西门子S7-300/400 PLC自学指南：结构与工作原理

"S7-300/400自学手册及笔记" S7-300/400系列是西门子推出的模块化工业级可编程逻辑控制器（PLC），广泛应用于自动化控制领域。这个自学手册和笔记涵盖了该系列PLC的基础知识和操作技巧。 1. **S7-300/400基本结构** S7-300/400系统由以下几个核心部分构成： - **机架**：提供物理安装空间，支持CPU和其他模块的连接。 - **CPU模块**：中央处理单元，执行程序并管理系统的数据交换。 - **信号模块**：包括输入模块和输出模块，负责与现场设备交互，采集输入信号并驱动输出设备。 - **功能模块**：针对特定应用的扩展模块，如模拟量处理、计数等。 - **接口模块**：用于连接扩展机架或与其他设备通信。 - **通信处理器**：支持不同网络协议，实现PLC之间的通信。 - **电源模块**：为整个系统提供电源。 - **编程设备**：通常为PC，用于编写、下载和调试程序。 2. **主要PLC制造商** PLC市场的主要参与者有： - 西门子（Siemens）：德国公司，S7系列是其代表性产品。 - Rockwell Automation（AB公司）：美国公司，以Allen Bradley PLCs闻名。 - GE-Fanuc：美国通用电气与日本FANUC的合资企业。 - Schneider Electric：法国施耐德电气，提供Modicon系列PLC。 - Mitsubishi和OMRON：日本的三菱电机与欧姆龙，提供各种类型的PLC解决方案。 3. **PLC的工作过程** PLC采用周期性扫描机制，其基本步骤包括： - **输入采样**：读取输入模块的状态，更新输入过程映像区。 - **执行用户程序**：基于输入映像执行用户编写的梯形图或其他编程语言。 - **输出刷新**：将输出映像区的变化写入输出模块，驱动负载。 - **其他任务**：如通信、诊断和实时监控。 4. **基本逻辑运算** PLC支持基本逻辑运算，如与（AND）、或（OR）和非（NOT）。例如，梯形图中的线圈"通电"对应输出过程映像位为1，当满足逻辑条件时，输出模块会驱动外部设备。 5. **扫描过程** PLC的扫描过程分为三个阶段：输入采样、执行用户程序和输出刷新。在执行用户程序时，CPU不直接操作I/O，而是处理过程映像区的数据，以实现批量输入和批量输出。 6. **中断与组织块（OB）** 除了循环执行的主程序（OB1），PLC还可以根据特定事件调用中断程序（如OB100）。在循环执行中，如果遇到中断事件，CPU会暂停当前任务，执行中断程序，然后返回到原点继续执行。 7. **输入/输出处理** 当外部输入电路接通，输入过程映像位变为1，这将影响梯形图中的逻辑。例如，I0.0为1时，与其连接的线圈（如Q4.0）会"通电"，在输出过程映像区对应的位为1，通过输出模块驱动外部负载工作。 通过学习S7-300/400的这些基础知识，你可以掌握如何配置和编程PLC，实现自动化系统的控制。进一步的学习可能涉及高级功能，如模拟量处理、PID控制、通信网络以及复杂的程序设计。