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1、Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.1SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation第第7章章 S7-300程序设计方法程序设计方法（开关量控制）（开关量控制）Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.2SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.1
2、S7-300的程序结构的程序结构7.2 系统设计的原则系统设计的原则7.3 系统设计的内容系统设计的内容7.4 程序设计的方法与过程程序设计的方法与过程7.5 开关量控制系统的设计开关量控制系统的设计7.6 关于模拟量关于模拟量I/O模块模块7.7 模拟量控制系统的设计模拟量控制系统的设计7.8 关于乒乓控制关于乒乓控制7.9 关于关于PID控制控制Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.3SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Autom
3、ation7.1 S7-300的程序结构的程序结构STEP 7为设计程序提供三种方法。基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法。为设计程序提供三种方法。基于这些方法，可以选择最适合于你的应用的程序设计方法。线性化线性化模块化模块化结构化结构化线性化编程线性化编程：所有的指令都在一个块 （OB1） 内。模块化编程模块化编程：每个设备的控制指令都在各自的块内。 OB1按顺序调用每个块。结构化编程结构化编程：不同的块调用可重复利用的代码。OB1 (或其他块) 调用这些块并传递相应的参数。OB1OB1OB1配方 A配方 B混合器排空A类设备B类设备Date: 9/16/2024.:SSP1
4、_03C.4SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation1 线性化编程线性化编程 线线性性程程序序的的结结构构简简单单，分分析析起起来来一一目目了了然然。这这种种结结构构适用于编写一些规模较小，运行过程比较简单的控制程序。适用于编写一些规模较小，运行过程比较简单的控制程序。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.5SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Informati
5、on and Training CenterKnowledge for Automation2 模块化编程模块化编程 分分块块程程序序有有更更大大的的灵灵活活性性，适适用用于于比比较较复复杂杂、规规模模较较大大的的控控制制工程的程序设计。工程的程序设计。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.6SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation3 结构化编程结构化编程 结构化程序比分块程序有更大的灵活性，继承性。适用于比较结构化程
6、序比分块程序有更大的灵活性，继承性。适用于比较复杂、规模较大的控制工程的程序设计。复杂、规模较大的控制工程的程序设计。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.7SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation4 程序块类型程序块类型故障FBFBFBFCSFCSFBFB 带背景数据块阴影: OB组织块组织块循环定时过程OB = 组织块FB = 功能块FC = 功能SFB = 系统功能块SFC = 系统功能 操作系统Date: 9/
7、16/2024.:SSP1_03C.8SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 块类型块类型 特性特性 组织块 - 操作系统和用户程序的接口 (OB) - 各层次的优先级 (1 26)- 局部数据堆栈中的特殊启动信息 功能块 (FB) - 带参数 / 数据保持- 不带参数 / 数据保持 - 不带参数 / 数据不保持 功能 (FC) - 只传递一个返回值 (调用时必须分配参数) - 数据不保持 - 可带参数 数据块 (DB)- 结构化
8、，局部存储 (背景 DB)- 结构化，全局数据存储 (在整个程序中均有效) 用户定义的块用户定义的块Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.9SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation块类型块类型 特点特点 系统功能- 存储在CPU的操作系统中(SFC)- 用户可以调用此功能 （不需要存储器）系统功能块- 存储在CPU的操作系统中 (SFB)- 用户可以调用此功能 （需要存储器）系统数据块- 用于组态数据和参数的数据块 (
