S7-1200_PLC的硬件與硬件組態(tài)

1、1 第第 1 章章 S7-1200 PLC的硬件與硬件組態(tài)的硬件與硬件組態(tài) 2 1968年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商通用汽車(chē)公司為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝 不斷更新的需要，期望找到一種新的方法，盡可能減少重新設(shè)計(jì)不斷更新的需要，期望找到一種新的方法，盡可能減少重新設(shè)計(jì) 繼電控制系統(tǒng)和重新接線(xiàn)的工作，以降低成本、縮短周期，設(shè)想繼電控制系統(tǒng)和重新接線(xiàn)的工作，以降低成本、縮短周期，設(shè)想 把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完備等優(yōu)點(diǎn)和繼電控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易把計(jì)算機(jī)通用、靈活、功能完備等優(yōu)點(diǎn)和繼電控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易 懂、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，并把計(jì)懂、價(jià)格

2、便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，并把計(jì) 算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向控制過(guò)程、面算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡(jiǎn)化，用面向控制過(guò)程、面 向問(wèn)題的向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便進(jìn)行編程，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便 地使用。地使用。 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程序邏輯控制器，年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程序邏輯控制器， 在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線(xiàn)上試用獲得了成功。在通用汽車(chē)公司的自動(dòng)裝配線(xiàn)上試用獲得了成功。 PLC的起源的起源-1 3 可編程邏輯控制器（可編程邏輯控制器（Programmable Logic

3、 Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)）簡(jiǎn)稱(chēng) PLC，最初只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開(kāi)關(guān)量邏輯控制。，最初只能進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)及開(kāi)關(guān)量邏輯控制。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯控制的功能不斷擴(kuò)展和完隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯控制的功能不斷擴(kuò)展和完 善，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，具有了善，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制的范圍，具有了PID、A/D、 D/A、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)字量智能控制、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)等多方面、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)字量智能控制、監(jiān)控、通信聯(lián)網(wǎng)等多方面 的功能，它已變成了實(shí)際意義上的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。的功能，它已變成了實(shí)際意義上的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。 于是，美國(guó)電器制造商協(xié)會(huì)將其正式命名為可編程序控制

4、器于是，美國(guó)電器制造商協(xié)會(huì)將其正式命名為可編程序控制器 （Programmable Controller），簡(jiǎn)稱(chēng)），簡(jiǎn)稱(chēng)PC。 由于它與個(gè)人計(jì)算機(jī)由于它與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal computer)的簡(jiǎn)稱(chēng)的簡(jiǎn)稱(chēng)PC相同，所以相同，所以 人們習(xí)慣上仍將其稱(chēng)為人們習(xí)慣上仍將其稱(chēng)為PLC。 PLC的起源的起源-2 4 1987年年2月，國(guó)際電工委員會(huì)月，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)可編程控制器的定義是：對(duì)可編程控制器的定義是： 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專(zhuān)為在工業(yè)可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是專(zhuān)為在工業(yè) 環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 它采用一類(lèi)可編程

5、序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏它采用一類(lèi)可編程序的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏 輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令， 并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入/輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn) 過(guò)程。過(guò)程。 可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)可編程序控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng) 連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。連成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC的定義的定義 5 PLC的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu) PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，

6、綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和 通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。其硬通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。其硬 件組成與微型計(jì)算機(jī)相似。件組成與微型計(jì)算機(jī)相似。 工業(yè)自動(dòng)控制中使用的可編程控制器的種類(lèi)很多，不同類(lèi)型的工業(yè)自動(dòng)控制中使用的可編程控制器的種類(lèi)很多，不同類(lèi)型的 產(chǎn)品各有特點(diǎn)，但可編程控制器在組成、工作原理及編程方法產(chǎn)品各有特點(diǎn)，但可編程控制器在組成、工作原理及編程方法 等許多方面是基本相同的。等許多方面是基本相同的。 6 PLC控制系統(tǒng)示意圖控制系統(tǒng)示意圖 7 PLC的特點(diǎn)的特點(diǎn) 1. 編程方法簡(jiǎn)單易

7、學(xué)編程方法簡(jiǎn)單易學(xué) 2. 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 3. 硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 5. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 6. 維修工作量小，維修方便維修工作量小，維修方便 7. 體積小，能耗低體積小，能耗低 8 PLC的工作原理的工作原理 掃描過(guò)程 9 掃描周期掃描周期 PLC在在RUN工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為工作狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為 掃描周期，典型值為掃描周期，典型值為1 100ms。 10 I/O的存取通過(guò)的

