《PLC應(yīng)用技術(shù)（西門子S7-1200）第二版》全套教學(xué)課件

PLC應(yīng)用技術(shù)（西門子S7-1200）第二版全套可編輯PPT課件1.項目一S7-1200PLC簡介2.項目二博途軟件的使用3.項目三三相異步電機的點動、連續(xù)運行控制4.項目四三相異步電機正反控制、降壓啟動控制5.項目五工業(yè)洗衣機的PLC控制6.項目六十字路口交通燈控制系統(tǒng)7.項目七三相異步電動機的變頻器控制8.項目八運料小車小車往返教程9.項目九液位控制系統(tǒng)10.項目十多路口交通信號燈控制項目一

S7-1200PLC簡介一學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握S7-1200PLC的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。（2）掌握S7-1200PLC的硬件和編程語言。（3）掌握S7-1200PLC的程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型。2024/10/251.1S7-1200PLC簡介PLC（ProgrammableLogicController）控制系統(tǒng)，即可編程邏輯控制器，是專為工業(yè)生產(chǎn)和控制而設(shè)計的一種數(shù)字運算操作的電子裝置，并采用可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與數(shù)據(jù)處理等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出端口控制各種類型的機電設(shè)備或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。1.1S7-1200PLC簡介

一個工業(yè)現(xiàn)場比較常見的PLC控制系統(tǒng)的示意圖如圖1-1所示。該控制系統(tǒng)主要分為三部分：上位機，控制系統(tǒng)和執(zhí)行裝置。

上位機（PC機）一般安置在工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控室或者調(diào)度室，用于生產(chǎn)管理與調(diào)度人員隨時監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，保證生產(chǎn)有序進(jìn)行；

控制系統(tǒng)一般安置在現(xiàn)場電控柜里，其中，左邊SMART700/1000為觸摸屏，用于現(xiàn)場操作人員控制現(xiàn)場設(shè)備的運行，監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)。右邊的PLC用于對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，記錄現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，將現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)傳送至上位機等功能；

執(zhí)行裝置。PLC下方兩臺電動機為執(zhí)行裝置，負(fù)責(zé)執(zhí)行PLC發(fā)出的指令，完成現(xiàn)場生產(chǎn)過程。2024/10/251.2S7-1200PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

SIMATICS7-1200是西門子公司的一款緊湊型、模塊化的PLC，可完成簡單與高級邏輯控制、觸摸屏(HMI)網(wǎng)絡(luò)通信等任務(wù)。對于需要網(wǎng)絡(luò)通信功能和單屏或多屏HMI的自動化系統(tǒng)，易于設(shè)計和實施。具有支持小型運動控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)的高級應(yīng)用功能。

1200系列PLC的CPU將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、高速運動控制I/O以及板載模擬量輸入組合到一個設(shè)計緊湊的外殼中來形成功能強大的控制器。2024/10/251.2S7-1200PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理S7-1200系列CPU有五種不同型號的模塊，分別為CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C。每一種模塊都可以進(jìn)行擴展，以滿足用戶系統(tǒng)需要。用戶可以在任何型號的CPU前方加入一個信號板，用來擴展數(shù)字量或模擬量I/O，同時不影響控制器的實際大小，也可將信號模塊連接至CPU的右側(cè)以進(jìn)一步擴展數(shù)字量或模擬量I/O的容量。2024/10/251.2S7-1200PLC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理特征CPU1211CCPU1212CCPU1212FCCPU1214CCPU1214FCCPU1215CCPU1215FCCPU1217C標(biāo)準(zhǔn)CPUDC/DC/DC,AC/DC/RLY,DC/DC/RLYDC/DC/DC故障安全CPU

DC/DC/DC,DC/DC/RLY

物理尺寸（mm）90×100×75110×100×75130×100×75150×100×75用戶存儲器工作50KB75KB100KB100KB125KB125KB150KB150KB負(fù)載1MB2MB

4MB

保持性10KB本地集成I/O數(shù)字量6個輸入8個輸入14個輸入4個輸出6個輸出10個輸出模擬量2路輸入2路輸入/2路輸出過程映像大小1024字節(jié)輸入（I）和1024字節(jié)輸出（Q）位存儲器（M）4096個字節(jié)8192個字節(jié)2024/10/251.3S7-1200PLC的硬件組成（1）CPU模塊圖1-2CPU1211CDC/DC/RLY下面以CPU1211CDC/DC/RLY型號的CPU為例講解CPU模塊的組成與功能：①電源接口②存儲卡插槽（上保護(hù)蓋下面）③可拆卸用戶接線端子④板載I/O狀態(tài)指示LED⑤PROFINET連接端口（CPU的底部）2024/10/25

該CPU提供一個PROFINET端口用于與其他模塊進(jìn)行PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信。還可以使用附加模塊通過PROFIBUS、RS485、RS232、GPRS、IEC等協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。電源接口用于給CPU提供24V直流電，存儲卡可以作為CPU的預(yù)裝載存儲區(qū)，用戶項目文件僅存儲在卡中，CPU中沒有項目文件，離開存儲卡將無法運行；忘記密碼時，清除CPU內(nèi)部項目文件和密碼；存儲卡還可以用于更新S7-1200CPU的固件版本（只限24M卡）。接線端子用于PLC與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)字或模擬通訊；PROFINET連接端口用于PLC與外部設(shè)備以及編程計算機進(jìn)行總線通訊。1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（2）信號模塊

信號模塊又稱為SM模塊（SignalModule），包括數(shù)字量輸入模塊（DI）、輸出模塊(DO)和模擬量輸入模塊（AI）、輸出模塊（AO）。輸入模塊用于采集和接收輸入信號，數(shù)字量輸入模塊（DI）用于接收開關(guān)、按鈕、限位開關(guān)、光電開關(guān)、繼電器等過來的數(shù)字量輸入信號；模擬量輸入模塊（AI）用于接收電位器，溫度傳感器，測速發(fā)電機，壓力傳感器等提供連續(xù)變化的模擬量信號。輸出模塊用于控制外部設(shè)備。數(shù)字量輸出模塊（DO）用于控制接觸器、繼電器、指示燈、電磁閥等數(shù)字量控制外設(shè)；模擬量輸出模塊（AO）可用于控制變頻器、壓力閥等模擬量控制的外設(shè)。1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（3）通信模塊

通信模塊（CB）安裝在CPU模塊的左邊，最多可以添加三塊通信模塊，可以使用點對點通信模塊、RPOFIBUS模塊、AS-i接口模塊和IO-Link模塊等。

通信模塊；②CPU；③信號板；④信號模塊。1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（4）CPU接線圖以1214C系列CPU為例（1214CDC/DC/DC）

其中，24VDC傳感器電源輸出要獲得更好的抗噪聲效果，即使未使用傳感器電源，也可將“M”連接到機殼接地。對于漏型輸入，將“-”連接到“M”（如圖所示）。對于源型輸入，將“+”連接到“M”1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（5）PLC的工作過程1)CPU的工作模式CPU有3種工作模式：RUN（運行）、STOP（停機）和STARTUP（啟動）。CPU面板上的狀態(tài)LED用來顯示當(dāng)前的控制模式，可以用編程軟件改變CPU的工作模式。STOP模式下，CPU只處理通信請求和進(jìn)行自診斷，不執(zhí)行用戶程序，不更新過程映像。上電后CPU進(jìn)入STARTUP（啟動）模式，進(jìn)行上電診斷和系統(tǒng)初始化，如果檢查到錯誤，將禁止CPU進(jìn)入RUN模式，保持在STOP模式，指示燈會變成紅色，且閃爍。1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（5）PLC的工作過程2)工作模式的切換1200系列CPU模塊上沒有切換工作模式的選擇開關(guān)，只能用STEP7變成軟件在線工具中的CPU操作面板，如圖1-5中右上角所示?；蛘吖ぞ邫谏系?/p>