9、SDB) 系统块系统块Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.10SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 数据块类型和结构数据块类型和结构数据字节 0 数据字节 81918 位CPU314中块的大小是8K字节 数据块提供的最大存储空间依赖于CPU的型号07Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.11SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Informat
10、ion and Training CenterKnowledge for Automation 调用程序块调用程序块调用程序块调用程序块被调用的块被调用的块(OB, FB, FC)(FB, FC, SFB, SFC)程序执行程序执行调用另一个块的指令块结束Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.12SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.2 系统设计的原则系统设计的原则1 1 满足要求 最最大大限限度度地地满满足足被
11、被控控对对象象的的控控制制要要求求，是是设设计计控控制制系系统统的的首首要要前前提提。这这就就要要求求设设计计人人员员在在设设计计前前就就要要深深入入现现场场进进行行调调查查研研究究。收收集集控控制制现现场场的的资资料料，收收集集控控制制过过程程中中有有效效的的控控制制经经验验，进进行行系系统统设设计计。同同时时要要注注意意要要和和现现场场的的管管理理人人员员、技技术术人人员员、工工程程操操作作人员紧密配合，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。人员紧密配合，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2 2 安全可靠安全可靠 控控制制系系统统长长期期运运行行中中能能否否达达到到安安全全、可可靠靠、稳稳
12、定定，是是设设计计控控制制系系统统的的重重要要原原则则。为为了了能能达达到到这这一一点点，要要求求在在系系统统设设计计上上，器器件件选选择择上上，软软件件编编程程上上要要全全面面考考虑虑。比比如如说说，在在硬硬件件和和软软件件的的设设计计上上应应该该保保证证PLCPLC程程序序不不仅仅在在正正常常条条件件下下能能正正确确运运行行，而而且且在在一一些些非非正正常常情情况况下下（如如突突然然掉掉电电再再上上电电，按按钮钮按按错错等等），也也能能正正常常工工作。程序只能接受合法操作，对非法操作程序能予以拒绝等等。作。程序只能接受合法操作，对非法操作程序能予以拒绝等等。Date: 9/16/2024.
13、:SSP1_03C.13SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation3 经济实用经济实用 一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量，一个新的控制工程固然能提高产品的质量，提高产品的数量，从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、从而为工程带来巨大的经济效益和社会效益。但是，新工程的投入、技术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。技术的培训、设备的维护也会导致工程的投入和运行资金的增加。在满足
14、控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的另一方面也要注意不断地降低工程的y y运行成本。这就要求，不仅运行成本。这就要求，不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护即方应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护即方便又低成本。便又低成本。 4 适应发展适应发展 社会在不断地前进，科学在不断地发展，控制系统的要求也一社会在不断地前进，科学在不断地发展，控制系统的要求也一定会不断地在提高、不断地在完善。因此，在控制系统的设计时要定会不断地在提高、不断地在完善。因此，在控
15、制系统的设计时要考虑到今后的发展、完善。这就要求在选择考虑到今后的发展、完善。这就要求在选择PLC机型和输入机型和输入/输出输出模块要能适应发展的需要，要适当留有余量。模块要能适应发展的需要，要适当留有余量。 Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.14SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.3 系统设计的内容系统设计的内容1 选择机型选择机型（1 1）根据系统类型选择机型根据系统类型选择机型单体控制的小系统单体控制