8、存取通過(guò)I/O映像寄存器，而不是實(shí)際映像寄存器，而不是實(shí)際I/O，優(yōu)點(diǎn)：，優(yōu)點(diǎn)： 1、程序執(zhí)行階段輸入固定，執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的、程序執(zhí)行階段輸入固定，執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的 值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；值更新輸出點(diǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定； 2、用戶(hù)程序讀寫(xiě)、用戶(hù)程序讀寫(xiě)I/O映像寄存器比讀寫(xiě)映像寄存器比讀寫(xiě)I/O點(diǎn)快得多，可以提點(diǎn)快得多，可以提 高程序的執(zhí)行速度。高程序的執(zhí)行速度。 過(guò)程映像寄存器過(guò)程映像寄存器 11 立即立即I/O的處理的處理 在程序執(zhí)行的過(guò)程中使用立即在程序執(zhí)行的過(guò)程中使用立即I/O指令可以直接存取指令可以直接存取I/O點(diǎn)。點(diǎn)。 用立即用立即I/O指令讀輸入點(diǎn)時(shí)

9、，相應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器的值未指令讀輸入點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器的值未 被更新。被更新。 用立即用立即I/O指令寫(xiě)輸出點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸出過(guò)程映像寄存器的值被指令寫(xiě)輸出點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的輸出過(guò)程映像寄存器的值被 更新。更新。 12 S7-1200 PLC (Programmable Logic Controller) 是西門(mén)子公司推是西門(mén)子公司推 出的一款出的一款PLC，主要面向簡(jiǎn)單而高精度的自動(dòng)化任務(wù)。，主要面向簡(jiǎn)單而高精度的自動(dòng)化任務(wù)。 S7-1200設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，這些特設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，這些特 點(diǎn)的組合使它成為控制各種應(yīng)用的完美解決方案。

10、點(diǎn)的組合使它成為控制各種應(yīng)用的完美解決方案。 CPU將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路組合到一個(gè)設(shè)將微處理器、集成電源、輸入電路和輸出電路組合到一個(gè)設(shè) 計(jì)緊湊的外殼中以形成功能強(qiáng)大的計(jì)緊湊的外殼中以形成功能強(qiáng)大的PLC。 CPU根據(jù)用戶(hù)程序邏輯監(jiān)視輸入并更改輸出，用戶(hù)程序可以包含根據(jù)用戶(hù)程序邏輯監(jiān)視輸入并更改輸出，用戶(hù)程序可以包含 布爾邏輯、計(jì)數(shù)、定時(shí)、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能設(shè)備的通布爾邏輯、計(jì)數(shù)、定時(shí)、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能設(shè)備的通 信。信。 1.1 S7-1200 PLC 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 13 1.1 S7-1200 PLC 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 S7-1200 PLC在西門(mén)子在西門(mén)子PLC系

11、列產(chǎn)品中的定位系列產(chǎn)品中的定位 14 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 15 電源接口電源接口 可拆卸用戶(hù)接線(xiàn)可拆卸用戶(hù)接線(xiàn) 連接器（保護(hù)蓋連接器（保護(hù)蓋 下面）下面） 板載板載 I/O 的狀態(tài)的狀態(tài)LED PROFINET 連接器（連接器（CPU 的底部）的底部） 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模塊模塊 指示指示CPU 運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài) 的的LED 16 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模塊技術(shù)規(guī)范模塊技術(shù)規(guī)范 特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C 本機(jī)數(shù)字量I/O 本機(jī)模擬量輸入點(diǎn) 6I/4O 2 8I/6O 2 14I/10O 2 脈沖捕獲輸

