PLC的特点及应用.docx

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1、第一章 PLC概述1.1 PLC的产生1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台可编程序控制器，并应用于通用汽车公司的生产线上。当时叫可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller），目的是用来取代继电器，以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。紧接着，美国MODICON公司也开发出同名的控制器，1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制成了日本第一台可编程控制器。1973年，西欧国家也研制出他们的第一台可编程控制器。随着半导体技术，尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，到70年代中期以后，特别是进入80年代以来，PLC已广泛地使用1

2、6位甚至32位微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用方面都有了新的突破。这时的PLC已不仅仅是逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能，称之为可编程序控制器（Programmable Controller）更为合适，简称为PC，但为了与个人计算机（Persona1 Computer）的简称PC相区别，一般仍将它简称为PLC（Programmable Logic Controller）。1.2 PLC的定义“可编程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

3、编程序的存储器，用来在其内部存储和执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。”可编程序控制器是应用面最广、功能强大、使用方便的通用工业控制装置，自研制成功开始使用以来，它已经成为了当代工业自动化的主要支柱之一。1.3 PLC的特点及应用1） PLC特点（1）编程简单，使用方便梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其符号与继电器电路原理图相似。有继电器电路基础的电气技术人员只要很短的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程

4、序，梯形图语言形象直观，易学易懂，。（2）控制灵活，程序可变，具有很好的柔性可编程序控制器产品采用模块化形式，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，不用改变硬件，方便快速地适应工艺条件的变化，具有很好的柔性。（3）功能强，扩充方便，性能价格比高可编程序控制器内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的逻辑判断、数据处理、PID调节和数据通信功能，可以实现非常复杂的控制功能。如果元件不够，只要加上需要的扩展

5、单元即可，扩充非常方便。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。（4）控制系统设计及施工的工作量少，维修方便可编程序控制器的配线与其它控制系统的配线比较少得多，故可以省下大量的配线，减少大量的安装接线时间，开关柜体积缩小，节省大量的费用。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。一般可用接线端子连接外部接线。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能，便于迅速地排除故障。（5）可靠性高，抗干扰能力强可编程序控制器是为现场工作设计的，采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，硬件措施如屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离、后备电池等，例如，西门子公司S7-

6、200系列PLC内部EEPROM中，储存用户原程序和预设值在一个较长时间段（190小时），所有中间数据可以通过一个超级电容器保持，如果选配电池模块，可以确保停电后中间数据能保存200天。软件措施如故障检测、信息保护和恢复、警戒时钟，加强对程序的检测和校验。从而提高了系统抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，可编程序控制器已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。（6）体积小、重量轻、能耗低，是“机电一体化”特有的产品。2） PLC应用目前，可编程序控制器已经广泛地应用在各个工业部门。随着其性能价格比的不断提高，应用范围还在不断扩大，主要有以下几个方

7、面：（1） 逻辑控制可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑运算的能力，可以实现逻辑运算，用触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制，定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域最为普及，包括微电子、家电行业也有广泛的应用。（2） 运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，或灵活运用指令，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。随着变频器、电动机起动器的普遍使用，可编程序控制器可以与变频器结合，运动控制功能更为强大，并广泛地用于各种机械，如金属切削机床、装配机械、机器人、电梯等场合。（3） 过程控制可编程序控制器可以接收温度、压

8、力、流量等连续变化的模拟量，通过模拟量I/0模块，实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换和D/A转换，并对被控模拟量实行闭环PID（比例-积分-微分）控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，此功能已经广泛地应用于工业生产、加热炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。 （4） 数据处理可编程序控制器具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以是运算的中间参考值，也可以通过通信功能传送到别的智能装置，或者将它们保存、打印。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，

9、也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5） 构建网络控制可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备(如计算机、变频器)之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。当然，并非所有的可编程序控制器都具有上述功能，用户应根据系统的需要选择可编程序控制器，这样既能完成控制任务，又可节省资金。1.4 PLC的基本结构可编程序控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller）主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组

10、成。（如下图一所示）图一 PLC控制系统示意图可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU（中央处理单元）、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称I/O模块）、编程器和电源五大部分组成。1） CPU模块CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微机处理器（CPU）和存储器组成。CPU的作用类似于人类的大脑和心脏。它采用扫描方式工作，每一次扫描要完成以下工作：（1）输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。（2）程序执行：逐条读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电

11、路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。（3）输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。2） I/O模块I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字开关、限位开关、接收开关、关电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。