16、的小系统 这种系统一般使用一台可编程序控制器就能完成控制要求，控这种系统一般使用一台可编程序控制器就能完成控制要求，控制对象常常是一台设备或多台设备中的一个功能。这种系统对可编制对象常常是一台设备或多台设备中的一个功能。这种系统对可编程序控制器间的网络问题要求不高，甚至没有要求。但有时功能要程序控制器间的网络问题要求不高，甚至没有要求。但有时功能要求全面，容量要求变化大，有些还要与原设备系统的其它机器连接。求全面，容量要求变化大，有些还要与原设备系统的其它机器连接。对这类系统的机型选择要注意三种情况。对这类系统的机型选择要注意三种情况。 一一是是设设备备集集中中情情况况: :设设备备的的功功率
17、率较较小小，如如机机床床。这这时时需需选选用用局局部式结构，低电压高密度输入输出模板。部式结构，低电压高密度输入输出模板。 二二是是设设备备分分散散情情况况: :设设备备的的功功率率较较大大，如如料料场场设设备备。这这时时需需选选用离散式结构，高电压低密度输入输出模板。用离散式结构，高电压低密度输入输出模板。 三三是是有有专专门门要要求求的的设设备备情情况况: :如如飞飞剪剪。输输入入输输出出容容量量不不是是关关键键参数，重要的是控制速度功能，选用高速计数功能模板等。参数，重要的是控制速度功能，选用高速计数功能模板等。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.15SIMATIC S7
18、Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation慢过程大系统慢过程大系统 对对运运行行速速度度要要求求不不高高但但设设备备间间有有连连锁锁关关系系，设设备备距距离离远远，控控制制动动作作多多，如如大大型型料料场场、高高炉炉、码码头头、大大型型车车站站信信号号控控制制；也也有有的的设设备备本本身身对对运运行行速速度度要要求求高高，但但是是部部分分子子系系统统要要求求并并不不高高，如如大大型型热热连连续续轧轧钢钢厂厂、冷冷连连续续轧轧钢钢厂厂中中的的辅辅助助生生产
19、产机机组组和和供供油油系系统统、供供风风系统等。系统等。 对对这这一一类类型型对对象象，一一般般不不选选用用大大型型机机，因因为为它它编编程程、调调试试都都不不方方便便，一一旦旦发发生生故故障障，影影响响面面也也大大。一一般般都都采采用用多多台台中中小小机机型型和和低低速网相连接。速网相连接。 由由于于现现代代生生产产的的控控制制器器多多为为插插件件式式模模板板结结构构，它它的的价价格格是是随随输输入入输输出出板板数数和和智智能能模模板板数数的的多多少少决决定定的的。同同一一种种机机型型输输入入输输出出点点数数少少，则则价价格格便便宜宜，反反之之则则贵贵。所所以以一一般般使使用用网网络络相相连
20、连后后就就不不必必要要选选大大型型机机。这这样样选选用用每每一一台台中中小小型型可可编编程程序序控控制制器器控控制制一一台台单单体体设设备备，功功能能简简化化，程程序序好好编编，调调试试容容易易，运运行行中中一一旦旦发发生生故故障障影影响响面面小小，且容易查找。且容易查找。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.16SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation快速控制大系统快速控制大系统 随随着着可可编编程程序序控控制制器器
21、在在工工业业领领域域应应用用的的不不断断扩扩大大，在在中中小小型型的的快快速速系系统统中中，可可编编程程序序控控制制器器不不仅仅仅仅完完成成逻逻辑辑控控制制和和主主令令控控制制，它它已已逐逐步步进进入入了了设设备备控控制制级级，如如高高速速线线材材，中中低低速速热热连连轧轧等等速速度度控控制制系统。系统。 在在这这样样的的系系统统中中即即使使选选用用输输入入输输出出容容量量大大、运运行行速速度度快快、计计算算功功能能强强的的一一台台大大型型可可编编程程序序控控制制器器也也难难以以满满足足控控制制要要求求。如如用用多多台台可编程序控制器，则有互相间信息交换与系统响应要求快的矛盾。可编程序控制器，
22、则有互相间信息交换与系统响应要求快的矛盾。 采采用用可可靠靠的的高高速速网网能能满满足足系系统统信信息息快快速速交交换换的的要要求求。高高速速网网一一般价格都很贵，适用于有大量信息交换的系统。般价格都很贵，适用于有大量信息交换的系统。 对信息交换速度要求高，但交换的信息又不太多的系统，也对信息交换速度要求高，但交换的信息又不太多的系统，也可以采用可编程序控制器的输出端口与另一台可编程序控制器的输可以采用可编程序控制器的输出端口与另一台可编程序控制器的输入端口硬件互联，通过输出输入直接传送信息，这样传送速度快而入端口硬件互联，通过输出输入直接传送信息，这样传送速度快而且可靠。当然传送的信息不能太
