1、S7-1200 PLC編程及應(yīng)用第3版,重慶大學(xué) 廖常初,第1章 S7-1200的硬件與硬件組態(tài),1.1 S7-1200的硬件 1.1.1S7-1200的硬件結(jié)構(gòu) S7-1200主要由CPU、信號板、信號模塊、通信模塊和編程軟件組成。 1CPU模塊 CPU內(nèi)可以安裝一塊信號板，集成的PROFINET接口用于與編程計(jì)算機(jī)、HMI、其他PLC或其他設(shè)備通信。,2信號模塊 DI、DQ、AI、AQ模塊統(tǒng)稱為信號模塊SM，安裝在CPU模塊的右邊，最多可以擴(kuò)展8個(gè)信號模塊。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸出模塊用來控制輸出設(shè)備和執(zhí)行器。信號模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 3通信模塊 通信

2、模塊安裝在CPU模塊的左邊，最多可以安裝3塊通信模塊。 4精簡系列面板 第二代精簡面板與S7-1200配套，用TIA博途中的WinCC組態(tài)。 5編程軟件 TIA是全集成自動(dòng)化的簡稱，TIA博途是西門子自動(dòng)化的全新工程設(shè)計(jì)軟件平臺。S7-1200用TIA博途中的STEP 7 Basic或STEP 7 Professional編程。 1.1.2 CPU模塊 1CPU的共性 1）可以使用梯形圖（LAD）、函數(shù)塊圖（FDB）和結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）這3種編程語言。 2）S7-1200集成了最大150KB的工作存儲器、最大4MB的裝載存儲器和10KB的保持性存儲器。 3）集成的數(shù)字量輸入電路的輸入類型

3、為漏型/源型，DC 24V，4mA。繼電器輸出可用于直流交流電壓，2A。場效應(yīng)管輸出DC 24V，0.5A。,最多4路脈沖輸出。 4）2點(diǎn)集成的模擬量輸入（010V），10位分辨率。 5）集成的DC 24V電源可供傳感器、編碼器和輸入回路使用。 6）CPU 1215C和CPU 1217C有兩個(gè)帶隔離的PROFINET以太網(wǎng)端口，其他CPU只有一個(gè)，傳輸速率為10M/100 Mbit/s。 7）實(shí)時(shí)時(shí)鐘的保存時(shí)間通常為20天，40時(shí)最少為12天。 2CPU的技術(shù)規(guī)范,3CPU的外部接線圖 輸入回路如果使用CPU內(nèi)置的DC 24V傳感器電源，去除圖1-4中標(biāo)有的外接DC電源，漏型輸入時(shí)1M端子連接

4、傳感器電源的M端子。源型輸入時(shí)將傳感器電源的L+端子連接到1M端子。 4CPU集成的工藝功能 包括高速計(jì)數(shù)與頻率測量、高速脈沖輸出、PWM控制、運(yùn)動(dòng)控制和PID控制。 CPU 1217C有4點(diǎn)最高頻率為1MHz的高速計(jì)數(shù)器。其他CPU有最高頻率為100kHz（單相）/80kHz（互差90的正交相位）或30kHz/20kHz的高速計(jì)數(shù)器。信號板的最高計(jì)數(shù)頻率為200 kHz/160 kHz。 CPU 1217支持最高1MHz的脈沖輸出，其他DC輸出的CPU本機(jī)最高100 kHz，信號板200 kHz。,CPU的高速輸出可以用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置控制。 PID功能用于對最多16個(gè)回路進(jìn)