12、入點(diǎn)數(shù)6814 擴(kuò)展模塊個(gè)數(shù)-28 上升沿/下降沿中斷點(diǎn)數(shù)6/68/812/12 集成/可擴(kuò)展的工作存儲(chǔ)器 集成/可擴(kuò)展的裝載存儲(chǔ)器 25KB/不可擴(kuò)展 1MB/24MB 25KB/不可擴(kuò)展 1MB/24MB 50KB/不可擴(kuò)展 2MB/24MB 高速計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)/最高頻率3點(diǎn)/100kHz 3點(diǎn)/100kHz 1點(diǎn)/30kHz 3點(diǎn)/100kHz 3點(diǎn)/30kHz 高速脈沖輸出點(diǎn)數(shù) /最高頻率 2點(diǎn)/100kHz(DC/DC/DC型) 操作員監(jiān)控功能無(wú)有有 傳感器電源輸出電流/mA300300400 外形尺寸/mm901007590100751110075 17 CPU的共性：的共性： 集成的

13、集成的24V傳感器傳感器/負(fù)載電源可供傳感器和編碼器使用，也可以負(fù)載電源可供傳感器和編碼器使用，也可以 用做輸入回路的電源。用做輸入回路的電源。 集成的集成的2點(diǎn)模擬量輸入點(diǎn)模擬量輸入(0 10V)，輸入電阻，輸入電阻100k ，10位分辨率。位分辨率。 2點(diǎn)脈沖列輸出點(diǎn)脈沖列輸出(PTO)或脈寬調(diào)制或脈寬調(diào)制(PWM)輸出，最高頻率為輸出，最高頻率為 100kHz。 有有16個(gè)參數(shù)自整定的個(gè)參數(shù)自整定的PID控制器?？刂破?。 4個(gè)時(shí)間延遲與循環(huán)中斷，分辨率為個(gè)時(shí)間延遲與循環(huán)中斷，分辨率為1ms。 可以擴(kuò)展可以擴(kuò)展3塊通信模塊和一塊信號(hào)板，塊通信模塊和一塊信號(hào)板，CPU可以用信號(hào)板擴(kuò)展可以用信

14、號(hào)板擴(kuò)展 一路模擬量輸出或高速數(shù)字量輸入一路模擬量輸出或高速數(shù)字量輸入/輸出。輸出。 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模塊技術(shù)規(guī)范模塊技術(shù)規(guī)范 18 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模塊技術(shù)規(guī)范模塊技術(shù)規(guī)范 版本版本電源電壓電源電壓 DI 輸入電壓輸入電壓 DO 輸出電壓輸出電壓 DO 輸出電流輸出電流 DC/DC/DCDC 24VDC 24VDC 24V0.5A,MOSFET DC/DC/RelayDC 24VDC 24V DC 5 30V AC 5 250V 2A,DC30W/ AC200W AC/DC/Relay AC 85 264V DC 24V DC 5 30

15、V AC 5 250V 2A,DC30W/ AC200W CPU的的3種版本：種版本： 19 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C AC/DC/Relay的外部接線(xiàn)圖的外部接線(xiàn)圖 20 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C DC/DC/DC的外部接線(xiàn)圖的外部接線(xiàn)圖 21 1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C DC/DC/Relay的外部接線(xiàn)圖的外部接線(xiàn)圖 22 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)板信號(hào)板SB (signal board) 通過(guò)信號(hào)板可以給 CPU 增加 I/O。 SB 連接在 CPU 的前端。 l 具有 4 個(gè)數(shù)字量

16、I/O（2 x DC 輸入和 2 x DC 輸出）的 SB l 具有 1 路模擬量輸出的 SB 23 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)板信號(hào)板SB 1221接線(xiàn)圖接線(xiàn)圖 24 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)板信號(hào)板SB 1222接線(xiàn)圖接線(xiàn)圖 25 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)板信號(hào)板SB 1223接線(xiàn)圖接線(xiàn)圖 26 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)板信號(hào)板SB 1232 1x模擬量輸出接線(xiàn)圖 27 1.2 S7-1200 的硬件的硬件信號(hào)模塊信號(hào)模塊 SM (signal module) 可以使用信號(hào)模塊給 CPU 增加附加功能。信號(hào)模塊連接在 CPU 右

17、側(cè)。 28 1.2 S7-1200 的硬件的硬件數(shù)字量數(shù)字量I/O 可以選用可以選用8點(diǎn)、點(diǎn)、16點(diǎn)和點(diǎn)和32點(diǎn)的數(shù)字量輸入點(diǎn)的數(shù)字量輸入/輸出模塊，來(lái)滿(mǎn)足不輸出模塊，來(lái)滿(mǎn)足不 同的控制需要。同的控制需要。 29 1.2 S7-1200 的硬件的硬件模擬量模擬量I/O 在工業(yè)控制中，某些輸入量在工業(yè)控制中，某些輸入量(溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等)是模擬是模擬 量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)量，某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)(例如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器等例如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器等)要求要求PLC輸出模輸出模 擬量信號(hào)，而擬量信號(hào)，而PLC的的CPU只能處理數(shù)字量。只能處理數(shù)字量。 模擬量模擬量I/O模塊的任務(wù)就

