西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用課件：可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1基于TIA博圖軟件的工程項(xiàng)目創(chuàng)建8.2PLC輸入輸出模塊的接線8.3PLC應(yīng)用的典型環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧8.4《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)8.1《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的被控對(duì)象來(lái)說(shuō)，電氣控制的目的是在滿足其生產(chǎn)工藝要求的情況下，最大限度地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。為達(dá)到此目的在可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）最大限度的滿足被控對(duì)象的要求；（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用及維護(hù)方便；（3）保證系統(tǒng)的安全可靠；（4）考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的要求，在選型時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：

（1）分析控制對(duì)象，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，這是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。應(yīng)用可編程控制器，首先要詳細(xì)分析被控對(duì)象，控制過(guò)程與要求，熟悉工藝流程后列寫出控制系統(tǒng)的所有功能和指標(biāo)要求，如果控制對(duì)象的工業(yè)環(huán)境較差，而安全性、可靠性要求特別高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入輸出量以開(kāi)關(guān)量為多，在這種情況下，用常規(guī)繼電器和接觸器難以實(shí)現(xiàn)要求，用可編程控制器進(jìn)行控制是合適的?？刂茖?duì)象確定后，可編程控制器的控制范圍還要進(jìn)一步明確。一般而言，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測(cè)量的參數(shù)，用人工進(jìn)行控制工作量大、操作復(fù)雜、容易出錯(cuò)的或者操作過(guò)于頻繁、人工操作不容易滿足工藝要求的，往往由PLC控制?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）選定PLC的型號(hào)，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置。

PLC機(jī)型選擇的基本原則應(yīng)是在滿足功能要求的情況下，主要考慮結(jié)構(gòu)、功能、統(tǒng)一性和在線編程要求等幾個(gè)方面。在結(jié)構(gòu)方面對(duì)于工藝過(guò)程比較固定，環(huán)境條件較好的場(chǎng)合，一般維修量較小，可選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC。其他情況可選用模塊式的PLC。功能方面對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制的工程項(xiàng)目，對(duì)其控制速度無(wú)須考慮，一般的低檔機(jī)型就可以滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量為主，帶少量模擬量控制的工程項(xiàng)目，可選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)型。而對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求高的工程項(xiàng)目，可視控制規(guī)模及其復(fù)雜程度，選用中檔或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全PLC的分步式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等方面。為了實(shí)現(xiàn)資源共享，采用同一機(jī)型的PLC配置，配以上位機(jī)后，可把控制各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的多臺(tái)PLC連成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，相互通信，集中管理。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（3）選擇所需的輸入/輸出模塊，編制PLC的輸入/輸出分配表和輸入/輸出端子接線圖。

可編程控制器輸入模塊的任務(wù)是檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高電平信號(hào)并轉(zhuǎn)換為機(jī)器內(nèi)部電平信號(hào)，模塊類型分為直流5V、12V、24V、60V、68V幾種，交流115V和220V兩種。由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的遠(yuǎn)近程度選擇電壓的大小。一般5V、12V、24V屬于低電平，傳輸距離不宜太遠(yuǎn)，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備應(yīng)該選用較高電壓的模塊比較可靠。另外，高密度的輸入模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般而言，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)60％。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須考慮接通電平與關(guān)斷電平之差即門檻電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離越遠(yuǎn)?？删幊炭刂破鬏敵瞿K的任務(wù)是將機(jī)器內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為外部過(guò)程的控制信號(hào)。輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的電流累計(jì)值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值，輸出模塊的電流值必須大于負(fù)載電流的額定值。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（4）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求編寫程序規(guī)格要求說(shuō)明書、電氣控制要求說(shuō)明書，再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)外圍電氣控制線路。

程序規(guī)格說(shuō)明書應(yīng)該包括技術(shù)要求和編制依據(jù)等方面的內(nèi)容。例如程序模塊功能要求；控制對(duì)象及其動(dòng)作時(shí)序；精確度要求；響應(yīng)速度要求；輸入裝置；輸入條件；輸出條件；接口條件；輸入模塊和輸出模塊接口；I/O分配表等內(nèi)容。根據(jù)PLC控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝條件要求，在程序規(guī)格說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，使用相應(yīng)的編程語(yǔ)言指令，編制實(shí)際應(yīng)用程序的過(guò)程即是程序設(shè)計(jì)?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（5）設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜等外圍控制線路，選擇所需的電器元件。

根據(jù)實(shí)際的控制系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)配套適用的操作臺(tái)和電氣柜，并且按照系統(tǒng)要求選擇所需的電器元件。（6）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和操作使用說(shuō)明書。

設(shè)計(jì)說(shuō)明書是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的綜合說(shuō)明，一般包括設(shè)計(jì)的依據(jù)、基本結(jié)構(gòu)、各個(gè)功能單元的分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來(lái)源和運(yùn)算過(guò)程、程序調(diào)試情況等內(nèi)容。操作使用說(shuō)明書主要是提供給使用者和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員使用的。一般包括操作規(guī)范、步驟及常見(jiàn)故障問(wèn)題。

根據(jù)具體控制對(duì)象，上述內(nèi)容可適當(dāng)調(diào)整。8.1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

由于PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式與一般微機(jī)和繼電器相比各有特點(diǎn)，所以其設(shè)計(jì)的步驟也不盡相同，圖8-1所示為基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，具體設(shè)計(jì)步驟如圖8-1所示。（1）詳細(xì)了解被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝過(guò)程，分析控制要求。（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備。（3）選擇PLC類型，功能模塊模塊選型。（4）硬件配置，分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。（5）PLC軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行外圍電氣線路設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。（6）統(tǒng)調(diào)試，固化程序，交付使用?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-1基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

由圖8-1可見(jiàn)，基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含兩個(gè)重要分支：

A：基于TAI博圖軟件的PLC環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

其主要內(nèi)容包括編寫程序規(guī)格說(shuō)明書（設(shè)計(jì)流程圖等）、PLC硬件配置、程序設(shè)計(jì)、通信問(wèn)題、調(diào)試等，主要具體步驟如下。

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繪制程序流程圖。

?