5、行控制，支持PID參數(shù)自整定。 1.1.3 信號板與信號模塊 1信號板 CPU正面可以安裝一塊信號板，有4DI、4DQ、2DI/2DQ、熱電偶、熱電阻、1AI、1AQ、 RS485信號板和電池板。 DI、DQ信號板的最高頻率200kHz。 2數(shù)字量I/O模塊 可以選用8點(diǎn)、16點(diǎn)的DI或DQ模塊，或8DI/8DQ、16DI/16DQ模塊。DQ模塊有繼電器輸出和DC 24V輸出兩種。 3模擬量I/O模塊 AI模塊用于A-D轉(zhuǎn)換，AQ模塊用于D-A轉(zhuǎn)換。有4路、8路的13位AI模塊和4路的16位AI模塊。雙極性模擬量滿量程轉(zhuǎn)換后對應(yīng)的數(shù)字為-2764827648，單極性模擬量轉(zhuǎn)換后為027648。

6、 有4路、8路的熱電偶模塊和熱電阻模塊?？蛇x多種量程的傳感器，分辨率為0.1 /0.1 ，15位+符號位。 有2路和4路的AQ模塊， 和4AI/2AQ模塊。 1.1.4 集成的通信接口與通信模塊 1集成的PROFINET接口 PROFINET是基于工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線， CPU集成的PROFINET接口可以與計(jì)算機(jī)、其他S7 CPU、PROFINET I/O設(shè)備和使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP協(xié)議的設(shè)備通信。支持TCP/IP、ISO-on-TCP、UDP和S7通信協(xié)議。 10M/100 Mbit/s。,RJ45連接器具有自動(dòng)交叉網(wǎng)線功能，支持最多23個(gè)以太網(wǎng)連接。 2PROFIBUS通信與通信模塊 有PRO

7、FIBUS-DP主站模塊CM 1243-5，和DP從站模塊CM 1242-5。 3點(diǎn)對點(diǎn)（PtP）通信與通信模塊 點(diǎn)對點(diǎn)串行通信模塊CM 1241可執(zhí)行ASCII、USS協(xié)議、Modbus RTU主站協(xié)議和從站協(xié)議。 4AS-i 通信與通信模塊 AS-i是執(zhí)行器傳感器接口，CM 1243-2為AS-i主站模塊。 5遠(yuǎn)程控制通信與通信模塊 使用GPRS通信處理器CP 1242-7，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制的簡單遠(yuǎn)程控制。 6IO-Link主站模塊 IO-Link是IEC 61131-9中定義的用于傳感器/執(zhí)行器領(lǐng)域的點(diǎn)對點(diǎn)通信接口。 IO-Link主站模塊SM 1278用于連接IO-Link設(shè)備，它有

8、4個(gè)IO-Link端口。 1.2 軟件的安裝與升級 1TIA博途中的軟件 TIA博途是西門子自動(dòng)化的全新工程設(shè)計(jì)軟件平臺，STEP 7 Professional可用于S7-1200/1500/300/400 和 WinAC的組態(tài)和編程。 STEP 7 Basic只能用于S7-1200。TIA博途中的WinCC是用于西門子的HMI、工業(yè)PC和標(biāo)準(zhǔn)PC的組態(tài)軟件，精簡面板可使用WinCC的基本版。STEP 7集成了WinCC的基本版。,STEP 7 Safety用于故障安全自動(dòng)化。SINAMICS Startdrive用于驅(qū)動(dòng)裝置，它集成了硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置以及調(diào)試和診斷功能。 2安裝TIA博途對

9、計(jì)算機(jī)的要求 推薦的計(jì)算機(jī)配置：主頻3.3 GHz，內(nèi)存8GB，硬盤300GB。Windows 7或Windows 8.1的非家用版。安裝順序：STEP 7，PLCSIM，WinCC，Startdrive，STEP 7 Safety 。 3安裝STEP 7 首先安裝STEP 7 Professional V13 SP1。在“產(chǎn)品配置”對話框，采用“典型”配置。勾選“許可證條款”對話框和“安全控制”對話框的復(fù)選框。安裝快結(jié)束時(shí)，單擊“許可證傳送”對話框中的“跳過許可證傳送”按鈕，以后再傳送許可證密鑰。最后單擊“安裝已成功完成”對話框中的“重新啟動(dòng)”按鈕，立即重啟計(jì)算機(jī)。 4安裝S7-PLCSIM