和按鈕，來切換RUN或者STOP工作模式，也可在用戶程序中用STP指令讓CPU進(jìn)入STOP模式。1.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/251.3S7-1200PLC的硬件組成2024/10/25（5）PLC的工作過程3)冷啟動與暖啟動

下載了用戶程序的程序塊和硬件組態(tài)后，下一次切換到RUN模式時，CPU會執(zhí)行冷啟動。冷啟動時復(fù)位輸入，初始化輸出，復(fù)位存儲器，即清除工作存儲器、非保持性存儲區(qū)和保持性存儲區(qū)的數(shù)據(jù)，并將裝載存儲器的內(nèi)容復(fù)制到工作存儲器。存儲器復(fù)位不會清除診斷緩沖區(qū)，也不會清除永久保存的IP地址。

1.3S7-1200PLC的硬件組成冷啟動之后，在下一次下載程序之前的STOP到RUN模式的切換均為暖啟動。暖啟動時，所有費保持性的系統(tǒng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)被初始化，不會清除保持性存儲區(qū)的數(shù)據(jù)。2024/10/251.4S7-1200的編程語言（1）梯形圖梯形圖和繼電器的電氣圖比較類似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被熟悉繼電器控制的電氣工作者掌握，適合數(shù)字量邏輯控制，梯形圖也被稱為電路或者程序。梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令框組成。觸點表示輸入條件，如外部按鈕、開關(guān)和內(nèi)部的中間變量條件等。線圈通常表示邏輯運算的結(jié)果，常用于控制外部負(fù)載和內(nèi)部中間變量。指令框用于表示定時器、計數(shù)器、數(shù)學(xué)運算或運動控制等指令。

程序段1就是一段典型的電動機自鎖啟動程序，I0.0是啟動按鈕，按下后，Q0.0控制電機啟動，同時Q0.0的常開點閉合，等啟動按鈕I0.0松開后，能保持電路是通的，讓電機繼續(xù)運行，達(dá)到自鎖的目的。I0.1是停止按鈕，按下后，Q0.0斷開。2024/10/25（2）功能塊圖功能塊圖（FBD）使用類似于數(shù)字電路的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人比較容易掌握，使用這種方式編程的人不多。在剛才編寫的程序段1中，用鼠標(biāo)右鍵點擊“MAIN(OB1)”，找到“切換編程語言”，選擇“FBD”1.4S7-1200的編程語言2024/10/25（2）功能塊圖在功能塊圖中，用類似與門（符號“&”）、或門（符號“>=1”）的方框表示邏輯運算關(guān)系，方框左邊為邏輯運算的輸入變量，右邊為輸出變量，輸出端的小圓圈表示“非”運算，信號的方向也是從左到右。指令框用來表示一些復(fù)雜的功能，例如數(shù)學(xué)運算等。1.4S7-1200的編程語言2024/10/25（3）SCL語言SCL（StructuredControlLanguage，結(jié)構(gòu)化控制語言）是一種基于PASCAL的高級編程語言。SCL除了包含PLC的典型元素（例如輸入、輸出、定時器等）外，還包含高級編程語言中的表達(dá)式、運算符和賦值運算。SCL提供了簡便的指令進(jìn)行程序控制如創(chuàng)建程序分支、循環(huán)或跳轉(zhuǎn)。SCL主要適用于以下領(lǐng)域：數(shù)據(jù)處理、過程優(yōu)化、數(shù)學(xué)運算和統(tǒng)計任務(wù)等。1.4S7-1200的編程語言2024/10/251.5程序結(jié)構(gòu)（1）模塊化編程塊簡要說明組織塊（OB）操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，決定程序的結(jié)構(gòu)功能塊（FB）用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，有專用的背景數(shù)據(jù)塊功能（FC）用戶編寫的包含經(jīng)常使用的功能的子程序，無專用的背景數(shù)據(jù)塊背景數(shù)據(jù)塊(DB）用于保存FB的輸如輸出參數(shù)和靜態(tài)變量，數(shù)據(jù)在編譯時自動生成全局?jǐn)?shù)據(jù)塊(DB）存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，供所有的代碼塊共享

模塊化編程將復(fù)雜的任務(wù)分成較小的子任務(wù)，每個子任務(wù)對應(yīng)一個稱為“塊”的子程序，可以通過塊與塊之間的相互調(diào)用來組織程序。這樣的程序易于調(diào)試、查錯和修改，增加了PLC程序的組織性、邏輯性和可維護(hù)性。2024/10/25（2）組織塊組織塊（OrganizationBlock,OB）是操作系統(tǒng)與用戶程序的接口，由操作系統(tǒng)調(diào)用，用于控制掃描循環(huán)和中斷程序的執(zhí)行、PLC的啟動和錯誤處理等。其中的程序由用戶編寫。每個組織塊必須有唯一的編號，123號之前的一些編號是保留的，其他OB的編號應(yīng)大于等于123。OB塊不能互相調(diào)用，也不能被FC和FB塊調(diào)用，只有啟動事件（如周期性中斷事件或診斷中斷事件）可以啟動OB塊的執(zhí)行。OB1是用戶程序中的主程序，在每一次循環(huán)中，操作系統(tǒng)程序調(diào)用一次OB1，因此OB1中的程序時循環(huán)執(zhí)行的。一個PLC程序中允許有多個程序循環(huán)，默認(rèn)的塊是OB1，其他的循環(huán)程序OB的編號必須大于等于123。1.5程序結(jié)構(gòu)2024/10/251.5程序結(jié)構(gòu)（2）組織塊當(dāng)CPU的工作模式從STOP切換到RUN時，執(zhí)行一次啟動（STARTUP）組織塊，初始化程序循環(huán)OB塊中的某些變量。執(zhí)行完啟動OB后，開始執(zhí)行程序循環(huán)OB，可以有多個啟動OB，默認(rèn)的為OB100，其他啟動OB編號應(yīng)大于等于123。

中斷處理用來實現(xiàn)對特殊內(nèi)部事件或外部事件的快速響應(yīng)。如果出現(xiàn)中斷事件，由于OB1的中斷優(yōu)先級最低，操作系統(tǒng)在執(zhí)行完當(dāng)前程序的當(dāng)前指令后，立即響應(yīng)中斷，CPU將暫停正在執(zhí)行的程序塊，啟動調(diào)用一個分配給該事件的組織塊（中斷程序）來處理中斷事件，執(zhí)行完中斷組織塊后，返回被中斷的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。2024/10/251.5程序結(jié)構(gòu)（3）功能（函數(shù)）功能（Function，F(xiàn)C）是用戶編寫的子程序，包含完成特定任務(wù)的代碼和參數(shù)。FC和塊有與調(diào)用它的塊共享的輸入輸出參數(shù)，執(zhí)行完FC和FB后，返回調(diào)用它的代碼塊。

可以在程序的不同位置多次調(diào)用同一個FC或FB塊，這樣可以簡化重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)編程。FC沒有固定的存儲區(qū)，執(zhí)行結(jié)束后，其臨時變量中的數(shù)據(jù)也就丟失了。2024/10/251.5程序結(jié)構(gòu)（3）功能塊