23、多，否则输入输出点占用太多。且可靠。当然传送的信息不能太多，否则输入输出点占用太多。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.17SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（2 2）根据控制对象选择机型根据控制对象选择机型 根据控制对象要求的输入根据控制对象要求的输入/输出点数的多少，可以估计出输出点数的多少，可以估计出PLC的规模。的规模。 根据控制对象的特殊要求，可以估计出根据控制对象的特殊要求，可以估计出PLC的性能。
24、的性能。 根据控制对象的操作规则可以估计出控制程序所占内存的容量。根据控制对象的操作规则可以估计出控制程序所占内存的容量。 有了这些初步估计，会使得机型选择的可行性更大了。为了对有了这些初步估计，会使得机型选择的可行性更大了。为了对控制对象进行粗估，首先要了解下列问题。控制对象进行粗估，首先要了解下列问题。 对输入对输入/ /输出点数的估计输出点数的估计 对开关量输入，按参数等级分类统计。对开关量输入，按参数等级分类统计。 对开关量输出，按输出功率要求及其它参数分类统计。对开关量输出，按输出功率要求及其它参数分类统计。 对模拟量输出对模拟量输出/ /输入，按点数进行粗估。输入，按点数进行粗估。
25、 对对PLCPLC性能要求的估计性能要求的估计 是否有特殊控制功能要求，如高速计数器等。是否有特殊控制功能要求，如高速计数器等。 机房离现场的最远距离为多少？机房离现场的最远距离为多少？ 现场对控制器响应速度有何要求。现场对控制器响应速度有何要求。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.18SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 在此基础上选择控制器时尚需注意两个问题。在此基础上选择控制器时尚需注意两个问题。 其其一一
26、是是PLCPLC可可带带I/OI/O点点数数。有有的的手手册册或或产产品品目目录录单单上上给给出出的的最最大大输输入入点点数数或或最最大大输输出出点点数数，常常意意味味着着只只插插输输入入模模块块或或只只插插输输出出模模块块的的容容量量，即即实实际际给给出出的的是是输输入入输输出出容容量量之之和和，有有时时也也称称为为扫扫描描容容量量，需格外注意。需格外注意。 其其二二是是PLCPLC通通讯讯距距离离和和速速度度。手手册册上上给给出出的的覆覆盖盖距距离离，有有时时叫叫最最大大距距离离，包包括括远远程程I/OI/O板板在在内内达达到到的的距距离离。但但远远程程I/OI/O板板的的I/OI/O反反
27、应速度大大下降，一般为应速度大大下降，一般为19.2k19.2k波特率。波特率。 对所需内存容量的估计对所需内存容量的估计 用户程序所需内存与下列因素有关。用户程序所需内存与下列因素有关。 逻辑量输入输出点数的估计。逻辑量输入输出点数的估计。 模拟量输入输出点数的估计。模拟量输入输出点数的估计。 内存利用率的估计。内存利用率的估计。 程序编制者的编程水平的估计。程序编制者的编程水平的估计。 从上面内容的综合可以选择出合适的机型。从上面内容的综合可以选择出合适的机型。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.19SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights
28、 reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation2 选择接口设备选择接口设备 目目前前PLCPLC的的产产品品很很多多，在在选选择择机机型型和和接接口口设设备备时时要要注注意意选选择择质质量好，控制可靠的产品。这里所说的接口设备包含两类。量好，控制可靠的产品。这里所说的接口设备包含两类。 一类是一类是PLCPLC自身的自身的I/OI/O模块、功能模块，模块、功能模块， 一一类类是是和和接接口口模模块块相相连连的的外外部部设设备备。对对于于PLCPLC自自身身的的模模块块的的选选择主要注意两个问题。择主要注意两个问
29、题。 接口设备和接口设备和PLCPLC模块对接模块对接 这这一一点点请请注注意意模模块块的的型型号号、规规格格要要配配套套。最最好好类类型型、型型号号一一致。这样才能使对接的方便、可靠、稳定。致。这样才能使对接的方便、可靠、稳定。 PLCPLC模块和外部设备对接模块和外部设备对接 这这就就考考虑虑到到模模块块和和外外部部设设备备要要匹匹配配，要要性性能能匹匹配配、速速度度匹匹配配、电电平平匹匹配配。不不仅仅要要注注意意它它们们稳稳态态特特性性，也也要要注注意意它它们们的的动动态态特特性性。在在系系统统的的硬硬件件选选定定之之后后，主主要要的的问问题题是是程程序序设设计计。为为了了能能够够便便于
30、于程程序序设设计计，便便于于日日常常维维护护，合合理理地地分分配配输输入入/ /输输出出点点、恰恰当当地地对对输输入入/ /输出点进行命名、完整地编制输入输出变量表是必要的。输出点进行命名、完整地编制输入输出变量表是必要的。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.20SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation3 3 分配输入输出点分配输入输出点 输输入入输输出出定定义义是是指指整整体体输输入入输输出出点点的的分分布布和和每