10、 然后安裝S7-PLCSIM V13 SP1、更新包TIA V13 SP1 UPD9和PLCSIM V13 SP1 UPD1。 5TIA博途軟件的升級 計(jì)算機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)查詢到有可用的更新軟件，在計(jì)算機(jī)開機(jī)時(shí)，將會自動(dòng)出現(xiàn)“TIA Updater”對話框，可下載和安裝更新的軟件。 6學(xué)習(xí)TIA博途的建議 一邊看書一邊對例程進(jìn)行編程和仿真操作。,1.3 TIA博途使用入門與硬件組態(tài) 1.3.1 項(xiàng)目視圖的結(jié)構(gòu) 1Portal視圖與項(xiàng)目視圖 可用Portal視圖完成某些操作，使用得最多的是項(xiàng)目視圖，二者可切換。 2項(xiàng)目樹 可以用項(xiàng)目視圖的項(xiàng)目樹訪問所有的設(shè)備和項(xiàng)目數(shù)據(jù)，添加新的設(shè)備，編輯已有的設(shè)備，

11、打開處理項(xiàng)目數(shù)據(jù)的編輯器。項(xiàng)目中的各組成部分在項(xiàng)目樹中以樹型結(jié)構(gòu)顯示，分為項(xiàng)目、設(shè)備、文件夾和對象4個(gè)層次。 可以關(guān)閉、打開項(xiàng)目樹和詳細(xì)視圖，移動(dòng)各窗口之間的分界線，用標(biāo)題欄上的按鈕啟動(dòng)“自動(dòng)折疊”或“永久展開”功能。 3詳細(xì)視圖 選中項(xiàng)目樹中的“默認(rèn)變量表”，詳細(xì)窗口顯示出該變量表中的符號?？梢詫⑵渲械姆柕刂吠献У匠绦蛑械牡刂酚?。可以隱藏和顯示詳細(xì)視圖和巡視窗口。,4工作區(qū) 可以同時(shí)打開幾個(gè)編輯器，用編輯器欄中的按鈕切換工作區(qū)顯示的編輯器。單擊工具欄上的 按鈕，可以垂直或水平拆分工作區(qū)，同時(shí)顯示兩個(gè)編輯器。 可用工作區(qū)右上角的按鈕將工作區(qū)最大化，或使工作區(qū)浮動(dòng)。用鼠標(biāo)左鍵按住浮動(dòng)的工作區(qū)的

12、標(biāo)題欄可以將工作區(qū)拖到畫面上希望的位置。工作區(qū)被最大化或浮動(dòng)后，單擊 “嵌入”按鈕 ，工作區(qū)將恢復(fù)原狀。 5巡視窗口 巡視窗口用來顯示選中的工作區(qū)中的對象附加的信息，和設(shè)置對象的屬性。 1）“屬性”選項(xiàng)卡用來顯示和修改選中的工作區(qū)中的對象的屬性。左邊是瀏覽窗口，選中某個(gè)參數(shù)組，在右邊窗口顯示和編輯相應(yīng)的信息或參數(shù)。 2）“信息”選項(xiàng)卡顯示所選對象和操作的詳細(xì)信息，和編譯后的報(bào)警信息。 3）“診斷”選項(xiàng)卡顯示系統(tǒng)診斷事件和組態(tài)的報(bào)警事件。 6任務(wù)卡 任務(wù)卡的功能與編輯器有關(guān)。通過任務(wù)卡進(jìn)行進(jìn)一步的或附加的操作。可以用最右邊的豎條上的按鈕來切換任務(wù)卡顯示的內(nèi)容。 1.3.2 創(chuàng)建項(xiàng)目與硬件組態(tài) 1