12、CPU模块的工作电压一般是5V，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖蜂电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以CPU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。3） 编程器编程器除了用来输入和编辑程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行时梯形图中各种编程元件的工作状态。编程器可以永久地连续在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。4）开关量I/O模块开关量模块的

13、输入输出信号仅有接通和断开两种状态。电压等级有直流5V，12V，24V，48V和交流110V，220V等。输入输出电压的允许范围很宽，如某交流220V输入模块的允许低电压为070V，高电压为70256V，频率为4763HZ。各I/O点的通/断状态用发光二极管或其它元件显示在面板上，外部I/O接线一般接在模块的接线端子上，某些模块使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部连线的情况下，可以迅速地更换模。开关量I/O模块可能4，8，16，32，64点。 1.4 PLC的工作原理（1） PLC的工作方式：采用循环扫描方式。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，

14、一直循环扫描工作。注意：由于PLC是扫描工作过程，在程序执行阶段即使输入发生了变化，输入状态映象寄存器的内容也不会变化，要等到下一周期的输入处理阶段才能改变。循环扫描过程如下：运行内部处理通信操作输入处理程序执行输出处理停止(2)工作过程：主要分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。1） 内部处理阶段：在此阶段，PLC检查CPU模块的硬件是否正常，复位监视定时器，以及完成一些其它内部工作。2） 通信服务阶段在此阶段，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等，当PLC处于停状态时，只进行内容处理和通信操作等内容。3） 输入处理输入处理也叫输入采

15、样。在此阶段顺序读入所有输入端子的通断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新，接着进入程序的执行阶段。4） 程序执行根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右，先上后下的步序，逐句扫描，执行程序。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。若用户程序涉及到输入输出状态时，PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态，从输出映象寄存器读出对应映象寄存器的当前状态。根据用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄存器中。5） 输出处理程序执行完毕后，将输出映象寄存器，即元件映象寄存器中的Y寄存器的状态，在输出处理阶段转存到输出锁

16、存器，通过隔离电路，驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出控制信号，驱动外部负载。（3）PLC的运行方式：1） 运行工作模式当处于运行工作模式时，PLC要进行从内部处理、通信服务、输入处理、程序处理、输出处理，然后按上述过程循环扫描工作。在运行模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能，为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直至PLC停机或切换到STOP工作模式。注：PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。2） 停止模式当处于停止工作模式时，PLC只进行内部处理和通信服务等内容。1.5 PLC的编程语言（

17、1） 梯形图梯形图编程语言习惯上叫梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，也可以说，梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用得最多的一种PLC编程语言。（2） 指令表这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，用一系列操作指令组成的语句表将控制流程热核出来，并通过编程器送到PLC中去。（3） 顺序功能图采用IEC标准的SFC(Sequential Function Chart)语言，用于编制复杂的顺控程序。利用这种先进的编程方法，初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效

18、率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。（4） 状态转移图类似于顺序功能图，可使复杂的顺控系统编程得到进一步简化。（5） 逻辑功能图它基本上沿用了数字电路中的逻辑门和逻辑框图来表达。一般用一个运算框图表示一种功能。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种功能来完成。目前国际电工协会(IEC)正在实施发展这种编程标准。（6） 高级语言近几年推出的PLC，尤其是大型PLC，已开始使用高级语言进行编程采用高级语言编程后，用户可以象使用PC机一样操作PLC。在功能上除可完成逻辑运算功能外，还可以进行PID调节、数据采集和处理、上位机通信等。 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。

19、同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、 变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID 控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品

20、，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的产品系列，它可以直接与相连，利用网络来实现其远程控制功能。 1、开环控制系统 开环控制系

21、统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2、闭环控制系统 闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系 统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具

22、有负反馈 的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。 3、阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系

23、统的准确性、控 制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。 4、PID控制的原理和特点 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我

24、们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-st

25、ate Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差

26、的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。 5、PID控制器的参数整定 PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被 控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括

27、起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是 依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主 要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应 曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需 要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首

28、先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡， 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。 在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。 对于温度系统：P（%）20-60，I（分）3-10，D（分）0.5-3 对于流量系统：P（%）40-100，I（分）0.1-1 对于压力系统：P（%）30-70，I（分）0.4-3 对于液位系统：P（%）20-80，I（分）1-5 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线

29、漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低 PID与自适应PID的区别： 首先弄清楚什么是自适应控制 在生产过程中为了提高产品质量，增加产量，节约原材料，要求生产管理及生产过程始终处于最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法，这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数，环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计（辨别）、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的