31、每个个输输入入输输出出点点的的名名称称定定义义，它它们们会会给给程程序序编编制制、系系统统调调试试和和文文本本打打印印等等带带来来很很多多方便。方便。（1 1）单台）单台PLCPLC系统的输入输出点的分配系统的输入输出点的分配 一一台台可可编编程程序序控控制制器器完完成成多多个个功功能能，若若把把输输入入输输出出点点统统一一按按顺顺序序排排列列，则则会会给给编编写写程程序序与与调调试试程程序序带带来来不不便便。如如果果把把输输入入输输出出点点分分组组按按控控制制设设备备把把输输入入、输输出出点点分分组组，同同一一个个设设备备的的输输入入/输输出出点点相相对的集中，会给程序编写与调试带来方便。对
32、的集中，会给程序编写与调试带来方便。 （2 2）多台）多台PLCPLC系统中输入输出点的分配系统中输入输出点的分配 多多台台可可编编程程序序控控制制器器系系统统中中，应应根根据据整整体体要要求求，按按控控制制类类别别统统一一分分组组，规规定定出出每每台台可可编编程程序序控控制制器器都都要要遵遵循循的的原原则则，对对其其多多道道工工序序进进行行控控制制。这这些些工工序序虽虽然然控控制制内内容容不不同同，所所用用设设备备也也很很不不相相同同。但但是是所所控控制制的的对对象象总总起起来来可可以以分分几几类类，比比如如各各工工序序的的控控制制器器都都有有控控制制台台、电电源源、电电机机、输输入入检检测
33、测信信号号、输输出出控控制制信信号号等等等等。能能按按类类对对各各台台PLCPLC的的输输入入/ /输输出出统统一一分分组组，统统一一编编号号，则则可可以以十十分分有有利利于于编编程程和维修。和维修。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.21SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation4 4 建立输入输出变量表建立输入输出变量表（1 1） 输入输出点信号名称定义输入输出点信号名称定义 输输入入/ /输输出出点点名名称称定定
34、义义要要简简短短，明明确确，合合理理。下下面面提提出出逻逻辑辑变变量在名称定义时应当注意的问题。量在名称定义时应当注意的问题。 信号的有效状态信号的有效状态 有有些些信信号号在在“1”“1”状状态态有有效效，有有些些信信号号在在“0”“0”状状态态有有效效。在在名称定义上也有对名称定义上也有对“1”“1”信号有效还是对信号有效还是对“0“0信号有效的问题。信号有效的问题。 信号有效方式信号有效方式 持持续续状状态态有有效效，在在编编程程序序时时，使使用用的的是是信信号号的的状状态态。例例如如I0.0=1I0.0=1时系统启动，时系统启动，I0.1=0I0.1=0系统停止。系统停止。 信信号号状
35、状态态变变化化有有效效是是指指信信号号由由一一种种状状态态向向另另一一种种状状态态变变化化时时，发发出出的的控控制制要要求求。当当一一个个电电机机的的启启动动和和停停止止由由两两个个按按钮钮完完成成的的时时候候，就就是是这这种种情情况况。电电机机启启动动按按钮钮是是能能自自动动回回位位的的常常开开节节点点，按按下下启启动动按按钮钮时时，I2.0I2.0的的状状态态由由“0”“0”变变为为“1”“1”，发发出出电电机机启启动动要要求求，抬抬起起时时启启动动按按钮钮，I2.0I2.0自自动动复复位位由由“1”“1”变变“0”“0”，已已不不再再影影响对电机的控制。响对电机的控制。Date: 9/1
36、6/2024.:SSP1_03C.22SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（3）建立内存）建立内存变量分配表变量分配表 输输入入输输出出点点占占用用PLCPLC的的一一部部分分内内存存单单元元，即即输输入入输输出出映映像像区区。此此外外，一一个个应应用用程程序序还还会会用用到到定定时时器器、计计数数器器和和一一系系列列的的PLCPLC内内部部变变量量。在在编编制制程程序序之之前前，对对于于程程序序可可能能用用到到的的各各种种变变
37、量量都都要要充充分分考考虑虑，并并建建立立内内存存变变量量分分配配表表。内内存存变变量量分分配配表表包包含含了了程程序序中中所所用用到到的的全全部部元元件件和和变变量量，它它是是阅阅读读程程序序、查查找找故故障障的的依依据据。如如果果把把内内存存变变量量分分配配表表写写到到S7-300S7-300的的符符号号表表内内，就就可可以以用用变变量量名名称称代代替替变变量量地址编写程序。地址编写程序。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.23SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training Ce