創(chuàng)建項(xiàng)目和硬件。

?

創(chuàng)建程序。

?

組態(tài)可視化。

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仿真、調(diào)試、驗(yàn)收。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

B：電氣控制線路的設(shè)計(jì)。

其主要內(nèi)容包括編寫電氣控制要求說(shuō)明書（動(dòng)作要求及工藝過(guò)程等）、控制臺(tái)設(shè)計(jì)、電氣控制柜設(shè)計(jì)、邏輯線路以及必要的保護(hù)設(shè)計(jì)等，主要具體步驟如下。

?

繪制程序流程圖。

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設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，計(jì)算主要技術(shù)參數(shù)。

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設(shè)計(jì)電氣元件布置圖、電氣安裝接線圖。

?

設(shè)計(jì)控制臺(tái)、電器柜（箱）等非標(biāo)準(zhǔn)元件。

?

調(diào)試、驗(yàn)收。

最后，將PLC環(huán)節(jié)與電氣控制線路聯(lián)機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)整體調(diào)試，在功能滿足要求的前提下，進(jìn)一步完善細(xì)節(jié)，編寫總體設(shè)計(jì)和維護(hù)說(shuō)明書，固化軟件。基于TIA博圖軟件的工程項(xiàng)目創(chuàng)建8.2《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

在使用TIAPortal時(shí)，以下功能在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化解決方案期間提供高效支持。

?使用統(tǒng)一操作概念的集成工程組態(tài)，過(guò)程自動(dòng)化和過(guò)程可視化“齊頭并進(jìn)”。

?通過(guò)功能強(qiáng)大的編輯器和通用符號(hào)實(shí)現(xiàn)一致的集中數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)一旦創(chuàng)建，就在所有編輯器中都可用。更改及糾正內(nèi)容將自動(dòng)應(yīng)用和更新到整個(gè)項(xiàng)目中。

?完整的庫(kù)概念，可以反復(fù)使用現(xiàn)成的指令及項(xiàng)目的現(xiàn)有部分。

?多種編程語(yǔ)言，可以使用五種不同的編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化任務(wù)。下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的工程項(xiàng)目為例，逐步展開(kāi)介紹，使得對(duì)TIAPortalV16和S7-1500如何實(shí)施一個(gè)項(xiàng)目可以一目了然。

《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

1.功能介紹

通過(guò)S7-1500實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)化工程師廣為熟悉的“電機(jī)啟停控制”邏輯。

2.軟硬件描述

《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.1工程項(xiàng)目案例介紹項(xiàng)目描述訂貨號(hào)數(shù)量編程軟件TIAPortalV166ES7823-0AA00-1AA01CPU1516-3PN/DP6ES7516-3AN00-0AB01開(kāi)關(guān)量輸入模塊DI16x24VDCHF6ES7521-1BH00-0AB01開(kāi)關(guān)量輸出模塊DQ16x24VDC/0.5AST6ES7522-1BH00-0AB01存儲(chǔ)卡12MB6ES7954-8LE01-0AA01安裝導(dǎo)軌480mm6ES7590-1AE80-0AA01前連接器螺釘型端子6ES7592-1AM00-0XB0224VDC電源SITOP24VDC/2.5A可以選擇PM及其它支持ELV的開(kāi)關(guān)電源1注：實(shí)例項(xiàng)目中的選型僅供參考，用戶務(wù)必根據(jù)實(shí)際要求選型。表8-1軟硬件列表

3.

所使用的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)采用Windows10專業(yè)版。

4.

IO地址分配

由于TIAPortal是基于符號(hào)的編程方式，在硬件清單確認(rèn)后可事先為所有信號(hào)定義好所用通道及編程中使用的符號(hào)。

5.

軟件安裝

安裝TIAPortalV16過(guò)程可參考本書2.3.2節(jié)的相關(guān)介紹。如果暫時(shí)沒(méi)有PLC實(shí)物，可以使用博途PLCSIM仿真軟件替代PLC實(shí)物，完成硬件配置、程序下載、監(jiān)控等操作，仿真軟件安裝過(guò)程可參考本書2.3.3節(jié)的相關(guān)介紹?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

硬件安裝過(guò)程示意如圖8-2所示。在安裝時(shí)如圖所示按圖號(hào)順序安裝，總結(jié)一句話就是：先導(dǎo)軌，模塊先左后右裝，U型連接器勿忘模塊間。更多的安裝指導(dǎo)可參考相關(guān)系統(tǒng)手冊(cè)。

各模塊電源的接線應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)備說(shuō)明書的要求，包括連接方式、導(dǎo)線規(guī)格、導(dǎo)線顏色等。如圖8-3所示，需要注意的是這里“停止”按鈕使用的是“常開(kāi)”按鈕而非傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)中使用的“常閉”按鈕，所以在后續(xù)的控制程序中應(yīng)該使用“常閉”觸頭與之對(duì)應(yīng)?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.2硬件安裝與接線《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-3電源、按鈕接線示意圖圖8-2硬件安裝示意圖

項(xiàng)目編輯按照以下步驟進(jìn)行操作。

1.

雙擊桌面上的圖標(biāo)，打開(kāi)TIAPortalV16軟件。2.在歡迎界面中，我們點(diǎn)擊“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，填寫項(xiàng)目名稱（如“電動(dòng)機(jī)啟、?？刂啤保┎⑦x擇存放路徑后，請(qǐng)點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕，如圖8-4所示。3.項(xiàng)目成功創(chuàng)建后，我們點(diǎn)擊左下角的“項(xiàng)目視圖”轉(zhuǎn)到編輯界面，如圖8-5所示。4.點(diǎn)擊項(xiàng)目名稱左邊的小箭頭展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)，雙擊“添加新設(shè)備”，如圖8-6所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.3項(xiàng)目編輯《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.

