平。其包含7个方面的关键技术：带式输送机动态分析与监控技术；软起动与功率平衡技术；中间驱动技术；自动张紧技术；新型高寿命高速托辊技术；快速自移机尾技术；高效储带技术。3.2.2 提高元部件性能和可靠性设备开机率的高与低主要取决于元部件的性能和可靠性。除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断地开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输