功能塊（FunctionBlock,FB）是用戶編寫的子程序。調(diào)用FB時，需要指定背景數(shù)據(jù)塊，后者是功能塊專用的存儲區(qū)。CPU執(zhí)行FB中的程序，將塊的輸入輸出參數(shù)和局部靜態(tài)變量保存在背景數(shù)據(jù)塊中，以便在后面的掃描周期訪問它們。FB的典型應(yīng)用是執(zhí)行不能再一個掃描周期完成的操作。在調(diào)用FB時，會自動打開對應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊中的變量可以供其他代碼塊使用。2024/10/251.5程序結(jié)構(gòu)（5）數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（DataBlock，DB）是用于存放執(zhí)行代碼塊時所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)，與代碼塊不同，數(shù)據(jù)塊沒有指令，STEP7按照數(shù)據(jù)生成的順序自動為數(shù)據(jù)塊中的變量分配地址。背景數(shù)據(jù)塊存儲的數(shù)據(jù)供特定的FB使用，保存的是對應(yīng)的FB的輸入、輸出參數(shù)和局部靜態(tài)變量。FB的臨時數(shù)據(jù)不是用背景數(shù)據(jù)塊保存的。全局?jǐn)?shù)據(jù)塊存儲供所有代碼塊使用的數(shù)據(jù)，所有的OB、FB和FC都可以訪問。2024/10/251.6系統(tǒng)存儲區(qū)（1）PLC選擇的物理存儲器1）只讀存儲器（ROM）。只讀存儲器只能讀出，不能寫入，是非易失性存儲器，電源中斷也不會造成數(shù)據(jù)的丟失，一般用來存放PLC的操作系統(tǒng)。2）隨機存儲器（RAM）。CPU可以從存儲器讀出數(shù)據(jù)或者向存儲器寫入數(shù)據(jù)，是易失性存儲器，電源中斷后，存儲器的數(shù)據(jù)丟失。3）快閃存儲器（FLASHEPROM）和電擦除存儲器（EEPROM），是非易失性存儲器，用來存放用戶程序和斷電時需要保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。2024/10/251.6系統(tǒng)存儲區(qū)（2）裝載存儲器

裝載存儲器用于非易失性的存儲用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息，能夠在斷電后繼續(xù)保持，該存儲區(qū)位于存儲卡（如果有）或者CPU中。項目被下載到CPU后，首先存儲在裝在存儲區(qū)中。2024/10/251.6系統(tǒng)存儲區(qū)（3）工作存儲器

工作存儲器是易失性存儲器，用于在執(zhí)行用戶程序時存儲用戶項目的某些內(nèi)容。CPU會將一些項目內(nèi)容從裝載存儲區(qū)復(fù)制到工作存儲區(qū)中，該存儲區(qū)在斷電后丟失，在回復(fù)供電時由CPU恢復(fù)。2024/10/251.6系統(tǒng)存儲區(qū)（4）斷電保持存儲器

保持存儲器用于在斷電時存儲所選用戶存儲單元的值。斷電發(fā)生時，CPU留出了足夠的緩沖時間來保存幾個有限的指定單元的值。這些被保持的值會在下次供電時恢復(fù)。暖啟動后，斷電保持存儲器中的數(shù)據(jù)保持不變，冷啟動時斷電保持存儲器的值會被清除。2024/10/251.6系統(tǒng)存儲區(qū)（5）存儲卡

可選的SIMATIC存儲卡可用作存儲用戶程序的替代存儲器，或用于傳送程序。如果使用存儲卡，CPU將運行存儲卡中的程序，而不是自身存儲器中的程序。CPU僅支持預(yù)先已格式化的存儲卡。存儲卡保護(hù)開關(guān)要離開“LOCK”位置，關(guān)掉寫保護(hù)功能。存儲卡可將項目復(fù)制到多個CPU中，傳送卡將存儲的項目從卡中復(fù)制到CPU的存儲器后必須取出存儲卡。存儲卡作為程序卡使用時，可以替代CPU存儲器，所有CPU功能都由該程序卡進(jìn)行控制，插入程序卡會擦出CPU內(nèi)部裝載存儲器的所有內(nèi)容（包括用戶程序和任何強制I/O），然后CPU會執(zhí)行程序卡中的用戶程序，程序卡必須保留在CPU中，如果取出，CPU必須切換到STOP模式。項目二

TIA博途軟件的使用一學(xué)習(xí)目標(biāo)（4）掌握程序仿真方法。（1）掌握博途軟件的基本用法。（2）熟悉軟件的界面。（3）掌握程序編寫及下載方法。2024/10/25二知識講座STEP7是TIAPortal中的編程和組態(tài)軟件。除了包括STEP7外，TIAPortal中還包括設(shè)計和執(zhí)行運行過程可視化的WinCC，以及WinCC以及STEP7的在線幫助。軟件提供了一個用戶友好的環(huán)境，供用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)視控制應(yīng)用所需的邏輯，其中包括用于管理和組態(tài)項目中所有設(shè)備（例如控制器和HMI等設(shè)備）的工具。為了幫助用戶查找需要的信息，STEP7提供了內(nèi)容豐富的在線幫助系統(tǒng)。STEP7提供了標(biāo)準(zhǔn)編程語言，用于方便高效地開發(fā)適合用戶具體應(yīng)用的控制程序。2024/10/252.1TIA博途軟件的界面安裝好軟件后，打開桌面上的“TIAPORTALV16”圖標(biāo)?？梢钥吹杰浖_始畫面。①不同任務(wù)的門戶②所選門戶的任務(wù)③所選操作的選擇面板④切換到項目視圖軟件打開后主要分為4個區(qū)域，功能分別如下：2024/10/25切換到項目視圖后，可以看到軟件界面主要分為7個區(qū)域①菜單和工具欄②項目瀏覽器③工作區(qū)④任務(wù)卡⑤巡視窗口⑥切換到門戶視圖⑦編輯器欄2.1TIA博途軟件的界面2024/10/25【應(yīng)用舉例2.1】

單按鈕控制指示燈亮滅。2.2TIA博途軟件的使用輸入信號為按鈕SB1，連接PLC的數(shù)字量信號輸入端I0.0輸出信號為指示燈HL1，連接PLC的數(shù)字量輸出端Q0.0當(dāng)按下按鈕SB1時，指示燈HL1亮，松開按鈕時，指示燈HL1滅2024/10/252.3TIAPORTAL軟件的使用（1）創(chuàng)建新項目

雙擊桌面TIA博途軟件圖標(biāo)→進(jìn)入博途初始界面，點擊“創(chuàng)建新項目”→在“項目名稱”框輸入新建項目名稱→在“路徑”處選擇項目保存路徑→點擊“創(chuàng)建”，如右圖所示。點擊“打開項目視圖”進(jìn)入TIA博途項目視圖界面，如下圖所示。2024/10/252.3TIAPORTAL軟件的使用2024/10/25（2）添加CPU在項目視圖界面，點擊“添加新設(shè)備”→“控制器”選擇→“SIMATICS7-1200”→“CPU”→“CPU1214CDC/DC/RLY”。CPU版本需跟實物一致。CPU型號：1214CDC/DC/RLY,訂貨號為：6ES7214-1HG40-0XB0。2.3TIAPORTAL軟件的使用2024/10/25（3）修改CPU屬性單擊“PLC_1[CPU1214DC/DC/RLY]”下拉按鈕→雙擊“設(shè)備組態(tài)”選項→在“設(shè)備視圖”窗口的工作區(qū)域雙擊PLC_1，在彈出的巡視窗口中依次選擇“屬性”→“常規(guī)”→“PROFINET接口[X1]”→“以太網(wǎng)地址”選項，修改以太網(wǎng)IP地址，默認(rèn)地址為：。2.3TIAPORTAL軟件的使用2024/10/25（4）添加變量2.3TIAPORTAL軟件的使用選擇“PLC變量雙擊“默認(rèn)變量表”添加變量I0.0和Q0.02024/10/252.3TIAPORTAL軟件的使用（5）程序編寫在“項目樹”窗口中，選擇“PLC_1[CPU1214DC/DC/RLY]”雙擊“Main[OB1]”，進(jìn)入程序編輯器點擊“程序塊”文件夾2024/10/252.3TIAPORTAL軟件的使用第一步：拖放指令（5）程序編寫在編寫程序時，只需將所需指令從“指令”窗格中拖入相應(yīng)程序段即可。本例在“指令”窗格中“位邏輯運算”文件夾中的常開觸點拖入程序段1中，同樣的方法將賦值線圈也拖入程序段1中，此時“程序段1”前面會出現(xiàn)符號，這表示該程序段處于語法錯誤狀態(tài)2024/10/25（5）程序編寫2.3TIAPORTAL軟件的使用第二步：指令變量輸入指令變量輸入通常有兩種方法。方法一：雙擊常開觸點上的“