18、是實(shí)現(xiàn)模塊的任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)A/D和和D/A。 模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流，模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流， 例如例如4 20mA，1 5V， 0 10V，PLC用模擬量輸入模塊的用模擬量輸入模塊的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在A/D轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)換后 用二進(jìn)制補(bǔ)碼來(lái)表示。用二進(jìn)制補(bǔ)碼來(lái)表示。 模擬量輸出模塊的模擬量輸出模塊的D/A轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換器將PLC中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電壓 或電流，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)?；螂娏?，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 A/D和和D/A的二進(jìn)制位數(shù)

19、反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨的二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨 率越高。率越高。 30 1.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集成的PROFINET接口接口 1/3 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)，實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)發(fā)展的趨勢(shì)，PROFINET是基于工業(yè)是基于工業(yè) 以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，是開(kāi)放式的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它使工業(yè)以太以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，是開(kāi)放式的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它使工業(yè)以太 網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展到了控制網(wǎng)絡(luò)最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展到了控制網(wǎng)絡(luò)最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 S7-1200與編程計(jì)算機(jī)的通信與編程計(jì)算機(jī)的通信 31 1.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集

20、成的PROFINET接口接口 2/3 S7-1200與精簡(jiǎn)系列面板的通信與精簡(jiǎn)系列面板的通信 32 1.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集成的PROFINET接口接口 3/3 利用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)利用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)CSM 1277 進(jìn)行多設(shè)備的連接進(jìn)行多設(shè)備的連接 33 1.2 S7-1200 的硬件的硬件通信模塊通信模塊 (Communication module) 1/2 有兩種通信模塊：有兩種通信模塊：CM1241 RS232 和和CM1241 RS485 l CPU 最多支持最多支持 3 個(gè)通信模塊個(gè)通信模塊 l 各各 CM 連接在連接在 CPU 的左側(cè)（或連接到另一的左側(cè)（或

21、連接到另一 CM 的左側(cè)）的左側(cè)） 34 1.2 S7-1200 的硬件的硬件通信模塊通信模塊 (Communication module) 2/2 在編程接口模式下在編程接口模式下利用利用 CM1241 進(jìn)行進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 35 SIMATIC STEP 7 Basic 是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的高集成度工程組態(tài)是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的高集成度工程組態(tài) 系統(tǒng)，包括面向任務(wù)的系統(tǒng)，包括面向任務(wù)的HMI智能組態(tài)軟件智能組態(tài)軟件SIMATIC Wincc Basic。 上述兩個(gè)軟件集成在一起，也稱(chēng)為上述兩個(gè)軟件集成在一起，也稱(chēng)為T(mén)IA (Totally Integrated Automation，全集

22、成自動(dòng)化，全集成自動(dòng)化)Portal， 它提供了直觀易用的編輯它提供了直觀易用的編輯 器，用于對(duì)器，用于對(duì)S7-1200 和精簡(jiǎn)系列面板進(jìn)行高效組態(tài)。和精簡(jiǎn)系列面板進(jìn)行高效組態(tài)。 除了支持編程以外，除了支持編程以外，STEP 7 Basic還為硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、診斷等還為硬件和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、診斷等 提供通用的工程組態(tài)框架。提供通用的工程組態(tài)框架。 STEP 7 Basic 提供了兩種編程語(yǔ)言提供了兩種編程語(yǔ)言(LAD 和和 FBD) 。 有兩種視圖：有兩種視圖：Portal(門(mén)戶(hù)門(mén)戶(hù))視圖，可以概覽自動(dòng)化項(xiàng)目的所有任視圖，可以概覽自動(dòng)化項(xiàng)目的所有任 務(wù)；項(xiàng)目視圖，將整個(gè)項(xiàng)目務(wù)；項(xiàng)目視圖，將整個(gè)項(xiàng)目(