30、发展方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些难以解决的问题。 加入自适应的PID 控制就带有了一些智能特点，像生物一样能适应外界条件的变化。 还有自学习系统，就更加智能化了。 第二章 编程软件及其使用内容涵括：1、编程软件的初步使用2、编程软件的功能及编程方法3、调试及运行监控一、能力目标熟悉掌握V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3的使用和编程方法，调试及运行监控。二、所需的材料、工具和设备PLC实验板、装有STEP 7软件的计算机、数字量输入/输出模块。三、项目要求熟练掌握可编程序控制器编程元件的符号、意义和使用，掌握各基本指令的意义和使用，学会编程软件的安装和使用。四

31、、学习形式以老师课堂讲解的形式学习，以学生小组的形式到实验室动手的形式实践 五、原理说明STEP 7 - Micro/WIN是西门子公司专门为S7 - 300系列PLC设计开发的编程软件，可 在全汉化的界面下进行操作。它基于Windows操作系统，为用户开发、编辑、调试和监控自己的应用程序提供了良好的编程环境。其目前最新的版本是STEP7 - Micro/WIN V 4. 0 SP5 (V4.0. 5.08)。该版本除了支持CPU的新功能外，其本身的功能也比以前的版本增强了很多。 4.1 编程软件的初步使用4.1.1计算机的配置要求 STEP 7 - Micro/WIN要在PC机上运行，它对P

32、C机的最小配置要求如下: (1)操作系统Windows 2000 SP3以上; Windows XP Home; Windows XP Professional; (2)硬盘至少40 MB以上空间。 4.1.2软件的安装与卸载 1. STEP 7 - Micro/WIN V4.O份妥革步骤 (1)将安装光盘插入CD-ROM，在光盘目录里双击Setup，进入安装向导。 (2)按照安装向导的提示完成软件的安装。软件程序安装路径可以使用默认子目录，也 可以用浏览按钮弹出的对话框中任意选择或新建一个子目录。 (3)出现PG/PC Interface窗口单击OK按钮。(4)在安装结束时，会出现下面的选项

33、: 是，我现在要重新启动计算机(默认选项) ;否，我以后再启动计算机。 (5)如果出现该选项，建议用户选择默认项，单击完成按钮，完成安装。 首次安装完成后，会出现下面的选项: 是，我现在浏览Readme文件(默认选项) ; 否，我现在要进入STEP 7一Micro/WIN V 4. 0。出现该选项时，如果选择默认项，则随后可以阅读Readme文件，并浏览关于STEP7Micro/WIN编程软件的最新信息。但大多数情况下会选择直接进入软件，遇到问题时再去查 找有关说明。 说明:在开始安装Micro/WIN时选择的是安装程序的界面语言，选择English进行安 装。安装完成后，可以打开Tools(

34、工具)菜单的Options(选项) ，在General(常规)分支中的语 言选择栏中选择chinese ，确定并关问软件，然后重新打开后系统即变为中文界面。 2.软件升级若要对STEP 7 - Micro/WIN V4. 0升级，需从西门子公司的网站上下载SPx软件包。 STEP 7 - Micro/WIN V4. 0 SPx和V4.0不能共存，安装SPx时看到提示后，需退出安装程 序，先卸载V4.0版，然后再次安装SPx(找到解压缩的文件目录，运行Setup文件)。 说明: (1)在一个版本系列中，只需要安装最新的SP包，而不必按顺序安装所有的SP包。 (2) Service Pack不能单

35、独安装。在本地硬盘上必须有正式版本才能安装升级软件包;否 则会退出安装。 (3)高版本的Micro/WIN V 4. 0能够向下兼容低版本软件生成的项目文件，低版本的软 件不能打开高版本保存的项目文件。 3.软件卸载逐步打开Windows操作系统的开始设置控制面板，在其中单击添加/删除程序按 钮，选择相应的STEP 7 - Micro/WIN V4. 0版本卸载。卸载完成后，一般需要重新启动Win daws系统。 4.1.3硬件安装与拆卸 1.硬件连接在第8章的编程通信中已经提到，可以用三种方式连接S7 - 300和编程设备:通过PPI多 主站电缆直接连接，或者通过带有MPI电缆的通信处理器卡

36、(CP)连接，或者通过以太网通信 卡连接，但最常用的是普通的PPI编程电缆。用于S7 - 300 PLC的编程电缆长度一般均为 5m。有RS-232和USB接口的两种编程电缆可以选择，编程电缆将PLC的编程口与计算 机的RS - 232口或USB口相连，连接如图4 -1所示。 图4-1 主机与计算机连接PLC主机有两种供电方式，一种是直流供电，一种是交流供电，但一般在购买时选择交流供电方式的CPU主机单元。图4 - 2中给出了直流供电和交流供电两种CPU模块接线方式。 图4-2 CPU主机单元的供电方式2.拆卸CPU模块或者扩展模块如果需要拆卸CPU模块或其他扩展模块，请按以下步骤进行: (1