”，在彈出的界面中輸入固定地址變量“I0.0”。2024/10/25（5）程序編寫第二步：指令變量輸入方法二：使用變量表快速輸入觸點地址，雙擊雙擊常開觸點上,然后點擊

圖標(biāo)，在打開的變量表中選擇“SB1”。2.3TIAPORTAL軟件的使用2024/10/25（6）程序下載2.3TIAPORTAL軟件的使用第一步：程序編譯在將程序下載到PLC之前，需要先對所編寫的程序進(jìn)行編譯。點擊工具欄中編譯圖標(biāo)依次選擇菜單欄中的“編輯”→選擇“編譯”選項，對程序進(jìn)行編譯2024/10/25（6）程序下載2.3TIAPORTAL軟件的使用第二步：程序下載工具欄中“下載到設(shè)備”圖標(biāo)

彈出“擴展的下載到設(shè)備”界面，“PG/PC接口”選擇與計算機網(wǎng)卡一致的型號點擊“開始搜索”“選擇目標(biāo)設(shè)備”選中與組態(tài)設(shè)備一致的PLC2024/10/25第三步：在軟件同步界面，選擇“在不同的情況下繼續(xù)”。（6）程序下載2.3TIAPORTAL軟件的使用2024/10/25（6）程序下載2.3TIAPORTAL軟件的使用第四步：裝載程序在“下載預(yù)覽”界面，選擇“全部停止”。點擊“裝載”2024/10/25（6）程序下載2.3TIAPORTAL軟件的使用第五步：啟動模塊在“下載結(jié)果”界面，選擇“啟動模塊”。點擊“完成”。2024/10/25（7）運行與調(diào)試2.3TIAPORTAL軟件的使用點擊程序塊，進(jìn)入Main[OB1]界面，點擊“啟用/禁止監(jiān)控”

圖標(biāo)啟用監(jiān)控。按下外部按鈕SB1，I0.0閉合，線圈Q0.0得電，指示燈HL1亮。梯形圖中的綠色實線表示接通，藍(lán)色虛線表示斷開。2024/10/25（7）運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用

【應(yīng)用舉例2.2】電機啟-保-停程序設(shè)計與仿真調(diào)試2024/10/25（1）創(chuàng)建新項目2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用添加CPU：1214CDC/DC/RLY，訂貨號：6ES7214-1HG40-0XB02024/10/25（2）修改以太網(wǎng)IP地址2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用按照應(yīng)用舉例2.1的方法修改以太網(wǎng)IP地址為。（3）新建變量表2024/10/25（4）程序編寫與編譯。2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用2024/10/25（5）啟用仿真運行2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第一步：啟用仿真設(shè)備在彈出的“啟用仿真支持”界面中點擊“確定”按鈕，首先啟動仿真PLCSIM，然后進(jìn)入程序下載階段

在工具欄中點擊“啟用仿真”圖標(biāo)在菜單欄中選擇“在線”→“仿真”→“啟動”2024/10/25（5）啟用仿真運行2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第二步：點擊“下載預(yù)覽”界面中的“裝載”按鈕，進(jìn)入“下載結(jié)果”界面，選擇“啟動模塊”選項，然后點擊“完成”。2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用有兩種方法進(jìn)行程序仿真運行與調(diào)試。一種方法是在PLCSIM建立仿真項目進(jìn)行仿真運行與調(diào)試，另一種方法在TIA博途中建立強制表仿真運行與調(diào)試。方法一：在PLCSIM中創(chuàng)建項目進(jìn)行仿真運行與調(diào)試。第一步：點擊PLCSIM的小窗口中右上角的“切換到項目視圖”圖標(biāo)，進(jìn)入PLCSIM仿真界面2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第二步：創(chuàng)建新仿真項目在菜單欄中選擇“項目”→“新建”或者點擊工具欄中新建圖標(biāo)在彈出的界面中輸入項目名稱，選擇項目保存路徑，并點擊“創(chuàng)建”按鈕，完成新仿真項目的創(chuàng)建。2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第三步：在設(shè)備組態(tài)中的地址窗格模擬啟動與停止。點擊“PLC_1[CPU1214CDC/DC/Rly]”→雙擊“設(shè)備組態(tài)”→點擊右側(cè)“地址”窗格展開箭頭，展開“地址”窗格2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第三步：在設(shè)備組態(tài)中的地址窗格模擬啟動與停止。在“監(jiān)視與修改值”欄勾選“啟動按鈕”，模擬按下啟動按鈕2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第四步：在SIM表格中模擬啟動與停止。點擊“PLC_1[CPU1214CDC/DC/Rly]”雙擊“SIM表格”雙擊打開“SIM表格_1”點擊“名稱”欄第一行下拉選擇按鈕→選擇“啟動按鈕”，將“啟動按鈕”加入到SIM表格中2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第四步：在SIM表格中模擬啟動與停止。點擊“啟動按鈕：P”,SIM表格下方會出現(xiàn)啟動按鈕，鼠標(biāo)按下“啟動按鈕”，SIM表格中“監(jiān)視/修改值”欄“啟動按鈕：P”的值由“False”變?yōu)椤癟ure”，同時“電機”的監(jiān)視值也變?yōu)椤癟ure”，表示電機運行，松開“啟動按鈕”，

“啟動按鈕：P”的值會變?yōu)椤癋alse”。2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用方法二：在“強制表”中仿真運行。第一步：建立強制表在TIA博途程序界面“項目樹”中點擊PLC_1[CPU1214CDC/DC/RLY]點擊“監(jiān)控與強制表”雙擊“強制表”，在打開的強制表中添加輸入變量，強制表只能加強改變輸入信號的值2024/10/25（6）仿真運行與調(diào)試2.3

仿真軟件S7-PLCSIMV16的使用第二步：點擊強制表中仿真運行項目三三相交流異步電機的點動、連續(xù)運行控制掌握S7-1200PLC基本位邏輯指令及應(yīng)用掌握S7-1200PLC數(shù)據(jù)類型與系統(tǒng)存儲區(qū)掌握簡單控制程序的設(shè)計方法一學(xué)習(xí)目標(biāo)2024/10/253.1數(shù)據(jù)類型①基本數(shù)據(jù)類型②復(fù)雜數(shù)據(jù)類型③PLC數(shù)據(jù)類型（UDT）④VARTIANT⑤⑥系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型硬件數(shù)據(jù)類型二知識講座2024/10/25分類數(shù)據(jù)類型位數(shù)取值范圍說明/舉例

位布爾（Bool）11,0TRUE,FALSE或1,0位序列字節(jié)（Byte）816#00~16#FFMB0，IB3，QB1，DB0.DBB12字（Word）1616#0000~16#FFFFMW0，IW2，QW1，DB0.DBW10雙字（DWord）3216#00000000~16#FFFFFFFFMD0，ID2，QD1，DB0.DBD10