23、包括包括PLC和和HMI)按多層結(jié)構(gòu)顯示在按多層結(jié)構(gòu)顯示在 項(xiàng)目樹(shù)中。項(xiàng)目樹(shù)中。 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic特點(diǎn)特點(diǎn) 36 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic典型的自動(dòng)化系統(tǒng)典型的自動(dòng)化系統(tǒng) 1/2 典型的自動(dòng)化系統(tǒng)包含以下內(nèi)容：典型的自動(dòng)化系統(tǒng)包含以下內(nèi)容： l 借助程序來(lái)控制過(guò)程的借助程序來(lái)控制過(guò)程的PLC； l 用來(lái)操作和可視化過(guò)程的用來(lái)操作和可視化過(guò)程的 HMI 設(shè)備。設(shè)備。 37 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic典型的自動(dòng)化系統(tǒng)典型的自動(dòng)化系統(tǒng) 2/2 TIA Portal 可用來(lái)幫助您創(chuàng)建自動(dòng)化系統(tǒng)，關(guān)鍵的組態(tài)步驟為：可用來(lái)幫助您

24、創(chuàng)建自動(dòng)化系統(tǒng)，關(guān)鍵的組態(tài)步驟為： l 創(chuàng)建項(xiàng)目創(chuàng)建項(xiàng)目 l 配置硬件配置硬件 l 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)設(shè)備 l 對(duì)對(duì)PLC 編程編程 l 組態(tài)可視化組態(tài)可視化 l 加載組態(tài)數(shù)據(jù)加載組態(tài)數(shù)據(jù) l 使用在線(xiàn)和診斷功能使用在線(xiàn)和診斷功能 38 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic工程組態(tài)系統(tǒng)工程組態(tài)系統(tǒng) 可以使用可以使用 TIA Portal 在同一個(gè)工程組態(tài)系統(tǒng)中組態(tài)在同一個(gè)工程組態(tài)系統(tǒng)中組態(tài) PLC 和可視化。和可視化。 所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在一個(gè)項(xiàng)目中，所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在一個(gè)項(xiàng)目中，STEP 7和和WinCC不是單獨(dú)的程序，不是單獨(dú)的程序， 而是可以訪(fǎng)問(wèn)公共數(shù)據(jù)庫(kù)。而是可以訪(fǎng)問(wèn)公共數(shù)據(jù)庫(kù)。 所有

25、數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在一個(gè)公共的項(xiàng)目文件中。所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在一個(gè)公共的項(xiàng)目文件中。 39 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理 在在 TIA Portal 中，所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在一個(gè)項(xiàng)目中。修改后的應(yīng)用中，所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在一個(gè)項(xiàng)目中。修改后的應(yīng)用 程序數(shù)據(jù)（如變量）會(huì)在整個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)程序數(shù)據(jù)（如變量）會(huì)在整個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)(甚至跨越多臺(tái)設(shè)備甚至跨越多臺(tái)設(shè)備)自動(dòng)更新。自動(dòng)更新。 40 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic界面總覽界面總覽 任務(wù)卡 詳細(xì)視圖 工作區(qū) 巡視區(qū) 設(shè)備或網(wǎng) 絡(luò)概覽區(qū) 編輯器欄 41 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic創(chuàng)建新項(xiàng)目創(chuàng)建新項(xiàng)目 “

26、項(xiàng)目項(xiàng)目”“新建新建”，出現(xiàn)，出現(xiàn)“創(chuàng)建新項(xiàng)目創(chuàng)建新項(xiàng)目”對(duì)話(huà)框：對(duì)話(huà)框： 42 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic添加新設(shè)備添加新設(shè)備 雙擊項(xiàng)目樹(shù)中的雙擊項(xiàng)目樹(shù)中的“添加新設(shè)備添加新設(shè)備”： 43 1.3 編程工具編程工具STEP 7 Basic參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置 “選項(xiàng)選項(xiàng)”“設(shè)置設(shè)置”： 44 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)組態(tài)的任務(wù)組態(tài)的任務(wù) 設(shè)備組態(tài)設(shè)備組態(tài) (configuring)的任務(wù)就是在設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)編輯器中生成一的任務(wù)就是在設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)編輯器中生成一 個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的模擬系統(tǒng)，包括系統(tǒng)中的設(shè)備個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的模擬系統(tǒng)，包括系統(tǒng)中的設(shè)備(PLC和和 HMI)