37、)关闭所有电源。 (2)拆除模块上的所有连线和电缆，主机和部分扩展模块的端子排是可拆卸的。该功能可使得拆卸I/O工作变得简单。如果有其他扩展模块连接在要拆卸的模块上，应打开前盖，拔掉相邻模块的扩展扁平电缆。 (3)拆掉安装螺钉，拆下模块，或从35mm标准导轨上扣下模块。 4.1.4参数设置 用PPI多主站编程电缆与S7一300建立通信时，常用参数的设置如下: (1)如图4 - 3所示，双击指令树项目目录下的图标 ，设置PLC类型及CPU 版本。 (2)将编程设备(如PC机)的通信地址设为O，CPU的默认地址为2。 (3) PC机的接口一般使用COM1或USB。 (4)传输波特率为9.6 kbi

38、t/s。 图4-3 设置PLC类型及CPU版本如果建立了计算机和PLC的在线联系，就可利用软件检查、设置和修改PLC的通信参 数。步骤如下: (1)单击浏览条中的系统块图标，或从视图(View)菜单中选择系统块(System Block)选项，将出现系统块对话框。(2)单击通信口(Port)选项卡。检查各参数，确认无误后单击确定。如果需要修改 某些参数，可以先进行有关的修改，再单击确认(OK) 按键，待确认后退出。 (3)单击工具条中的下载按钮，即可把修改后的参数下载到PLC主机。当然参数块的下 载也可以和程序下载同时进行。 说明:如果使用USB编程电缆，在建立连接后，可以通过系统块更改端口的

39、波特率，下载 后端口的波特率使用新的设定值。 4.1.5 与S7 - 300建立通信 (1)单击浏览条中通信图标，进入通信对话框，双击刷新图标。STEP 7 - Micro/ WIN V4. 0搜索并显示连接的S7 - 300 CPU的图标。 (2)选择相应的S7 - 300 CPU并单击OK。 如果STEP 7 - Micro/WIN V 4. 0未能找到S7 - 300 CPU，应单击设置PC/PG接口按钮 ，核对通信参数设置，并重复以上步骤。4.2 编程软件功能4.2. 1基本功能 STEP 7 - Micro/WIN V4. 0为用户创建程序提供了便捷的工作环境，丰富的编程向导， 提高

40、了软件的易用性;同时还有一些工具性的功能，例如用户程序的文档管理和加密等。此 外，还可以用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。 软件功能的实现可以在联机工作方式(在线方式)下进行。此时，有编程软件的计算机与 PLC连接，允许两者之间直接通信，可针对相连的PLC进行操作，如上装和下载用户程序和 组态数据等。 部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。此时，有编程软件的计算机与PLC断开 连接，所有的程序和参数存放在硬盘上，等联机后再下载到PLC中。 4.2. 2界面及各部分的功能 双击STEP 7 - Micro/WIN图标，可打开编程软件；也可以在PC机命令菜单中单击开始SIMATIC

41、STEP7-Micro/WIN V 4.0选项后，进入编程软件操作界面。其外观如图4 -4所示。 1.工具栏它提供了常用菜单命令的快捷按钮。从查看工具条可以显示和隐藏任意工具栏。 -图4-4 STEP 7-Micro/WIN V4.0 的外观2.浏览条 浏览条包含查看和工具窗口，通过单击可实现二者之间的切快。查看窗口为进入程序块 窗口、符号表窗口等提供了快捷方式。工具窗口为进入编程向导界面提供了快捷方式，各种编程向导提高了编程软件的易用性。3. 指令树 显示了所有的项目对象和创建程序所需的指令，如图4一5所示。可以将指令从指令树 拖到应用程序中，也可以用双击指令的方法将该指令插入到程序编辑器中

42、的当前光标所在地。 4.编辑器 该编辑器包括程序编辑器和局部变量表。在程序编辑器的底部有主程序、子程序和中断 服务程序标签。单击这些标签，可以在程序编辑器窗口实现主程序、子程序和中断服务程序之 间的切换。 5. 局部变量表可以在局部变量表中为临时的局部变量定义符号名，也可以为子程序和中断服务程序分 别指定变量，用于为子程序传递参数。 程序中的每个PODe程序组织单元)都有自己的局部变量表。这些局部变量表允许定义 具有范围限制的变量，同时只在建立该变量的POD中才有效。 6. 输出窗口。 输出窗口用来显示POD的最近编译结果信息(所编程序的大小、占用数据块的大小等) 和在编译之后检测到的错误信息