38、nterKnowledge for AutomationDate: 9/16/2024.:SSP1_03C.24SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.4 程序设计的方法与过程程序设计的方法与过程1设计方法设计方法 时序流程图法：时序流程图法： 时序流程图法是首先画出控制系统的时序图，再根据时序关系时序流程图法是首先画出控制系统的时序图，再根据时序关系画出对应的控制任务的程序框图，最后把程序框图写成画出对应的控制任务的程序框图，
39、最后把程序框图写成PLC程序。程序。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。时序流程图法很适合于以时间为基准的控制系统的编程方法。 步进顺控法：步进顺控法： 一一般般比比较较复复杂杂的的程程序序，都都可可以以分分成成若若干干个个功功能能比比较较简简单单的的程程序序段段，一一个个程程序序段段可可以以看看成成整整个个控控制制过过程程中中的的一一步步。从从这这个个角角度度去去看看，一一个个复复杂杂的的系系统统的的控控制制过过程程是是由由这这样样若若干干个个步步组组成成的的。系系统统控控制制的的任任务务实实际际上上可可以以认认为为在在不不同同时时刻刻或或者者在在不不同同进进程程中中去去完
40、完成成对各个步的控制。对各个步的控制。 经验法编程经验法编程 经经验验法法是是运运用用自自己己的的或或别别人人的的经经验验进进行行设设计计。多多数数是是设设计计前前先先选选择择与与自自己己工工艺艺要要求求相相近近的的程程序序，把把这这些些程程序序看看成成是是自自己己的的“试试验验程程序序”。结结合合自自己己工工程程的的情情况况，对对这这些些“试试验验程程序序”逐逐一一修修改改，使使之之适适合合自自己己的的工工程程要要求求。这这里里所所说说的的经经验验，有有的的是是来来自自自自己己的的经验总结，有的可能是别人的设计经验。经验总结，有的可能是别人的设计经验。Date: 9/16/2024.:SSP
41、1_03C.25SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 计算机辅助设计编程计算机辅助设计编程 计算机辅助设计是通过计算机辅助设计是通过PLC编程软件在计算机上进行程序设计、编程软件在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等等。离线或在线编程、离线仿真和在线调试等等。S7-3200的编程软件的编程软件“STEP 7”, 仿真软件仿真软件“PLCSIM”和和“WINCC”等都是等都是S7-300系列系列PLC编程专用
42、软件。使用这些编程软件可以十分方便地在计算机上编程专用软件。使用这些编程软件可以十分方便地在计算机上离线或在线编程、在线调试。离线或在线编程、在线调试。 5 设计过程设计过程 对系统任务分块对系统任务分块 分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小分块的目的就是把一个复杂的工程，分解成多个比较简单的小的任务。这样就把一个复杂的、大的问题化为多个简单的、小的问的任务。这样就把一个复杂的、大的问题化为多个简单的、小的问题。这样是便于编制程序。题。这样是便于编制程序。 编制控制系统的逻辑关系图编制控制系统的逻辑关系图 从从逻逻辑辑关关系系图图上上可可以以反反应应出出某某一一逻逻辑辑关关系
43、系的的结结果果是是什什么么，这这一一结结果果又又应应该该导导出出哪哪些些动动作作。这这个个逻逻辑辑关关系系可可以以是是以以各各个个控控制制活活动动顺顺序序为为基基准准，也也可可能能是是以以整整个个活活动动的的时时间间节节拍拍为为准准。逻逻辑辑关关系系图图反反映映了输入与输出的关系。了输入与输出的关系。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.26SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 绘制各种电路图绘制各种电路图 在在绘
44、绘制制PLCPLC的的输输入入电电路路时时，要要考考虑虑到到输输入入端端的的电电压压和和电电流流是是否否合合适适，也也要要考考虑虑到到在在特特殊殊条条件件下下运运行行的的可可靠靠性性与与稳稳定定条条件件等等问问题题。特特别别要要考考虑虑到到能能否否把把高高压压引引导导到到PLCPLC的的输输入入端端，把把高高压压引引入入PLCPLC的的输输入入端端会会对对PLCPLC造成比较大的伤害。造成比较大的伤害。 在在绘绘制制PLCPLC的的输输出出电电路路时时，不不仅仅要要考考虑虑到到PLCPLC输输出出模模块块的的带带负负载载能能力力和和耐耐电电压压能能力力，还还要要考考虑虑到到电电源源的的输输出出
45、功功率率和和极极性性问问题题。在在整整个个电电路路的的绘绘制制中中还还要要考考虑虑就就设设计计的的原原则则，努努力力提提高高其其稳稳定定性性和和可可靠靠性性。在在电电路路的的设设计计上上需需要要紧紧慎慎、全全面面。在在绘绘制制电电路路图图时时要要考考虑虑周周全全，何何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。 编制编制PLCPLC程序并进行模拟调试程序并进行模拟调试 ( (略）略） 制作控制台与控制柜制作控制台与控制柜 ( (略）略） 现场调试现场调试 ( (略）略） 编写技术文件并现场试运行编写技术文件并现场试运行 经过现场调试以后，控制电路和控制程序基