27、，PLC各模塊的型號(hào)、訂貨號(hào)和版本。各模塊的型號(hào)、訂貨號(hào)和版本。 模塊的安裝位置和設(shè)備之間的通信連接，都應(yīng)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)模塊的安裝位置和設(shè)備之間的通信連接，都應(yīng)與實(shí)際的硬件系統(tǒng) 完全相同。完全相同。 此外還應(yīng)設(shè)置模塊的參數(shù)，即給參數(shù)賦值，或稱(chēng)為參數(shù)化。此外還應(yīng)設(shè)置模塊的參數(shù)，即給參數(shù)賦值，或稱(chēng)為參數(shù)化。 自動(dòng)化系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU比較組態(tài)時(shí)生成的虛擬系統(tǒng)和實(shí)際的硬比較組態(tài)時(shí)生成的虛擬系統(tǒng)和實(shí)際的硬 件系統(tǒng)，如果兩個(gè)系統(tǒng)不一致，將采取相應(yīng)的措施。件系統(tǒng)，如果兩個(gè)系統(tǒng)不一致，將采取相應(yīng)的措施。 45 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)添加模塊添加模塊 在硬件組態(tài)時(shí)，需要將在硬件組態(tài)時(shí)，需要

28、將I/O模塊或通信模塊放置到工作區(qū)的機(jī)架模塊或通信模塊放置到工作區(qū)的機(jī)架 的插槽內(nèi)：用的插槽內(nèi)：用“拖放拖放”的方法放置硬件對(duì)象；用的方法放置硬件對(duì)象；用“雙擊雙擊”的方的方 法放置硬件對(duì)象。法放置硬件對(duì)象。 46 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)過(guò)濾器過(guò)濾器 如果激活了硬件目錄的過(guò)濾器功能，則硬件目如果激活了硬件目錄的過(guò)濾器功能，則硬件目 錄只顯示與工作區(qū)有關(guān)的硬件。錄只顯示與工作區(qū)有關(guān)的硬件。 例如用設(shè)備視圖打開(kāi)例如用設(shè)備視圖打開(kāi)PLC的組態(tài)畫(huà)面時(shí)，則硬的組態(tài)畫(huà)面時(shí)，則硬 件目錄不顯示件目錄不顯示HMI，只顯示，只顯示PLC的模塊。的模塊。 47 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)刪除硬件組件刪除硬件組件

29、可以刪除設(shè)備視圖或網(wǎng)絡(luò)視圖中的硬件組態(tài)組件，被刪除的組件可以刪除設(shè)備視圖或網(wǎng)絡(luò)視圖中的硬件組態(tài)組件，被刪除的組件 的地址可供其他組件使用。不能單獨(dú)刪除的地址可供其他組件使用。不能單獨(dú)刪除CPU和機(jī)架，只能在網(wǎng)和機(jī)架，只能在網(wǎng) 絡(luò)視圖或項(xiàng)目樹(shù)中刪除整個(gè)絡(luò)視圖或項(xiàng)目樹(shù)中刪除整個(gè)PLC站。站。 刪除硬件組件后，可以對(duì)硬件組態(tài)進(jìn)行編譯。編譯時(shí)進(jìn)行一致性刪除硬件組件后，可以對(duì)硬件組態(tài)進(jìn)行編譯。編譯時(shí)進(jìn)行一致性 檢查，如果有錯(cuò)誤將會(huì)顯示錯(cuò)誤信息，應(yīng)改正錯(cuò)誤后重新進(jìn)行編檢查，如果有錯(cuò)誤將會(huì)顯示錯(cuò)誤信息，應(yīng)改正錯(cuò)誤后重新進(jìn)行編 譯。譯。 48 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)信號(hào)模塊和信號(hào)板的地址分配信號(hào)模塊和信號(hào)板