43、。可以双击输出窗口中的错误信息，光标会自动移至有编译 错误的网络。 图4-5 指令树图4-6 有关指令帮助及库指令的操作4.2.3工具栏 工具栏由标准工具栏、调试工具栏、公用工具栏、指令工具栏四部分组成。虽然工具栏中 各按钮的作用也可以通过菜单中的命令实现，并且菜单中的命令提供的功能比工具栏强大;但 是工具栏为实现某些常用功能提供了快捷途径，使用工具栏中按钮提供的功能，可以提高编程效率。 1.标准工具栏中部分按钮的作用 标准工具栏如图4-7所示。图4-7 标准工作栏常规按钮标准工具栏中的常规按钮包括新建项目、打开项目、保存项目、打印、打印预览、剪贴、复制、粘贴、撤消、这些按钮的用法和平时见到的

44、其他办公室软件中的用法一样,这里不再细说.编译按钮编译按钮限于编译当前程序编辑器打开的窗口,并且只能完成程序块或者数据块的编译.全部编译按钮全部编译按钮同时完成程序块、数据块和系统块的编译.上载按钮上载按钮将PLC中的项目传到STEP 7-Micro/WIN V4.0中,然后存储起来或对其进行编辑修改;可用于防止PLC中的原有项目被新项目覆盖.下载按钮下载按钮将STEP 7-Micro/WIN V4.0中的项目下载到PLC中.升序排序按钮和降序排序按钮升序排序按钮和降序排序按钮用来给符号表中的符号和状态图中的地址排序.选项按钮选项按钮用来更改STEP 7-Micro/WIN V4.0窗口中各个

45、小窗口的字体,颜色及其显示选项以及打印时的格式等.2.调试工具栏中部分按钮的作用图4-8所示为调试工具栏按钮. (1)运行按钮和停止按钮。 在CPU状态开关拨到RUN或TERM状态时，可通过运行或停止按钮控制CPU模式。 (2)状态 程序在PLC中执行时，显示PLC中有关数据实时值和能流的信息。可以使用状态图和程序状态窗口读取、写入和强制PLC数据值。在控制程序的执行过程中，PLC数据的动态改变可用下列三种不同方式检视: 状态表监控打开状态表窗口，单击图状态按钮，状态表的表格中就可以显示状态数据。并且每行要指定一个监视的PLC数据值，指定一种显示格式、当前值及新值(如果使用写入或强制命令)。

46、趋势图在状态视图下，单击趋势图按钮，进入趋势图状态。在趋势图下， Micro/ WIN显示区域按照一定的刷新速率，用随时间而变的PLC数据绘图，跟踪状态数据;用图形 显示变量的值，包括最大值、当前值、最小值等信息。在状态趋势图中一样可以执行强制、 写入等命令;并且可以就现有的状态图，在状态表图和趋势图之间切换;新的数据亦可在趋 势图中直接赋值。 程序状态监控单击程序状态按钮，在程序编辑器窗口中显示状态数据。当前 PLC数据值会显示在引用该数据的STL语句或LAD/FBD图形旁边。LAD图形也显示功率 流，由此可看出哪个图形分支处于活动中。 注意:程序状态和状态表监控(或趋势图)窗口可以同时运行

47、。在状态图窗口写入或强制 PLC数据，将应用于程序状态窗口;在程序状态窗口写入或强制PLC数据，也会应用于状态图窗口。例如，无论在程序状态窗口还是在状态表监控(或趋势图)窗口，将QO.O写入逻辑值1，则其他窗口中显示的QO.O也会变成1。 (3)单次读取按钮 仅限于对状态图中的数据进行一次读取，例如监视变量VW40中的数值，单击单次读取 按钮，显示的数据是单击按钮时VW40中的数据，而不是一个实时变化的数据。 (4)全部写入按钮 在状态图中，单击此按钮将改动后的新数值列发送至PLC。此功能与强制的区别:在 写人数据后，写入的数据值还会根据程序中的逻辑运算而改变，而强制输入的数据在状态表中 不会发生变化。注意:与强制有关的应用将在后面“4.4.3节状态表监控和趋势图监控”中具体讲解。 3. 公用工具栏中部分按钮的作用 图4 - 9所示为公用工具栏按钮。 (1)插入网络按钮和删除网络