2.

圖8-5轉(zhuǎn)“項(xiàng)目視圖”圖8-4創(chuàng)建新項(xiàng)目界面《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-6“添加新設(shè)備”界面

5.

接下來(lái)我們先插入一個(gè)CPU1516-3PN/DP：請(qǐng)依次點(diǎn)擊“控制器”→“SIMATICS7-1500”→“CPU”→“CPU1516-3PN/DP”左側(cè)的小箭頭展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)，然后選擇PLC訂貨號(hào)“6ES7516-3AN00-0BA0”，最后點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕插入，如圖8-7所示。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-7

插入CPU1516-3PN/DP①③⑤②④⑥

6.

成功插入PLC后，TIAPortalV16軟件會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到設(shè)備視圖。首先，添加電源模塊：在“設(shè)備視圖”右側(cè)的產(chǎn)品目錄中，依次點(diǎn)擊“PS”→“PS25W24VDC”左側(cè)的小箭頭展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)中訂貨號(hào)“6ES7505-0KA00-0AB0”，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將PS模塊拖拽到0號(hào)槽位上，松開(kāi)鼠標(biāo)，如圖8-8所示。7.接下來(lái)在主機(jī)架上插入一個(gè)16通道的數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊。在“設(shè)備視圖”右側(cè)的產(chǎn)品目錄中，依次點(diǎn)擊“DQ”→“DQ16*24VDC/0.5AST”左側(cè)的小箭頭展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)中訂貨號(hào)“6ES7522-1BH00-0AB0”，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將DQ模塊拖拽到2號(hào)槽位上，松開(kāi)鼠標(biāo)，如圖8-9所示。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-9

插入一個(gè)16通道的數(shù)字量輸出擴(kuò)展模塊圖8-8

插入系統(tǒng)電源PS模塊①③②①③②

8.

再插入一個(gè)16通道的數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊。在“設(shè)備視圖”右側(cè)的產(chǎn)品目錄中，依次點(diǎn)擊“DI”→“DI16*24VDCHF”左側(cè)的小箭頭展開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)中訂貨號(hào)“6ES7521-1BH00-0AB0”，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將DI模塊拖拽到3號(hào)槽位上，松開(kāi)鼠標(biāo)，如圖8-10所示。9.設(shè)備組態(tài)至此已經(jīng)完成，在項(xiàng)目視圖右方的“設(shè)備概覽”中，展寬“設(shè)備概覽”視窗，可以查看到系統(tǒng)默認(rèn)分配的輸出和輸入地址為QB0~QB1與IB0~IB1，如圖8-11所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》①③②圖8-10插入一個(gè)16通道的數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊圖8-11

“設(shè)備概覽”視窗

10.

編寫變量表，為了提高程序的可讀性，我們需要對(duì)I/Q地址起一些符號(hào)名。操作步驟如下：（1）擊項(xiàng)目樹(shù)中的“顯示所有變量”，如圖8-12所示；（2）在“PLC變量”視窗中，我們定義地址I0.0的名稱是“啟動(dòng)按鈕”，地址I0.1的名稱是“停止按鈕”，地址Q0.0的名稱是“電機(jī)驅(qū)動(dòng)”，如圖8-13所示。

11.

接下來(lái)進(jìn)入編程環(huán)節(jié)。依次點(diǎn)擊軟件界面左側(cè)的項(xiàng)目樹(shù)中的“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”→“程序塊”左側(cè)的小箭頭展開(kāi)結(jié)構(gòu)，再雙擊“Main[OB1]”打開(kāi)主程序，如圖8-14所示。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》③②①圖8-14

“編程塊”視窗圖8-12

“顯示所有變量”選項(xiàng)圖8-13

定義變量④②①③

12.

現(xiàn)在開(kāi)始編輯一個(gè)具有自鎖功能（即電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)控制）的電動(dòng)機(jī)啟停程序。輸入點(diǎn)I0.0用于啟動(dòng)電機(jī)，I0.1用于停止電機(jī)，電動(dòng)機(jī)啟停由輸出點(diǎn)Q0.0控制接觸器的線圈，接觸器的主觸頭控制電動(dòng)機(jī)電源通斷以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟?？刂?，下面是具體步驟。

（1）從指令收藏夾中用鼠標(biāo)左擊選中常開(kāi)觸點(diǎn)，按住鼠標(biāo)左鍵不放將其拖拽到綠色方點(diǎn)處，如圖8-15所示；

（2）重復(fù)上述操作，在已插入的常開(kāi)觸點(diǎn)下方再插入一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，如圖8-16所示；《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（3）選中下面的常開(kāi)觸點(diǎn)右側(cè)的雙箭頭，點(diǎn)擊收藏夾中的向上箭頭，連接能流，如圖8-17所示；

（4）同理用拖拽的方法，在能流結(jié)合點(diǎn)后面再添加一個(gè)“常閉”觸點(diǎn)和“輸出”線圈，如圖8-18和圖8-19所示；

（5）接下來(lái)我們?yōu)檫壿嬛噶钐顚懙刂罚簡(jiǎn)螕糁噶钌戏降?，依次輸入地址I0.0，I0.1，Q0.0和Q0.0，如圖8-20所示。所有地址都填寫好后的效果如圖8-21所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-16添加另一個(gè)“常開(kāi)”觸點(diǎn)圖8-15添加一個(gè)“常開(kāi)”觸點(diǎn)②①《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-17

并聯(lián)兩個(gè)“常開(kāi)”觸點(diǎn)圖8-18

串聯(lián)一個(gè)“常閉”觸點(diǎn)《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-21完成地址填寫后的效果圖8-20填寫指令地址圖8-19串聯(lián)一個(gè)“輸出”線圈

要對(duì)S7-1500進(jìn)行項(xiàng)目下載，首先要設(shè)置電腦網(wǎng)卡的IP地址，然后才能進(jìn)行下載操作。如果采用博途PLCSIM仿真軟件進(jìn)行仿真，該步驟可省略。

1.