30、的地址分配 1/3 添加了添加了CPU、信號(hào)板或信號(hào)模塊后，他們的、信號(hào)板或信號(hào)模塊后，他們的I/O地址是自動(dòng)分配的。地址是自動(dòng)分配的。 選中選中“設(shè)備概覽設(shè)備概覽”，可以看到，可以看到CPU集成的集成的I/O模板、信號(hào)板、信號(hào)模板、信號(hào)板、信號(hào) 模塊的地址。模塊的地址。 49 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)信號(hào)模塊和信號(hào)板的地址分配信號(hào)模塊和信號(hào)板的地址分配 2/3 選中模塊，通過(guò)巡視窗口的選中模塊，通過(guò)巡視窗口的“I/O地址地址/硬件標(biāo)識(shí)符硬件標(biāo)識(shí)符”，可以修改，可以修改 模塊的地址：模塊的地址： 也可以直接在設(shè)備概覽中修改：也可以直接在設(shè)備概覽中修改： 50 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)信號(hào)模塊和

31、信號(hào)板的地址分配信號(hào)模塊和信號(hào)板的地址分配 3/3 DI/DO的地址以字節(jié)為單位分配，沒(méi)有用完一個(gè)字節(jié)，剩余的位的地址以字節(jié)為單位分配，沒(méi)有用完一個(gè)字節(jié)，剩余的位 也不能作它用。也不能作它用。 AI/AO的地址以組為單位分配，每一組有兩個(gè)輸入的地址以組為單位分配，每一組有兩個(gè)輸入/輸出點(diǎn)，每輸出點(diǎn)，每 個(gè)點(diǎn)個(gè)點(diǎn)(通道通道)占一個(gè)字或兩個(gè)字節(jié)。占一個(gè)字或兩個(gè)字節(jié)。 建議不要修改自動(dòng)分配的地址。建議不要修改自動(dòng)分配的地址。 51 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)數(shù)字量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置數(shù)字量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 1/2 選中設(shè)備視圖中的選中設(shè)備視圖中的CPU、信號(hào)模塊或信號(hào)板，然后選中巡視窗口，、信號(hào)模塊或信號(hào)

32、板，然后選中巡視窗口， 設(shè)置輸入端的濾波器時(shí)間常數(shù)：設(shè)置輸入端的濾波器時(shí)間常數(shù)： 52 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)數(shù)字量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置數(shù)字量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 2/2 可以激活輸入點(diǎn)的上升沿和下降沿中斷功能，以及設(shè)置產(chǎn)生中可以激活輸入點(diǎn)的上升沿和下降沿中斷功能，以及設(shè)置產(chǎn)生中 斷時(shí)調(diào)用的硬件中斷斷時(shí)調(diào)用的硬件中斷OB： 激活輸入端的脈沖捕捉激活輸入端的脈沖捕捉(Pulse Catch)功功 能，即暫時(shí)保持窄脈沖的能，即暫時(shí)保持窄脈沖的ON狀態(tài)，直到狀態(tài)，直到 下一次刷新輸入過(guò)程映像下一次刷新輸入過(guò)程映像 53 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)數(shù)字量輸出點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置數(shù)字量輸出點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 選擇在CPU進(jìn)入

33、STOP時(shí)，數(shù)字量輸出保持 最后的值，或使用替換值。 選擇“使用替換值”，可以設(shè)置替換值： 選中復(fù)選框表示替換值為1，反之為0 54 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)模擬量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置模擬量輸入點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 積分時(shí)間越長(zhǎng)，精度越高，快速性越差，干擾抑制頻率 越低；為了抑制工頻干擾，積分時(shí)間一般選擇20ms 測(cè)量種類(lèi)和范圍 濾波用平均值數(shù)字濾波 來(lái)實(shí)現(xiàn)，濾波等級(jí)越高， 模擬值越穩(wěn)定，但快速 性越差 是否啟用超出上限 值或低于下限值時(shí) 的診斷功能 55 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)模擬量輸出點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置模擬量輸出點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置 激活電壓輸出的短激活電壓輸出的短 路診斷功能路診斷功能 激活電流輸出的斷激活電流

34、輸出的斷 路診斷功能路診斷功能 超出上限值超出上限值32511 或下限值或下限值-32512的的 診斷功能診斷功能 CPU進(jìn)入進(jìn)入STOP時(shí)時(shí) 輸出點(diǎn)的值輸出點(diǎn)的值 模擬量輸出類(lèi)型模擬量輸出類(lèi)型(電電 壓或電流壓或電流)和范圍和范圍 56 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)模擬量如轉(zhuǎn)換后模擬值表示模擬量如轉(zhuǎn)換后模擬值表示 1/2 模擬量輸入輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱(chēng)為模擬值，模擬值用模擬量輸入輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱(chēng)為模擬值，模擬值用 16位二進(jìn)制補(bǔ)碼位二進(jìn)制補(bǔ)碼(整數(shù)整數(shù))表示。最高位表示。最高位(第第16位位)為符號(hào)位，正數(shù)的為符號(hào)位，正數(shù)的 符號(hào)位為符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為