46、本被确定了。这时就要经过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了。这时就要全面整理技术文件，包括整理电路图、全面整理技术文件，包括整理电路图、PLCPLC程序、使用说明及帮助程序、使用说明及帮助文件文件Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.27SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation7.5 开关量控制系统的设计开关量控制系统的设计1. 关于开关量控制系统 开开关关量量控控制制是是指指控控制制系系统统的的输输入入信信
47、号号和和输输出出信信都都是是只只有有两两个个状状态态的的开开关关量量。这这类类系系统统包包含含手手动动、单单次次和和自自动动控控制制。这这类类系系统统的的设设计计要特别注意要特别注意I/OI/O模块的隔离、接口的匹配和功率的消耗问题。模块的隔离、接口的匹配和功率的消耗问题。 手动控制手动控制 手动控制在调试、维修过程中是不可少的。手动控制在调试、维修过程中是不可少的。 单次控制单次控制 这这种种控控制制的的特特点点是是一一旦旦控控制制系系统统被被启启动动起起来来之之后后，控控制制过过程程将将自自动动完完成成一一个个周周期期。如如果果系系统统需需要要再再次次启启动动，则则必必须须再再次次人人工工
48、启启动动。这种系统更便于参数的修改、调整。这种系统更便于参数的修改、调整。 自动控制自动控制 系系统统启启动动之之后后，就就可可以以按按照照工工程程要要求求进进行行控控制制。整整个个控控制制过过程程无无人人工工干干预预。系系统统对对输输入入/ /输输出出要要求求都都很很严严格格，系系统统的的可可靠靠性性、安安全全性设计尤为重要。性设计尤为重要。本节主要介绍自动控制本节主要介绍自动控制的设计方法的设计方法Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.28SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Traini
49、ng CenterKnowledge for Automation2.2.开关量控制系统设计方法举例开关量控制系统设计方法举例(1)(1)机械手控制系统线性程序设计机械手控制系统线性程序设计 控制要求：控制要求：机械手一个循机械手一个循环周期可分为环周期可分为八步。八步。 控制方式控制方式：自自动、单动和和手手动。 下面讨论下面讨论自自动控制过程。控制过程。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.29SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for
50、Automation 硬件选择Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.30SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 硬件硬件接线原理图接线原理图Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.31SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 由逻辑流程图设计程
51、序由逻辑流程图设计程序Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.32SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 由时序流程图设计程序由时序流程图设计程序 由时序流程图来设计程序，首先要把整个工程的各个任务分成由时序流程图来设计程序，首先要把整个工程的各个任务分成多个时序，在不同的时序中完成不同的任务。多个时序，在不同的时序中完成不同的任务。例如本例子例如本例子中可分成中可分成8 8个时序。用个时序。用M1.0M1.0、M1.
52、1M1.1M1.7M1.7分别分别表述各个时表述各个时序的特征位。序的特征位。当当M1.O=1M1.O=1时时为机械手下为机械手下降降1 1时序，时序，M1.1M1.1为机械为机械手抓紧时序等。手抓紧时序等。Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.33SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 线性结构线性结构软件设计（件设计（S7-PR23S7-PR23）OB1OB1块块Date: 9/16/2024.:SSP1_03C
53、.34SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.35SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.36SIMATIC S7Siemens AG 2000.