設(shè)置電腦網(wǎng)卡IP地址

由于在之前的項(xiàng)目組態(tài)中，CPU1516-3PN/DP的“PROFNET接口_1”的默認(rèn)的IP地址是，因此我們要將電腦網(wǎng)卡的IP地址設(shè)為，具體步驟如下。

（1）打開(kāi)Windows10操作系統(tǒng)的“控制面板”→“網(wǎng)絡(luò)和Internet”→“網(wǎng)絡(luò)和共享中心”→“改變適配器設(shè)置”→“以太網(wǎng)”→選擇“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”的“屬性”選項(xiàng)，如圖8-22所示；

（2）在彈出窗口中我們選擇“使用下面IP地址”，填寫IP地址為:，子網(wǎng)掩碼為：。之后我們依次點(diǎn)擊“確定”按鈕確認(rèn)和關(guān)閉窗口，如圖8-23所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.4項(xiàng)目下載《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-22“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”屬性選項(xiàng)圖8-23

“Internet協(xié)議版本4（TCP/IPv4）”屬性②①①②③

2.

TIAPortalV16軟件中的下載操作

（1）先選中項(xiàng)目樹(shù)中的“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”，然后點(diǎn)擊“在線”下拉菜單中的“擴(kuò)展的下載到設(shè)備（X）….”，如圖8-24所示。

（2）在“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”窗口中：

①選擇“PG/PC接口類型”為“PN/IE”；

②選擇“PG/PC接口”為“Intel（R）EthernetConnectionI218-V”；

③選擇“接口/子網(wǎng)的連接”為“插槽“1×1”處的方向”如圖8-25所示，點(diǎn)擊“開(kāi)始搜索（S）”按鈕，如果CPU1516-3PN/DP沒(méi)有出現(xiàn)在“選擇目標(biāo)設(shè)備”窗口中，再勾選“顯示所有兼容的設(shè)備”，繼續(xù)點(diǎn)擊“開(kāi)始搜索（S）”按鈕。

CPU1516-3PN/DP出現(xiàn)在“選擇目標(biāo)設(shè)備”窗口中后，我們就可以直接點(diǎn)擊“下載”按鈕執(zhí)行下載了，如圖8-26所示。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-26下載界面果圖8-25下載界面圖8-24“擴(kuò)展的下載到設(shè)備（X）….”選項(xiàng)界面①②③①②③①②（1）將PLC的模式開(kāi)關(guān)設(shè)置為RUN（或者開(kāi)啟仿真軟件），如圖8-27所示。（2）按下連接在輸入點(diǎn)I0.0上的按鈕，即可看到輸出點(diǎn)Q0.0點(diǎn)亮了。（3）按下連接在輸入點(diǎn)I0.1上的按鈕，即可看到輸出點(diǎn)Q0.0熄滅了。

至此，表明程序和PLC運(yùn)行一切正常?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.5項(xiàng)目調(diào)試a）PLC的模式開(kāi)關(guān)設(shè)置為RUNb)開(kāi)啟仿真軟件圖8-27運(yùn)行PLC或開(kāi)啟仿真軟件

1.監(jiān)控變量狀態(tài)

利用監(jiān)控表可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控變量的功能，具體可以通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：

（1）在項(xiàng)目樹(shù)欄中依次打開(kāi)“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”→“監(jiān)控與強(qiáng)制表”→“添加新監(jiān)控表”，如圖8-28所示。

（2）在新建的監(jiān)控表中輸入我們想監(jiān)控的變量，如圖8-29所示。接下來(lái)點(diǎn)擊監(jiān)控按鈕

。

（3）正常監(jiān)控后就可以在監(jiān)視值中看到相應(yīng)的數(shù)值，如圖8-30所示，是啟動(dòng)按鈕未按下時(shí)的狀態(tài)，圖8-31所示為按下啟動(dòng)按鈕時(shí)的狀態(tài)。

如果僅僅是想監(jiān)視變量的狀態(tài)，利用變量表也可以實(shí)現(xiàn)類似的效果，如圖8-32所示，在線監(jiān)控后如圖8-33所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.6監(jiān)視程序運(yùn)行《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-30啟動(dòng)按鈕未按下時(shí)的狀態(tài)圖8-29在新建的監(jiān)控表中輸入監(jiān)控變量圖8-28添加新監(jiān)控表①②③①②《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-33在線監(jiān)控圖8-32變量表圖8-31按下啟動(dòng)按鈕時(shí)的狀態(tài)①②③

2.程序監(jiān)控狀態(tài)

通過(guò)監(jiān)控程序的運(yùn)行狀態(tài)，可以幫助我們進(jìn)一步判斷程序的執(zhí)行情況，具體步驟如下。

（1）在項(xiàng)目樹(shù)欄中依次打開(kāi)“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”→“程序塊”→“Main[OB1]”，如圖8-34所示，點(diǎn)擊軟件上部的監(jiān)控按鈕

。

（2）當(dāng)啟動(dòng)按鈕I0.0未按下時(shí)，程序顯示如圖8-35所示，藍(lán)色虛線表示能流未導(dǎo)通。

（3）啟動(dòng)按鈕I0.0按下時(shí)，程序顯示如8-36所示，綠色實(shí)線表示能流導(dǎo)通。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-36啟動(dòng)按鈕I0.0按下時(shí)圖8-35啟動(dòng)按鈕I0.0未按下時(shí)圖8-34點(diǎn)擊監(jiān)控按鈕①②③