整數(shù)短整數(shù)（SInt）8-128~127有符號十進(jìn)制整數(shù)，-121,123整數(shù)（Int）16-32768~32767有符號十進(jìn)制整數(shù),-121,123雙整數(shù)（DInt）32-2147483648~-2147483647有符號十進(jìn)制整數(shù)，-121,123無符號短整數(shù)（USInt）80~255無符號十進(jìn)制整數(shù)，123無符號整數(shù)（UInt）160~65535無符號十進(jìn)制整數(shù)，123無符號雙整數(shù)（DUInt）320~4294967295無符號十進(jìn)制整數(shù)，1231基本數(shù)據(jù)類型2024/10/25基本數(shù)據(jù)類型

浮點數(shù)

浮點數(shù)（Real）

32正數(shù)范圍：1.175495e-38~3.402823e+38負(fù)數(shù)范圍：-3.402823e+38~-1.175495e+38IEEE浮點數(shù)雙精度浮點數(shù)（LReal）64正數(shù)范圍：0.0，2.2250738585072014e-308~1.7976931348623158e+308負(fù)數(shù)范圍：-1.7976931348623158e+308~-2.2250738585072014e-308

日期和時間時間（Time）32IEC時間，精度1msT#-24D20H31M23S648MS~T#24D20H31M23S647MS所有的可能Time值都有效。Time值可用于計算，可能得出負(fù)時間。日期（Date）32IEC時間，精度1天D#1990-01-01~D#2168-12-31Date是包含自1990年1月1日開始算起的天數(shù)的16位日期值（與UInt類似）。最大日期值是65378(16#FF62)，該值與2168年12月31日相對應(yīng)。所有可能的Date值都有效每天時間TOD（TIME-OF-DAY）32每天時間精度1msTOD#00:00:0.000~TOD#23:59:59.999TOD（日時鐘）是包含從午夜算起的毫秒數(shù)（從0到86399999）的32位日時鐘值（與Dint類似）字符Char8ASCII編碼16#20~16#7F（32~127）任何可打印的字符，除去DEL（16#20）和空格（16#7F）12024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2S7-1200CPU存儲器分為不同的地址區(qū)，包括過程映像I、Q區(qū)，位存儲區(qū)（M），數(shù)據(jù)塊（DB）和臨時存儲區(qū)（L）地址區(qū)可訪問的地址單元地址標(biāo)識符舉例輸入過程映像區(qū)I位II0.0字節(jié)IBIB1字IWIW0雙字IDID0輸出過程映像區(qū)Q位QQ0.0字節(jié)QBQB0字QWQW0雙字QDQD0位存儲區(qū)M位MM10.0字節(jié)MBMB10字MWMW10雙字MDMD10數(shù)據(jù)塊DB位DBXDB0.DBX0.0字節(jié)DBBDB0.DBB0字DBWDB0.DBW雙字DBDDB0.DBD臨時存儲區(qū)L位LL0.0字節(jié)LBLB0字LWLW0雙字LDLD01B=8bit1W=2B=16bit1D=2W=4B=32bit2024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2STEP7的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址是指數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)；直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱或地址編號；間接尋址是指使用指針間接給出要訪問的存儲器或寄存器的地址。下面介紹直接尋址的幾種方式。（1）位尋址。位尋址是對存儲器中的某一位進(jìn)行讀寫訪問。格式：地址標(biāo)識符

字節(jié)地址.位地址例如：I3.2，如圖2024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2STEP7的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址是指數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)；直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱或地址編號；間接尋址是指使用指針間接給出要訪問的存儲器或寄存器的地址。下面介紹直接尋址的幾種方式。（2）字節(jié)尋址。字節(jié)尋址訪問一個8位的存儲區(qū)。格式：存儲器標(biāo)識符+字節(jié)地址,例如：MB2，如圖2024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2STEP7的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址是指數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)；直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱或地址編號；間接尋址是指使用指針間接給出要訪問的存儲器或寄存器的地址。下面介紹直接尋址的幾種方式。（3）字尋址。字尋址訪問一個16位的存儲區(qū)，包含兩個字節(jié)。格式：存儲器標(biāo)識符+數(shù)值小的字節(jié)號。例如：MW2，包括MB2和MB3兩個字節(jié)，其中MB2是高8位字節(jié)，MB3是低8位字節(jié)，如圖2024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2STEP7的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址是指數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)；直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱或地址編號；間接尋址是指使用指針間接給出要訪問的存儲器或寄存器的地址。下面介紹直接尋址的幾種方式。（4）雙字尋址。字尋址訪問一個16位的存儲區(qū)，包含2個字或4個字節(jié)。格式：存儲器標(biāo)識符+數(shù)值小的字節(jié)號。例如：MD0，包含MW0和MW2這兩個字，其中MW0包含MB0和MB1這兩個字節(jié)，MW2包含MB2和MB3這個兩個字節(jié)，如圖所示。2024/10/25S7-1200CPU的數(shù)據(jù)訪問2STEP7的尋址方式有立即尋址、直接尋址和間接尋址三大類。立即尋址是指數(shù)據(jù)在指令中以常數(shù)形式出現(xiàn)；直接尋址是指在指令中直接給出要訪問的存儲器或寄存器的名稱或地址編號；間接尋址是指使用指針間接給出要訪問的存儲器或寄存器的地址。下面介紹直接尋址的幾種方式。圖為字節(jié)、字、雙字尋址的方式所對應(yīng)的存儲器空間。2024/10/253.2位邏輯指令及應(yīng)用

使用S7-1200CPU提供的位邏輯運算指令，可以實現(xiàn)最基本的位邏輯操作，包括常開、常閉、置位、復(fù)位、沿指令等。位邏輯指令見表2024/10/25常開觸點與常閉觸點1常開觸點對應(yīng)位地址的位為1（TRUE）時，常開觸點閉合，為0（FALSE）時，常開觸點斷開。

常閉觸點對應(yīng)位地址的位為1（TRUE）時，常閉觸點斷開，為0（FALSE）時，常閉觸點閉合。

觸點是布爾型變量，只有1（TRUE）和0（FALSE）兩種狀態(tài)，放在線圈的左邊。觸點位地址的存儲單元可以是輸入繼電器I，輸出繼電器Q、位存儲器M等。2024/10/25取反RLO觸點2

RLO是邏輯運算的簡稱，上表中的NOT觸點為取反RLO觸點，它用來改變能量流的邏輯狀態(tài)。如果有能量流流入取反RLO觸點，改觸點輸入端的RLO為1狀態(tài)，反之為0狀態(tài)。

如果沒有能量流流入取反RLO觸點，則有能流流出（見上圖）。如果有能量流流入取反RLO觸點，則沒有能量流流出（見下圖）2024/10/253.線圈4.取反線圈

如果有能量流流入線圈，線圈對應(yīng)的位地址存儲單元為1。反之，如果沒有能量流流入線圈，則線圈對應(yīng)的位地址存儲單元為0。

如果有能量流流入線圈，則線圈對應(yīng)的位地址純純單元為0。反之，如果沒有能量流流入線圈，則線圈對應(yīng)的位地址存儲單元為1。線圈32024/10/255.置位/復(fù)位輸出指令

置位輸出指令將指定的位操作數(shù)置位為1并保持復(fù)位輸出指令將指定的位操作數(shù)復(fù)位為0并保持。

置位位域指令將指定的位操作數(shù)地址開始的連續(xù)的多個位地址置位為1并保持。置位/復(fù)位4復(fù)位位域指令指定的位操作數(shù)地址開始的連續(xù)的多個位地址復(fù)位為0并保持。2024/10/25置位/復(fù)位觸發(fā)器與復(fù)位/置位觸發(fā)器5

SR和RS指令符號置位/復(fù)位觸發(fā)器（SR）復(fù)位/置位觸發(fā)器（RS）SR1QRS1Q00保持前一狀態(tài)00保持前一狀態(tài)010011101100110111