54、All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.37SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.38SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Informatio
55、n and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.39SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation运行仿真运行仿真I0.4=1 I0.6=1 I0.4=1 I0.6=1 I1.5=1 I0.0=1I1.5=1 I0.0=1 Q0.0=1 Q0.0=1 降降1 1I0.4=0 I0.4=0 I0.5=1I0.5=1 Q0.0=0 Q0.4
56、=1 T1=1 Q0.1=1 Q0.0=0 Q0.4=1 T1=1 Q0.1=1 升升1 1I0.5=0 I0.5=0 I0.4=1I0.4=1 Q0.1=0 Q0.2=1 Q0.1=0 Q0.2=1 右右I0.6=0 I0.6=0 I0.7=1I0.7=1 Q0.2=0 Q0.0=1 Q0.2=0 Q0.0=1 降降2 2I0.4=0 I0.4=0 I0.5=1I0.5=1 Q0.0=0 Q0.4=0 T2=1 Q0.1=1 Q0.0=0 Q0.4=0 T2=1 Q0.1=1 升升2 2I0.5=0 I0.5=0 I0.4=1I0.4=1 Q0.1=0 Q0.3=1 Q0.1=0 Q0.3=
57、1 左左I0.7=0 I0.7=0 I0.6=1I0.6=1 Q0.3=0 Q0.3=0Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.40SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（2 2）搅拌控制系统线性程序设计）搅拌控制系统线性程序设计 初始状态及初始状态及 操作工艺操作工艺 硬件设计硬件设计 Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.41SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights
58、reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 内存变量分配表内存变量分配表Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.42SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 线性结构线性结构软件设计（件设计（S7-PRO8S7-PRO8）OB1OB1块块Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.43SIMATIC S7Siemens AG 2
59、000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.44SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.45SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Informa
60、tion and Training CenterKnowledge for Automation 系统仿真系统仿真I0.0=ONI0.0=ONI0.4=OFF Q4.0=ONI0.4=OFF Q4.0=ONI0.3=ON Q4.0=OFF Q4.1=ONI0.3=ON Q4.0=OFF Q4.1=ONI0.2=ON Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1I0.2=ON Q4.1=OFF Q4.2=OFF T1T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON I0.4=OFF T2T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON I0.4=OFF T2T2=ON Q4.3=OFFT2=ON Q4.3=
61、OFFDate: 9/16/2024.:SSP1_03C.46SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation（3 3）搅拌控制系统分块结构搅拌控制系统分块结构软件设计（件设计（S7-PRO9S7-PRO9） 块结构块结构 OB1OB1主程序主程序OB100OB100由停止转为运行时初始化程序由停止转为运行时初始化程序FC1FC1为配料为配料A A控制程序控制程序FC2FC2为配料为配料B B控制程序控制程序FC3FC3为搅拌控制程序为搅拌
62、控制程序FC4FC4为出料控制程序为出料控制程序Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.47SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.48SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB1续Date: 9/1
63、6/2024.:SSP1_03C.49SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationOB100OB100Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.50SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFC1FC1FC2FC2Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.5
64、1SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFC3FC3Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.52SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for AutomationFC4FC4Date: 9/16/2024.:SSP1_03C.53SIMATIC S7Siemens AG 2000.
65、All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation 系统仿真系统仿真I0.0=ONI0.0=ONI0.4=OFF Q4.0=ONI0.4=OFF Q4.0=ONI0.3=ON Q4.0=OFF Q4.1=ONI0.3=ON Q4.0=OFF Q4.1=ONI0.2=ON Q4.1=OFF Q40.2=OFF T1I0.2=ON Q4.1=OFF Q40.2=OFF T1T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON I0.4=OFF T2T1=ON Q4.2=OFF Q4.3=ON I0.4=OFF T2T2=ON Q4.3=OFFT2=ON Q4.3=OFFDate: 9/16/2024.:SSP1_03C.54SIMATIC S7Siemens AG 2000. All rights reserved.Information and Training CenterKnowledge for Automation练习：练习：电机的起电机的起动和停止动和停止控制控制