利用在線診斷功能可以幫助我們看到現(xiàn)場(chǎng)模塊的實(shí)際狀態(tài)，比如說(shuō)模塊是否運(yùn)行等。

（1）在項(xiàng)目樹(shù)欄中依次打開(kāi)“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”→“設(shè)備組態(tài)”→“項(xiàng)目視圖”，進(jìn)入圖8-37的界面；

（2）點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)到在線”即可查看模塊狀態(tài)。模塊上方的

表示模塊正常，如圖8-38所示；

（3）點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)到離線”即可退出監(jiān)控狀態(tài)；

（4）如果需要查看模塊信息，則可以擴(kuò)展下部的信息瀏覽區(qū)查看詳細(xì)信息，如圖8-39的顯示狀態(tài)。如果想進(jìn)一步查看模塊的故障信息，在項(xiàng)目樹(shù)欄中依次打開(kāi)“PLC_1[CPU1516-3PN/DP]”→“在線和診斷”→“緩沖區(qū)”，查看模塊診斷信息，如圖8-40所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.2.7在線查看故障《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-38模塊狀態(tài)圖8-37項(xiàng)目視圖①②③《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-40查看模塊診斷信息圖8-39查看詳細(xì)信息①②③

PLC輸入輸出模塊的接線8.3《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

西門子S7-1500系列PLC的CPU模塊本身沒(méi)有集成輸入輸出端子，需要配置相關(guān)輸入輸出模塊。

PLC的正確接線是PLC發(fā)揮功能的前提條件。一般情況下，PLC電源模塊輸入端接AC220V，是為了給PLC提供運(yùn)行電源，PLC電源模塊輸出端口一般為DC24V。PLC使用過(guò)程中，輸入端和輸出端正確的接線是非常重要，接線正確是PLC工作的前提。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.3.1數(shù)字量輸入模塊DI32×24VDCBA

數(shù)字量輸入DI32×24VDCBA模塊具有下列技術(shù)特征：（1）32點(diǎn)數(shù)字量輸入，漏型輸入電路，按每組16個(gè)進(jìn)行電氣隔離。（2）額定輸入電壓為直流24V：信號(hào)“0”為-30~+5V，信號(hào)“1”為+11~+30V。輸入電流信號(hào)“1”的典型值為2.7mA。（3）適用于2/3/4線制接近開(kāi)關(guān)，允許的最大靜態(tài)電流（以2線制傳感器為例）為1.5mA。（4）當(dāng)輸入電壓額定值時(shí)，從“0”到“1”和從“1”到“0”的輸入延時(shí)都為3~4ms。（5）與數(shù)字量輸入模塊DI16×24VDCBA（6ES7521-1BH10-0AA0）的硬件兼容。圖8-41為DI32×24VDCBA模塊的接線與通道分配，其中為外接按鈕或接近開(kāi)關(guān)信號(hào)等，xL為電源電壓24VDC，xM為接地，×32表示32個(gè)通道或通道狀態(tài)LED指示燈（綠色），RUN為狀態(tài)LED指示燈（綠色），ERROR為錯(cuò)誤LED指示燈（紅色）?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-41

DI32×24VDCBA模塊的接線與通道分配背板總線接口《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.3.2下數(shù)字量輸出模塊DQ32×24VDC/0.5AHF

數(shù)字量輸出DQ32×24VDC/0.5ABA模塊具有下列技術(shù)特征：

（1）32點(diǎn)數(shù)字量輸出，按每組8個(gè)進(jìn)行電氣隔離。（2）額定輸出電壓24VDC，每個(gè)通道的額定輸出電流0.5A。（3）可組態(tài)替代值（按通道），可組態(tài)診斷（按通道）。

（4）適用于電磁閥、直流接觸器、指示燈及所連執(zhí)行器的開(kāi)關(guān)循環(huán)計(jì)數(shù)器，負(fù)載電阻范圍48Ω~12kΩ。

（5）從“0”到“1”的輸出延時(shí)100μs，從“1”到“0”的輸出延時(shí)500100μs。

（6）與數(shù)字量輸出DQ16x24VDC/0.5ABAST（6ES7522-1BH00-0AB0）等模塊的硬件相兼容。

圖8-42為DQ32×24VDC/0.5ABA模塊的接線與通道分配，其中為外接電磁閥、直流接觸器的驅(qū)動(dòng)線圈或指示燈等負(fù)載，xL為電源電壓24VDC，xM為接地，×32表示32個(gè)通道或通道狀態(tài)LED指示燈（綠色），RUN為狀態(tài)LED指示燈（綠色），ERROR為錯(cuò)誤LED指示燈（紅色），POW為POWER電源電壓LED指示燈（綠色）?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-42

DQ32×24VDC/0.5AHF模塊的接線與通道分配背板總線接口《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

如果要將4個(gè)負(fù)載組連接到相同的電位上（非隔離），則可以使用前連接器隨附的電位跳線。這樣可以防止將兩根線接到同一個(gè)端子上。如圖8-43所示，按以下步驟操作：（1）將24VDC電源連接到端子19和20上。（2）在9和29（L+）、10和30（M）、19和39（L+）、20和40（M）端子之間插入電位跳線。（3）在端子29和39之間、30和40之間插入跳線。（4）使用端子9和10為下一個(gè)模塊供電。圖8-43

電位跳線操作步驟《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.3.3模擬量輸入模塊AI8×U/I/RTD/TCST