置位/復(fù)位觸發(fā)器（SR）和復(fù)位/置位觸發(fā)器（RS）指令的符號如圖所示，兩種觸發(fā)器的輸入輸出關(guān)系見表。SR是復(fù)位優(yōu)先觸發(fā)器，如果置位（S）和復(fù)位（R1）信號都為1，則輸出為0。RS是置位優(yōu)先觸發(fā)器，如果復(fù)位（R）和置位（S1）信號都為1，則輸出為1。2024/10/25應(yīng)用舉例3.1用單個按鈕實現(xiàn)啟動、停止控制。方案一：在圖中程序中，在程序運行的某個掃描周期按下按鈕I0.0，觸發(fā)器位置（S）端的信號為1->M0.1被置位為1->觸發(fā)器Q端出->Q0.0的狀態(tài)由0為1，同時Q0.0的常開觸點閉合。如果在下一個掃描周期按下啟動按鈕I0.0->觸發(fā)器置位（S）端和復(fù)位（R1）端的信號都為1，由于復(fù)位優(yōu)先->M0.1被復(fù)位為0->Q端停止輸出->Q0.0的狀態(tài)由1變?yōu)?，系統(tǒng)停止輸出。2024/10/25應(yīng)用舉例3.1用單個按鈕實現(xiàn)啟動、停止控制。方案二：在程序運行的某個掃描周期按下啟動按鈕I0.0->觸發(fā)器復(fù)位（R）端和置位（S1）端的信號都為1，由于置位優(yōu)先->M0.2被置位為1->觸發(fā)器Q端輸出->Q0.1的狀態(tài)變?yōu)?，同時Q0.1的常閉觸點斷開。

如果在下一個掃描周期再按一次按鈕I0.0->觸發(fā)器復(fù)位（R）端信號為1，M0.2被復(fù)位為0->觸發(fā)器Q端停止輸出->Q0.0的狀態(tài)由0變?yōu)?且Q0.0的常閉觸點恢復(fù)為閉合狀態(tài)->系統(tǒng)停止輸出。2024/10/25邊沿檢測觸點指令6（a）上升沿檢測觸點指令（b）下降沿沿檢測觸點指令

掃描操作數(shù)的信號上升沿又稱上升沿檢測觸點指令，掃描操作數(shù)的信號下降沿又稱下降沿檢測觸點指令，兩個指令用于檢測單個變量的沿，指令上方的操作數(shù)為待檢測的變量，指令下方的操作數(shù)為上一掃描周期結(jié)果。上升沿檢測觸點指令，當(dāng)輸入信號“IN”由0變?yōu)?時，即輸入信號“IN”的上升沿，則該觸點接通一個掃描周期。下降沿檢測觸點指令，當(dāng)輸入信號“IN”由1變?yōu)?時，即輸入信號“IN”的下降沿，則該觸點接通一個掃描周期。

沿檢測觸點不能放在分支和結(jié)尾處。M_BIT用來存儲上一次掃描“IN”的結(jié)果，該存儲位只能在程序中使用一次，它的狀態(tài)不能在其他地方被改寫。只能用M、DB和FB的靜態(tài)局部變量來做存儲位，不能用I/O變量和塊的臨時局部數(shù)據(jù)來作邊沿存儲位。2024/10/25邊沿檢測線圈指令7（a）上升沿檢測線圈指令（b）下降沿沿檢測線圈指令

在信號上升沿置位操作數(shù)又稱上升沿檢測線圈指令，在信號下降沿置位操作數(shù)又稱下降沿檢測線圈指令，兩個指令用于檢測指令前的能量流結(jié)果的沿，指令上方的操作數(shù)為沿輸出，指令下方的操作數(shù)為上一周期結(jié)果，指令前后的能量流保持不變。2024/10/25邊沿檢測線圈指令8

上圖中，在程序運行時，按下外接開關(guān)使I0.0變?yōu)?，I0.0的常開觸點閉合，能量流經(jīng)線圈P和線圈N流過線圈Q0.0。在I0.0的上升沿，M0.0的常開觸點閉合一個掃描周期，使Q0.1置位輸出；在I0.0的下降沿，M0.1的常開觸點閉合一個掃描周期，使Q0.1復(fù)位，波形如下圖所示。邊沿檢測線圈指令應(yīng)用邊沿檢測線圈指令應(yīng)用的波形圖2024/10/25P_TRING指令與N_TRING指令9

在圖中，P_TRING指令掃描RLO的信號上升沿，在能量流流入CLK端的上升沿（能量流剛流進(jìn)瞬間），Q端輸出脈沖寬度為一個掃描周期的能流，使Q0.0置位，指令下方的M2.3是脈沖存儲位。N_TRING指令掃描RLO的信號下降沿，在能量流流入CLK端的下降沿（能量流剛消失瞬間），Q端輸出一個掃描周期的能流，使Q0.0復(fù)位，指令下方的M2.4是脈沖存儲位。P_TRING指令與N_TRING指令應(yīng)用2024/10/25R_TRING指令與F_TRING指令10R_TRING指令與F_TRING指令

在圖中，R_TRING是檢測信號上升沿指令，F(xiàn)_TRING是檢測信號下降沿指令，它們是函數(shù)塊，在調(diào)用時應(yīng)為它們指定背景數(shù)據(jù)塊。這兩條指令將輸入CLK端的當(dāng)前狀態(tài)與背景數(shù)據(jù)塊中的邊沿存儲位保存的上一個掃描周期的CLK的狀態(tài)進(jìn)行比較。如果指令檢測到CLK的上升沿或者下降沿，Q端會輸出一個掃描周期的脈沖。2024/10/25任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制1.項目要求三相交流異步電機點動控制原理圖

三相交流異步電機的點動控制要求:按下啟動按鈕，電機運行，松開按鈕，電機停止運行。

左圖為接觸器控制的三相交流異步電機點動控制原理圖，由主電路和控制電路兩部分組成。電機起動過程：斷路器Q1閉合，當(dāng)按下啟動按鈕SB時，交流接觸器KM線圈得電，其主觸點閉合，電機M起動運行；當(dāng)松開按鈕SB時，交流接觸器KM線圈失電，其主觸點斷開，電機M停止運行。

本任務(wù)要求使用S7-1200PLC代替圖中的控制電路部分實現(xiàn)三相交流異步電機的點動運行。使用S7-1200PLC實現(xiàn)三相交流異步電機的點動控制運行。2.項目分析2024/10/25任務(wù)實施根據(jù)本項目任務(wù)分析，SB為點動按鈕，通過PLC輸出控制KM線圈的得電和失電控制電機的啟停。由于交流接觸器線圈需交流220V供電，因此本項目選擇繼電器輸出類型的PLC，且系統(tǒng)只有點動一個輸入點和一個KM輸出點，根據(jù)以上分析，西門子S7-1200系列中CPU1211CDC/DC/RLY、CPU1211CAC/DC/RLY、CPU1212CAC/DCRLY、CPU1212CDC/DC/RLY等PLC從I/O點數(shù)和輸出類型兩方面都可以滿足本項目控制要求。本項目PLC選型為：CPU1211CDC/DC/RLY，訂貨號6ES7-211-1HE40-0XB0。主要設(shè)備清單如表所示。序號名稱型號與規(guī)格單位數(shù)量備注1三相交流異步電機YS801260W臺1可根據(jù)實際情況選擇電機2交流接觸器CJX2-1210個1

3PLC西門子S7-12001211CDC/DC/RLY臺1可根據(jù)實際情況選擇繼電器輸出型PLC?！?.控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制2024/10/252.I/O地址分配輸入信號輸出信號輸入元件作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB點動按鈕I0.0KM電機接觸器Q0.0任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制2024/10/253.系統(tǒng)接線圖