35、1。 模擬量經(jīng)模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值的位數(shù)如果小于轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)值的位數(shù)如果小于16，則自動(dòng)左移，則自動(dòng)左移， 使其符號(hào)位在使其符號(hào)位在16位字的最高位，未使用的低位則填入位字的最高位，未使用的低位則填入0，稱(chēng)為，稱(chēng)為 “左對(duì)齊左對(duì)齊”。設(shè)模擬量的精度為。設(shè)模擬量的精度為12位加符號(hào)位，左移位加符號(hào)位，左移3位后，相位后，相 對(duì)于實(shí)際的模擬值被乘以對(duì)于實(shí)際的模擬值被乘以8。 這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于模擬量的量程與移位處理后的數(shù)字的關(guān)這種處理方法的優(yōu)點(diǎn)在于模擬量的量程與移位處理后的數(shù)字的關(guān) 系是固定的，與左對(duì)齊之前的轉(zhuǎn)換值無(wú)關(guān)，便于后續(xù)的處理。系是固定的，與左對(duì)齊之前的轉(zhuǎn)換值無(wú)關(guān)，便于后續(xù)

36、的處理。 57 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)模擬量如轉(zhuǎn)換后模擬值表示模擬量如轉(zhuǎn)換后模擬值表示 2/2 范圍 雙極性單極性 十進(jìn)制十六進(jìn)制百分比 10,5, 2.5V 十進(jìn)制十六進(jìn)制百分比020mA 上溢出， 斷電 327677FFFH118.515%11.851V327677FFFH118.515%23.70mA 超出范圍325117EFFH117.589%11.759V325117EFFH117.589%23.52mA 正常范圍 276486C00H100.000%10V276486C00H100.000%20mA 00H0%0V00H0%0mA - 276489400H- 100.00%-10

37、V 低于范圍-325128100H-117.593% -11.759V 下范圍， 斷電 -327688000H-118.519-11.851V 58 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)轉(zhuǎn)換舉例轉(zhuǎn)換舉例 1/3 根據(jù)模擬量輸入模塊的輸出值計(jì)算對(duì)應(yīng)的物理量時(shí)，應(yīng)考慮變送根據(jù)模擬量輸入模塊的輸出值計(jì)算對(duì)應(yīng)的物理量時(shí)，應(yīng)考慮變送 器的輸入器的輸入/輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測(cè)物理量輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測(cè)物理量 與與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系。 例：壓力變送器的量程為例：壓力變送器的量程為010MPa，輸出信號(hào)為，輸出信號(hào)為010V，模擬，模擬 量輸

38、入模塊的量程為量輸入模塊的量程為010V，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為027648。 設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，試求以，試求以kPa為單位的壓力值。為單位的壓力值。 010MPa的模擬量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量的模擬量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量027648，轉(zhuǎn)換公式為，轉(zhuǎn)換公式為 ： )(27648/10000kPaNP 在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則會(huì)損失原始數(shù)據(jù)的精度。在運(yùn)算時(shí)一定要先乘后除，否則會(huì)損失原始數(shù)據(jù)的精度。 59 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)轉(zhuǎn)換舉例轉(zhuǎn)換舉例 2/3 例：某溫度變送器的量程為例：某溫度變送器的量程為-100500 C，輸出信號(hào)為，輸出信號(hào)為420mA， 某模擬量輸入模塊將某模擬量輸入模塊將020mA 的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字027648。 設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以，求以0.1 C為單位的溫度值。為單位的溫度值。 60 單位為單位為0.1 C 的溫度值的溫度值-10005000對(duì)應(yīng)于數(shù)字量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量553027648， 轉(zhuǎn)換公式為轉(zhuǎn)換公式為 ： 1.4 硬件組態(tài)硬件組態(tài)轉(zhuǎn)換舉例轉(zhuǎn)換舉例 3/3 C N T N T 1 . 01000 22118 55306000 553027648 )1000(5000 5530 )1000(