模擬量輸入AI8×U/I/RTD/TCST模塊具有下列技術(shù)特征：

（1）8個(gè)模擬量輸入通道，按照通道設(shè)置電壓的測(cè)量類型、電流的測(cè)量類型、熱電偶（TC）的測(cè)量類型4通道的電阻測(cè)量類型、4通道的的熱電阻（RTD）測(cè)量類型。（2）16位精度（包括符號(hào)）。

（3）可組態(tài)的診斷（每個(gè)通道）。

（4）可按通道設(shè)置超限時(shí)的硬件中斷（每個(gè)通道設(shè)置2個(gè)下限和2個(gè)上限）。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

DA8×U/I/RTD/TCST模塊可連接多種類型的傳感器，不需要量程卡進(jìn)行內(nèi)部跳線，使用不同序號(hào)的端子連接不同類型的傳感器，在博圖軟件中進(jìn)行配置。該模塊的優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有通道組的概念，相鄰?fù)ǖ乐g連接的傳感器類型沒(méi)有限制，即第一個(gè)通道可用于測(cè)量電壓信號(hào)，第二個(gè)通道可同時(shí)用于測(cè)量電流信號(hào)。

圖8-44為模塊用于電壓測(cè)量接線示意圖。圖中，通過(guò)端子42和43為下一個(gè)模塊供電。

圖8-45為模塊用于外部/內(nèi)部補(bǔ)償?shù)姆墙拥匦蜔犭娕家约皡⒖纪ǖ郎蠠犭娮瑁≧TD）的接線示意圖。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-44

用于電壓測(cè)量的方框圖和引腳分配《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-45用于外部/內(nèi)部補(bǔ)償?shù)姆墙拥匦蜔犭娕家约皡⒖纪ǖ郎蠠犭娮瑁≧TD）的接線示意圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.3.4模擬量輸出模塊AQ8×U/IHS

模擬量輸出AQ8×U/IHS模塊具有下列技術(shù)特征：

（1）基于通道的8模擬量輸出選擇，可選擇電流輸出的通道、電壓輸出的通道。（2）16位精度（包括符號(hào)）。（3）可組態(tài)的診斷（每個(gè)通道）。

（4）可快速更新輸出值。圖8-46為模塊用于電壓輸出接線示意圖，可采用二線制連接，也可采用四線制連接。圖8-47為模塊用于電流輸出接線示意圖。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-46用于電壓輸出接線示意圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-47用于電流輸出接線示意圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

該模塊可連接三種類型的執(zhí)行器件，其接線端子是固定的，連接電壓和電流類型執(zhí)行器的端子分配如下：

（1）連接二線制電壓型負(fù)載使用通道4個(gè)端子的中的第1、第4端子連接負(fù)載，第1和第3端子需要短接，第1和第2端子需要短接，第3和第4端子需要短接。

（2）連接四線制電壓型負(fù)載

使用通道4個(gè)端子的中的第1、第4端子連接負(fù)載，第2和第3端子同樣需要連接到負(fù)載。連接負(fù)載的電纜會(huì)產(chǎn)生分壓作用，加在負(fù)載兩端的電壓可能不準(zhǔn)確。使用通道中的S+、S-端子連接相同的電纜到負(fù)載側(cè)，測(cè)量實(shí)際的阻值，并在輸出端加以補(bǔ)償，可確保輸出的正確性。

（3）連接電流負(fù)載

使用通道4個(gè)端子的中的第1、第4端子連接負(fù)載。PLC應(yīng)用的典型環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧8.4《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.4.1OPCUA概述

復(fù)雜的控制程序一般都是由一些典型的基本環(huán)節(jié)有機(jī)地組合而成的，因此，掌握這些基本環(huán)節(jié)尤為重要。它有助于程序設(shè)計(jì)水平的提高。以下是幾個(gè)常用的典型環(huán)節(jié)。

1.多地點(diǎn)控制

有些電氣設(shè)備，如大型機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)等，為了操作方便，常要求能在多個(gè)地點(diǎn)對(duì)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。圖8-48所示為三地點(diǎn)控制線路。設(shè)置三個(gè)停止按鈕SB1、SB2、SB3，三個(gè)啟動(dòng)按鈕SB4、SB5、SB6，接觸器KM，IO分配表如表8-3所示。IO接線圖如圖8-49所示。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》輸入信號(hào)輸出信號(hào)

停止按鈕SB1I0.0

接觸器KM

Q0.0SB2I0.1SB3I0.2

啟動(dòng)按鈕SB4I0.3SB5I0.4SB3I0.5圖8-48

三地點(diǎn)控制線路表8-3

I/O分配表圖8-49

三地點(diǎn)控制IO接線圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

梯形圖程序如圖8-50所示，當(dāng)任一個(gè)啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，即I0.3、I0.4、I0.5任意一個(gè)為1時(shí)，輸出Q0.0為1，即接觸器KM通電。當(dāng)任一個(gè)停止按鈕按下時(shí)，即I0.0、I0.1、I0.2任意一個(gè)為1時(shí)，輸出Q0.0位0，即接觸器KM斷電。圖8-50

三地點(diǎn)控制梯形圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

2.電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制程序

電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制是常用的控制形式，輸入信號(hào)設(shè)有停止按鈕SBl、正向啟動(dòng)按鈕SB2、反向啟動(dòng)按鈕SB3，輸出信號(hào)應(yīng)設(shè)正、反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2，I/O分配表如表8-4所示。I/O接線圖如圖8-51所示。輸入信號(hào)輸出信號(hào)停止按鈕SB1I0.0正轉(zhuǎn)接觸器KM1

反轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1

Q0.2正轉(zhuǎn)按鈕SB2I0.1反轉(zhuǎn)按鈕SB3I0.2表8-4

I/O分配表圖8-51電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)I/O接線圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