基于PLC的三相交流異步電機點動控制如圖所示，左圖為主電路，右圖為控制電路任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制2024/10/254.PLC程序設(shè)計（1）變量定義。變量表如圖所示任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制2024/10/254.PLC程序設(shè)計（2）程序設(shè)計。梯形圖如圖所示。任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制2024/10/25任務(wù)一

基于PLC的三相交流異步電機點動運行控制5.控制系統(tǒng)調(diào)試

按控制原理圖完成控制系統(tǒng)的安裝接線，合上開關(guān)Q1，同時使PLC處于運行狀態(tài)，按住按鈕SB->I0.0的狀態(tài)由0變?yōu)?->I0.0的常開觸點閉合->輸出線圈Q0.0得電輸出→接觸器KM線圈得電→接觸器主觸點閉合→三相交流異步電機得電運行。

松開按鈕SB→I0.0的狀態(tài)由1變?yōu)?→I0.0恢復(fù)為常開狀態(tài)→輸出線圈Q0.0失電→接觸器線圈失電→接觸器主觸點斷開→三相交流異步電機失電停止運行。2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制1.項目要求使用S7-1200PLC實現(xiàn)三相交流異步電機的連續(xù)運行控制。2.項目分析

三相交流異步電機連續(xù)運行控制要求:按下啟動按鈕，電機運行，松開按鈕，電機停止運行。

圖為接觸器控制的三相交流異步電機連續(xù)運行控制原理圖，由主電路和控制電路組成。電機起動過程：合上斷路器Q1，按下啟動按鈕SB1，接觸器KM線圈得電，其主觸點閉合，電機起動，同時與SB1并聯(lián)的接觸器KM常開輔助觸點閉合形成自鎖，電機連續(xù)運行；按下停止按鈕SB0，接觸器KM線圈失電，其主觸點和常開輔助觸點復(fù)位斷開，電機停止運行。電機在運行過程中，如果電機過載，熱繼電器FR的常閉觸點斷開，電機停止運行。2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制1.控制系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)本項目任務(wù)分析，SB0為停止按鈕，SB1為啟動按鈕，通過PLC輸出控制KM線圈的得電和失電控制電機的啟停。由于交流接觸器線圈需交流220V供電，因此本項目選擇繼電器輸出類型的PLC，且系統(tǒng)有啟動、停止、過載保護(hù)3個輸入點和一個KM輸出點，因此S7-1200系列中CPU為1211C的PLC可以滿足本項目控制要求，PLC選型為：CPU1211CDC/DC/RLY，訂貨號6ES7-211-1HE40-0XB0。設(shè)備清單同任務(wù)一。2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制2.I/O地址分配輸入信號輸出信號輸入元件作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB0停止按鈕I0.0KM電機接觸器Q0.0SB1啟動按鈕I0.1

FR過載保護(hù)I0.2

2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制3.系統(tǒng)接線圖基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制原理圖

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制原理圖如圖所示，左圖為主電路，右圖為控制電路。2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制4.PLC程序設(shè)計（1）變量定義。變量表如圖所示基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)控制變量表2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制4.PLC程序設(shè)計（2）程序設(shè)計。梯形圖如圖所示?；赑LC的三相交流異步電機連續(xù)控制程序2024/10/25任務(wù)二

基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制5.控制系統(tǒng)調(diào)試按控制原理圖完成控制系統(tǒng)的安裝接線，合上開關(guān)Q1，同時使PLC處于運行狀態(tài)，按下按鈕SB1→I0.1的狀態(tài)由0變?yōu)?→I0.1的常開觸點閉合→輸出線圈Q0.0得電輸出，同時Q0.0的常開觸點閉合形成自鎖→接觸器KM線圈得電→接觸器主觸點閉合→三相交流異步電機得電運行。

按下停止SB0→I0.0的狀態(tài)由1變?yōu)?→I0.0的常閉觸點斷開→輸出線圈Q0.0失電，同時Q0.0的常開觸點恢復(fù)為0狀態(tài)→接觸器線圈失電→接觸器主觸點斷開→三相交流異步電機失電停止運行。

系統(tǒng)運行過程中，如果發(fā)生過載情況，F(xiàn)R閉合→I0.3的狀態(tài)由1變?yōu)?→I0.3的常閉觸點斷開→輸出線圈Q0.0失電，同時Q0.0的常開觸點恢復(fù)為0狀態(tài)→接觸器線圈失電→接觸器主觸點斷開→三相交流異步電機失電停止運行2024/10/25項目拓展一PLC輸入元件常閉接法

在任務(wù)二的控制系統(tǒng)原理圖中，停止按鈕和過載保護(hù)均采用常開接法，實際上也可以采用常閉接法，PLC控制程序要相應(yīng)變化即可。1.控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計同任務(wù)二。2.I/O地址分配I/O地址分配同任務(wù)二。2024/10/25項目拓展一PLC輸入元件常閉接法3.系統(tǒng)接線圖基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制原理圖2024/10/25項目拓展一PLC輸入元件常閉接法4.PLC程序設(shè)計（1）變量定義，同任務(wù)二。（2）程序設(shè)計，如圖所示。

在控制系統(tǒng)原理圖中，停止按鈕和過載保護(hù)均采用常閉接法，因此程序中I0.0和I0.2必須用常開觸點。2024/10/25項目拓展二

晶體管輸出型PLC驅(qū)動交流負(fù)載

在任務(wù)二中，選擇了繼電器輸出類型的PLC，但是實際工作中，如果沒有繼電器輸出類型的PLC，只有晶體管輸出類型的PLC，又如何驅(qū)動交流負(fù)載呢？其實很簡單，只需通過中間繼電器過渡，然后再用轉(zhuǎn)換電路即可，也就是將中間繼電器的常開觸點串聯(lián)到交流接觸器的線圈回路。在實際工程應(yīng)用中，大多數(shù)會采用中間繼電器過渡，可以將PLC與強電進(jìn)行隔離，起到保護(hù)PLC的目的。2024/10/25項目拓展二

晶體管輸出型PLC驅(qū)動交流負(fù)載1.控制系統(tǒng)設(shè)計

本項目可選擇晶體管輸出類型PLC，S7-1200系列中CPU1211CDC/DC/DC符滿足項目要求，訂貨號為6ES7-211-1AE40-0XB0。輸入信號輸出信號輸入元件作用輸入繼電器輸出元件作用輸出繼電器SB0停止按鈕I0.0KM電機接觸器Q0.0SB1啟動按鈕I0.1

FR過載保護(hù)I0.2

2.I/O地址分配I/O地址分配如表所示。2024/10/25項目拓展二

晶體管輸出型PLC驅(qū)動交流負(fù)載3.系統(tǒng)接線圖基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)運行控制原理圖2024/10/25項目拓展二

晶體管輸出型PLC驅(qū)動交流負(fù)載4.PLC程序設(shè)計（1）變量定義。變量表如圖3-26所示。基于PLC的三相交流異步電機連續(xù)控制變量表2024/10/25項目拓展二

晶體管輸出型PLC驅(qū)動交流負(fù)載4.PLC程序設(shè)計程序段1：啟保停程序段2：（2）程序設(shè)計。梯形圖如圖所示。2024/10/25