13、新建一個(gè)項(xiàng)目 執(zhí)行菜單命令“項(xiàng)目”“新建”，在出現(xiàn)的“創(chuàng)建新項(xiàng)目”對話框中設(shè)置項(xiàng)目的名稱?？梢孕薷谋４骓?xiàng)目的路徑。單擊“創(chuàng)建”按鈕，生成項(xiàng)目。,2添加新設(shè)備 雙擊項(xiàng)目樹中的“添加新設(shè)備”，單擊出現(xiàn)的對話框中的“控制器”按鈕，雙擊要添加的CPU 1215C的訂貨號，添加一個(gè)PLC。 3設(shè)置項(xiàng)目的參數(shù) 執(zhí)行菜單命令“選項(xiàng)”“設(shè)置”，選中工作區(qū)左邊瀏覽窗口的“常規(guī)”，可設(shè)置用戶界面語言和助記符，設(shè)置“起始視圖”區(qū)為“項(xiàng)目視圖”或“最近的視圖”。還可以設(shè)置項(xiàng)目的存儲位置。 4硬件組態(tài)的任務(wù) 設(shè)備組態(tài)的任務(wù)就是在設(shè)備視圖和網(wǎng)絡(luò)視圖中，生成一個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)對應(yīng)的虛擬系統(tǒng)。自動(dòng)化系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，可以設(shè)置兩個(gè)

14、系統(tǒng)不兼容時(shí)，是否能啟動(dòng)CPU 。 5在設(shè)備視圖中添加模塊 雙擊項(xiàng)目樹的“PLC_1”文件夾的“設(shè)備組態(tài)”，打開設(shè)備視圖。 （1）用“拖拽”的方法將硬件目錄窗口中的硬件拖放到允許的插槽，光標(biāo)的形狀指示是否可在當(dāng)前位置放置。 （2）首先用鼠標(biāo)選中機(jī)架中需要放置模塊的插槽，雙擊硬件目錄中要放置的模塊的訂貨號，該模塊便出現(xiàn)在選中的插槽中?？梢詫⒛K插入已經(jīng)組態(tài)的兩個(gè)模塊中間。,6硬件目錄中的過濾器 如果勾選了“硬件目錄”窗口中的“過濾”復(fù)選框，硬件目錄只顯示與工作區(qū)有關(guān)的硬件。 可以刪除、復(fù)制和粘貼設(shè)備視圖或網(wǎng)絡(luò)視圖中的硬件組件。 9改變設(shè)備的型號 用鼠標(biāo)右鍵單擊設(shè)備視圖中要更改型號的CPU，執(zhí)行快

15、捷菜單命令“更改設(shè)備類型”，雙擊出現(xiàn)的對話框中用來替換的設(shè)備的訂貨號。 10打開已有的項(xiàng)目 單擊工具欄上的 按鈕，雙擊打開的對話框中列出的最近使用的某個(gè)項(xiàng)目，打開該項(xiàng)目?；蛘邌螕簟盀g覽”按鈕，打開某個(gè)項(xiàng)目的文件夾，雙擊與項(xiàng)目同名的文件，打開該項(xiàng)目。 1.3.3 信號模塊與信號板的參數(shù)設(shè)置 1信號模塊與信號板的地址分配 打開PLC_1的設(shè)備視圖，再打開從右到左彈出的“設(shè)備概覽”視圖，可以看到CPU集成的I/O模塊和信號模塊的字節(jié)地址。 I、Q地址是自動(dòng)分配的。 可以關(guān)閉“設(shè)備概覽”視圖，或移動(dòng)它左側(cè)的分界線。雙擊設(shè)備概覽中某個(gè)插槽的模塊，可以修改自動(dòng)分配的I、Q地址。,2數(shù)字量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置