電動(dòng)機(jī)可逆運(yùn)行方向的切換是通過(guò)兩個(gè)接觸器KMl、KM2的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。切換時(shí)要改變電源的相序。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，必須防止由于電源換相所引起的短路事故，例如，由正向運(yùn)轉(zhuǎn)切換到反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KMl斷開(kāi)時(shí)，由于其主觸點(diǎn)內(nèi)瞬時(shí)產(chǎn)生的電弧，使這個(gè)觸點(diǎn)仍處于接通狀態(tài)，如果這時(shí)使反轉(zhuǎn)接觸器KM2閉合，就會(huì)使電源短路。因此必須在完全沒(méi)有電弧的情況下才能使反轉(zhuǎn)的接觸器閉合。由于PLC內(nèi)部處理過(guò)程中，同一元件的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)的切換沒(méi)有時(shí)間的延遲，因此必須采用防止電源短路的方法，圖8-52所示梯形圖中，采用定時(shí)器T1、T2分別作為正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)切換的延遲時(shí)間，從而防止了切換時(shí)發(fā)生電源短路故障?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-52電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)梯形圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

3.電動(dòng)機(jī)星-三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制程序

電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止是最常見(jiàn)的控制，其中異步電動(dòng)機(jī)的星-三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制方式尤為常見(jiàn)，通常需要設(shè)置啟動(dòng)按鈕、停止按鈕及接觸器等電器。由圖可得I/O分配表如表8-5所示。PLC的I/O接線圖如圖8-53所示。

梯形圖如圖8-54所示，按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通為ON，Q0.0接通為ON并形成自鎖，Q0.1接通為ON，定時(shí)器T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，電源接觸器閉合，接通電動(dòng)機(jī)電源，星形接觸器閉合，電動(dòng)機(jī)星形連接啟動(dòng)。T1定時(shí)器計(jì)時(shí)8s后，T1.Q輸出為ON，Q0.1輸出為OFF，Q0.2輸出為ON，星形接觸器斷開(kāi)，三角形接觸器閉合，電動(dòng)機(jī)三角形連接啟動(dòng)運(yùn)行。按下停止按鈕，I0.1接通為ON，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Q0.0輸出為OFF，Q0.2輸出為OFF，電源接觸器、三角形接觸器斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》輸入信號(hào)輸出信號(hào)停止按鈕SB1I0.1電源接觸器KM1

Q0.0啟動(dòng)按鈕SB2I0.0星形接觸器KM2Q0.1三角形接觸器KM3Q0.2圖8-54

星-三角形減壓?jiǎn)?dòng)梯形圖圖8-53

I/O接線圖表8-5

I/O分配表《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

4.數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，需要經(jīng)常用到數(shù)學(xué)運(yùn)算指令，本例通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的算式來(lái)編寫程序，梯形圖如圖8-55所示，當(dāng)I0.0接通為ON時(shí)，將IW2中的INT數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為DINT類型，然后乘以10000再除以27648，將結(jié)果存放在MD10中。圖8-55

數(shù)學(xué)運(yùn)算指令梯形圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

5.報(bào)警電路

報(bào)警是電氣自動(dòng)控制中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警功能應(yīng)該是聲光報(bào)警。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍，報(bào)警電鈴或蜂鳴器響。操作人員知道故障發(fā)生后，按消鈴按鈕，把電鈴關(guān)掉，報(bào)警指示燈從閃爍變?yōu)殚L(zhǎng)亮．故障消失后，報(bào)警燈熄滅。另外還應(yīng)設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時(shí)檢測(cè)報(bào)警指示燈和電鈴的好壞。圖8-56、8-57為標(biāo)準(zhǔn)報(bào)警電路梯形圖、時(shí)序圖，圖中的輸入／輸出信號(hào)地址分配如下：

輸人信號(hào)I0.0為故障信號(hào)；I1.0為消鈴按鈕；I1.1為試燈、試鈴按鈕。

輸出信號(hào)Q0.0為報(bào)警燈；Q0.7為報(bào)警電鈴。圖8-56標(biāo)準(zhǔn)故障報(bào)警梯形圖圖8-57

標(biāo)準(zhǔn)故障報(bào)警時(shí)序圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用8.5《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.5.1S7-1500PLC控制液體混料機(jī)本節(jié)利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)多種液體自動(dòng)混合裝置的自動(dòng)控制，以簡(jiǎn)單控制為例，如圖8-58所示為三種液體混合裝置，SQ1、SQ2、SQ3、SQ4為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎](méi)時(shí)接通，液體A、B、C與混合液閥門由電磁閥YV1、YV2、YV3、YV4控制，M為攪拌電動(dòng)機(jī)。8-58三種液體混合裝置《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.控制要求（1）初始狀態(tài)裝置投入運(yùn)行時(shí)，液體A、B、C閥門關(guān)閉，混合液閥門打開(kāi)20S，將容器放空后關(guān)閉。（2）啟動(dòng)操作按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置開(kāi)始按下面給定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)：①液體A閥門打開(kāi)，液體A流入容器。當(dāng)液面達(dá)到SQ3時(shí)，SQ3接通，關(guān)閉液體A閥門呢，打開(kāi)液體B閥門。②當(dāng)液面達(dá)到SQ2時(shí)，關(guān)閉液體B閥門，打開(kāi)液體C閥門。③當(dāng)液面達(dá)到SQ1時(shí)，關(guān)閉液體C閥門，攪拌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始攪拌。④攪拌電動(dòng)機(jī)工作1min后停止攪動(dòng)，混合液體閥門打開(kāi)，開(kāi)始放出混合液體。⑤當(dāng)液面下降到SQ4時(shí)，SQ4由接通變斷開(kāi)，再過(guò)20后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉。再次按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始下一周期?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》2.PLC系統(tǒng)配置控制系統(tǒng)完成對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的檢測(cè)、時(shí)間把控、閥門控制等功能；在整個(gè)液體自動(dòng)混合過(guò)程中，系統(tǒng)需要控制與檢測(cè)的變量有：5個(gè)數(shù)字量輸入（DI）和5個(gè)數(shù)字量輸出（DO），I/O分配表如表8-6所示，I/O接線圖如圖8-59所示。PLC系統(tǒng)采用的是S7-1500，其編程軟件采用博圖軟件完成。輸入信號(hào)輸出信號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0A閥門Q0.0SQ4I0.1B閥門Q0.1SQ3I0.2C閥門Q0.2SQ2I0.3混合閥門Q0.3SQ1I0.4