西門子S7-1200系列PLC中，在CPU屬性中可以設(shè)置系統(tǒng)存儲器和系統(tǒng)時鐘存儲器，并可以修改系統(tǒng)和時鐘存儲器的字節(jié)地址。通過“設(shè)備組態(tài)”→“屬性”→“常規(guī)”→“系統(tǒng)和時鐘存儲器”，可以進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)的系統(tǒng)存儲器為MB1，時鐘存儲器為MB0。一、知識講座：系統(tǒng)和時鐘存儲器拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計2024/10/25一、知識講座：系統(tǒng)和時鐘存儲器拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)存儲器字節(jié)提供了四個位，用戶可以通過相應(yīng)變量名稱引用這個四個位。首次掃描（FirstScan）M1.0：在啟動組織塊（OB）完成后的第一個掃描周期內(nèi)，該為置位為1，之后的掃描周期復(fù)位為0（也就是從第二個掃描周期開始，該位復(fù)位為0）。診斷狀態(tài)已更改（DiagStatusUpdate）M1.1：在診斷事件之后的一個掃描周期內(nèi)，該位置位為1。由于直到首次程序循環(huán)組織塊執(zhí)行完后CPU才能置位該位，因此在啟動OB和程序循環(huán)OB首次執(zhí)行完成后才能判斷是否發(fā)生診斷更改。始終為1（AlwaysTRUE）M1.2：該位始終為1。始終為0（AlwaysFALSE）M1.3：該位始終為0。2024/10/25一、知識講座：系統(tǒng)和時鐘存儲器拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計時鐘存儲器的每一個位都可以生成不同頻率的時鐘方波，被組態(tài)為時鐘存儲器中的8個位提供了8中不同頻率的方波，可以在用戶程序中用于周期性觸發(fā)動作，每一位對應(yīng)的頻率位號76543210周期（S）21.610.80.50.40.20.1頻率（Hz）0.50.62511.2522.55102024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計二、控制要求設(shè)計一個PLC控制的四路搶答器控制系統(tǒng)，SB1-SB4分別為4個選手的搶答器按鈕，SB0為出題按鈕，SB5為復(fù)位按鈕。當(dāng)主持人按下出題按鈕SB0后，出題指示燈以1HZ的頻率閃爍，指示燈閃爍后方可搶答。此后任何時刻第一個按下?lián)尨鸢粹o，搶答成功，數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的數(shù)字1～4，出題指示燈滅，此時其他選手再按按鈕，搶答無效。答題結(jié)束后，主持人按下復(fù)位按鈕SB5，數(shù)碼管滅，準(zhǔn)備下一輪的搶答。2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計1.控制系統(tǒng)設(shè)計本項目采用觸摸屏界面模擬搶答器控制系統(tǒng)，因此PLC選用CPU1214DC/DC/RLY,訂貨號為6ES7214-1HG40-0XB0；觸摸屏選用MCGS,型號為：TPC1061Ti

；采用以太網(wǎng)通訊方式。2.地址分配輸入信號輸出信號輸入元件地址作用輸出元件地址作用SB0I0.0出題按鈕AQ0.0數(shù)碼管A段SB1I0.11號搶答按鈕BQ0.1數(shù)碼管B段SB2I0.22號搶答按鈕CQ0.2數(shù)碼管C段SB3I0.33號搶答按鈕DQ0.3數(shù)碼管D段SB4I0.44號搶答按鈕EQ0.4數(shù)碼管E段SB5I0.5復(fù)位按鈕FQ0.5數(shù)碼管F段

GQ0.6數(shù)碼管G段

HQ0.7出題指示燈

2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計2.地址分配在本項目程序編寫中，需要定義部分中間變量，位存儲區(qū)的分配如下表所示。地址標(biāo)志符號作用M2.0F0出題標(biāo)志位M2.1F11號搶答標(biāo)志位M2.2F22號搶答標(biāo)志位M2.3F33號搶答標(biāo)志位M2.4F44號搶答標(biāo)志位2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計3.數(shù)碼管及真值表數(shù)碼管用來顯示搶答選手編號，數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)如圖所示，通過A～G七段數(shù)碼管的亮滅組合顯示相應(yīng)數(shù)字，因此需要對選手編號進(jìn)行譯碼，M2.1～M2.4為4位選手搶答的標(biāo)志位分別與I0.1、I0.2、I0.3、I0.4對應(yīng)。數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)

2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計3.數(shù)碼管及真值表數(shù)碼管地址1（M2.1）2（M2.2）3（M2.3）4（M2.4）Q0.0(A)0110Q0.1(B)1111Q0.2(C)1011Q0.3(D)0110Q0.4(E)0100Q0.5(F)0001Q0.6(G)0111數(shù)碼管譯碼真值表

真值表達(dá)式：Q0.0=M2.2+M2.3Q0.1=M2.1+M2.2+M2.3+M2.4Q0.2=M2.1+M2.3+M2.4Q0.3=M2.2+M2.3Q0.4=M2.2Q0.5=M2.4Q0.6=M2.2+M2.3+M2.42024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計4.設(shè)備組態(tài)1）組態(tài)系統(tǒng)和時鐘存儲器2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計4.設(shè)備組態(tài)2）連接機制組態(tài)雙擊PLC_1中的“設(shè)備組態(tài)”→“屬性”→“常規(guī)”→“防護(hù)與安全”→“連接機制”→勾選“允許來自遠(yuǎn)程對象的PUT/GET通信訪問”。2024/10/25拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計5.變量定義四路搶答器程序總體結(jié)構(gòu)拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段1：系統(tǒng)復(fù)位程序段2：主持人出題拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段3：出題指示燈控制程序段4：1號選手搶答拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段5：2號選手搶答程序段6：3號選手搶答拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段7：4號選手搶答程序段8：數(shù)碼管A段顯示控制拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段9：數(shù)碼管B段顯示控制拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段10：數(shù)碼管C段顯示控制拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段11：數(shù)碼管D段顯示控制程序段12：數(shù)碼管E段顯示控制拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計6.程序設(shè)計程序段13：數(shù)碼管F段顯示控制程序段14：數(shù)碼管G段顯示控制拓展三四路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計5.搶答器控制系統(tǒng)界面設(shè)計項目四三相異步電機正反控制、降壓啟動控制掌握S7-1200定時器指令格式、數(shù)據(jù)類型，定時器的基本應(yīng)用掌握比較操作指令的格式及應(yīng)用掌握簡單程序設(shè)計的基本方法一學(xué)習(xí)目標(biāo)2024/10/254.1定時器指令S7-1200CPU的定時器指令采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，定時器的數(shù)據(jù)類型為IEC_TIMER,數(shù)據(jù)長度為16個字節(jié)。使用定時器需要制定相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊來存儲定時器指令的數(shù)據(jù)，在博圖軟件中插入定時器指令時，系統(tǒng)會自動分配并創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊（DB），用戶程序中可以使用定時器的數(shù)量僅受CPU存儲容量的限制。

S7-1200CPU包含4中定時器：脈沖定時器（TP）、接通延時定時器（TON）、關(guān)斷延時定時器（TOF）、時間累加器（TONR）。2024/10/25

名稱數(shù)據(jù)類型說明輸入INBool信號輸入端，TP、TON、TONR：1=啟用定時器，0=禁用定時器；TOF：0=啟動定時器，1=禁用定時器。PT（PresetTime）Time預(yù)設(shè)時間值，最大定時時間為T#24D20H31M23S647MSRBool復(fù)位信號端，僅出現(xiàn)在TONR定時器中。輸出QBool位輸出端ET(ElapsedTime)Time當(dāng)前時間值4.1定時器指令2024/10/25

脈沖定時器（TP）的指令名稱為“生成脈沖”，可生成具有預(yù)設(shè)寬度時間的脈沖。在IN端輸入信號的上升沿啟動脈沖定時器，Q端立即輸出，狀態(tài)由0變?yōu)?。定時器啟動之后，當(dāng)前時間ET從0ms開始不斷增加，達(dá)到PT預(yù)設(shè)值的時間時，Q端的輸出狀態(tài)由1變?yōu)?，停止輸出。1.脈沖定時器

當(dāng)ET<PT時，IN的狀態(tài)改變不影響Q的輸出狀態(tài)和ET的計時。當(dāng)ET=PT時，ET立即停止計時，如果IN的狀態(tài)為0，