16、首先選中設(shè)備視圖或設(shè)備概覽中的CPU或有數(shù)字量輸入的信號板，然后選中巡視窗口的“屬性 常規(guī) 數(shù)字量輸入”中的某個(gè)通道?？梢栽O(shè)置輸入濾波器的輸入延時(shí)時(shí)間，啟用各通道的上升沿中斷、下降沿中斷和脈沖捕捉功能，以及設(shè)置產(chǎn)生中斷事件時(shí)調(diào)用的硬件中斷組織塊。脈沖捕捉功能暫時(shí)保持窄脈沖的1狀態(tài)，直到下一次刷新輸入過程映像。不能同時(shí)啟用中斷和脈沖捕捉功能。 DI模塊只能組態(tài)4點(diǎn)1組的輸入濾波器的輸入延時(shí)時(shí)間。 3數(shù)字量輸出點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 首先選中設(shè)備視圖或設(shè)備概覽中的CPU、數(shù)字量輸出模塊或信號板，用巡視窗口選中“數(shù)字量輸出”后，可以選擇在CPU進(jìn)入STOP模式時(shí)，數(shù)字量輸出保持為上一個(gè)值，或者使用替代值。選中

17、后者時(shí)，勾選復(fù)選框表示替代值為1，反之為0。 4模擬量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置 積分時(shí)間與干擾抑制頻率成反比，積分時(shí)間越長，精度越高，快速性越差。一般選擇可抑制工頻干擾噪聲的20ms。測量類型可選電壓或電流。濾波可選“無、弱、中、強(qiáng)”這4個(gè)等級。濾波等級越高，濾波后的模擬值越穩(wěn)定，但是測量的快速性越差?？梢赃x擇是否啟用斷路和溢出診斷功能。,5模擬量輸入轉(zhuǎn)換后的模擬值 模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對應(yīng)的數(shù)字稱為模擬值，用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼來表示。最高位為符號位，正數(shù)的符號位為0，負(fù)數(shù)的符號位為1。 模擬量經(jīng)A-D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值的位數(shù)（包括符號位）如果小于16 位，轉(zhuǎn)換值被自動(dòng)左移，使其最高的符號位在1

18、6位字的最高位，左移后未使用的低位則填入“0”。這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)是與轉(zhuǎn)換值原始的位數(shù)無關(guān)，便于后續(xù)的處理。 雙極性模擬量量程的上、下限（100%和100%）對應(yīng)于模擬值27648和27648，單極性模擬量量程的上、下限（100%和0%）對應(yīng)于模擬值27648和0。熱電偶和熱電阻模塊輸出的模擬值每個(gè)數(shù)值對應(yīng)于0.1。 6模擬量輸出模塊的參數(shù)設(shè)置 可以設(shè)置CPU進(jìn)入STOP模式后，各模擬量輸出點(diǎn)保持上一個(gè)值，或使用替代值。需要設(shè)置各輸出點(diǎn)的輸出類型（電壓或電流）和輸出范圍?？梢约せ罡鞣N診斷功能。,1.3.4 CPU模塊的參數(shù)設(shè)置 1設(shè)置系統(tǒng)存儲器字節(jié)與時(shí)鐘存儲器字節(jié) 打開PLC的設(shè)備視圖，選中CPU，再選中巡視窗口的“屬性 常規(guī) 系統(tǒng)和時(shí)鐘存儲器”，用復(fù)選框啟用系統(tǒng)存儲器字節(jié)和時(shí)鐘存儲器字節(jié)，一般采用它們的默認(rèn)地址MB1和MB0，應(yīng)避免同一地址同時(shí)兩用。 M1.0為首次循環(huán)位， M1.1為診斷狀態(tài)已更改， M1.2總是為TRUE， M1.3總是為FALSE。時(shí)鐘存儲器的各位在一個(gè)周期內(nèi)為FALSE和為TRUE的時(shí)間各為50%。,2設(shè)置PLC上電后的啟動(dòng)方式 選中巡視窗口的“屬性常規(guī)啟動(dòng)”，可組態(tài)上電后CPU的3種啟動(dòng)方式： 1）不重新啟