攪拌電機(jī)Q0.4圖8-59

I/O接線圖表8-6I/O分配表《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》3.控制實(shí)現(xiàn)及仿真編程采用梯形圖語(yǔ)言編程，完成上述功能的程序，梯形圖如圖8-60所示；仿真過(guò)程采用仿真軟件，可模擬實(shí)際控制過(guò)程，根據(jù)狀態(tài)監(jiān)視表監(jiān)視運(yùn)行過(guò)程，如圖8-61所示。圖8-61

三種液體混合程序仿真界面《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-60-2三種液體混合梯形圖圖8-60-1三種液體混合梯形圖《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》8.5.2S7-1500PLC控制的工業(yè)識(shí)別系統(tǒng)從STEP7Basic/ProfessionalV13SP1開(kāi)始，編程指令卡的選件包中集成了SIMATICIdent配置文件和Ident指令塊，使用TIAPortal進(jìn)行組態(tài)與編程的S7-300/400、S7-1200/1500可以使用這些指令對(duì)工業(yè)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行操作。詳細(xì)信息請(qǐng)參考SIMATICIdent系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能。S7-1500可以使用PROFINET總線，通過(guò)RF180C模塊，實(shí)現(xiàn)與西門子工業(yè)識(shí)別系統(tǒng)的通信。本案例將介紹通過(guò)S7-1500CPU1515-2PN的集成PN口和RF180C，使用Ident指令塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)RF300進(jìn)行操作。本案例用到的主要硬件設(shè)備：CPU1515-2PN：6ES7515-2AM01-0AB0RF180C：6GT2002-0JD00RF340R：6GT2801-2BA10RF340T：6GT2800-5BB005m電纜線：6GT2891-4FH50，連接RF180C和RF340R。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.

系統(tǒng)配置S7-1500CPU1515-2PN做PROFINET控制器，CPU通過(guò)集成的PN口連接RF180C以及RF340R。在TIAPortalV16的軟件環(huán)境下，CPU1515-2PN使用SIMATICIdent指令塊實(shí)現(xiàn)對(duì)RF340R及其數(shù)據(jù)載體（標(biāo)簽）進(jìn)行通信與操作。系統(tǒng)配置如圖8-62所示。圖8-62

系統(tǒng)配置《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

2.

設(shè)備組態(tài)（1）在TIAPortal項(xiàng)目中添加控制器在TIAPortal新建項(xiàng)目文件“S71500-RF180C”，雙擊“添加新設(shè)備”在項(xiàng)目中添加控制器S7-1500PLC，選擇CPU1515-2PN，如圖8-63所示。在PLC_1的“設(shè)備組態(tài)”，點(diǎn)擊CPUPN口添加子網(wǎng)，并設(shè)置IP地址。本例CPUPN口IP地址為，如圖8-64所示。（2）在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加RF180C切換到網(wǎng)絡(luò)視圖，在硬件目錄→檢測(cè)與監(jiān)視（Detecting&Monitoring）→Ident系統(tǒng)（Identsystems）→SIMATIC通信模塊（SIMATICCommunicationsmodules），將RF180C拖入視圖，并將RF180C分配給PLC_1，如圖8-65所示。選擇RF180C的PN口，配置RF180C的以太網(wǎng)地址為，子網(wǎng)掩碼為，如圖8-66所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-64定義IP地址與子網(wǎng)掩碼圖8-63添加S7-1500PLC《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-66配置RF180CIP地址圖8-65組態(tài)RF180C《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）配置RF180C雙擊RF180C模塊，進(jìn)入RF180C的設(shè)備視圖。雙擊設(shè)備名稱，設(shè)置或修改RF180C的設(shè)備名稱，如圖8-67所示。在RF180C模塊的“設(shè)備概覽”中，檢查通信接口參數(shù)，要保證輸入輸出的起始地址相同，即“I地址”=“Q地址”，如圖8-68所示。（4）下載組態(tài)在下載組態(tài)之前，首先在網(wǎng)絡(luò)視圖對(duì)RF180C進(jìn)行設(shè)備名稱分配。方法是，點(diǎn)擊“分配設(shè)備名稱”圖標(biāo)

，或選擇PN/IE_1，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵執(zhí)行“分配設(shè)備名稱”，如圖8-69所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-68配置RF180C設(shè)備概覽圖8-67設(shè)置RF180C設(shè)備名稱圖8-69

分配設(shè)備名稱《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

在“分配PROFINET設(shè)備名稱”對(duì)話框進(jìn)行選擇和操作。首先在“組態(tài)的PROFINET

設(shè)備”，選擇要分配設(shè)備名稱的設(shè)備RF180C，選擇正確的PG/PC接口，在“網(wǎng)絡(luò)中的可訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)”中找到RF180C設(shè)備并選擇，執(zhí)行“分配名稱”操作，所有PROFINET設(shè)備名稱分配完之后，關(guān)閉該對(duì)話框，如圖8-70所示。

選擇S7-1500PLC站進(jìn)行組態(tài)下載，PROFINET連接成功，如圖8-71所示。

CPU1515-2PN運(yùn)行后，RF180C上ON、DC24V指示燈亮，表明RF180C與控制器建立了通信連接。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-71PROFINET通信建立圖8-70分配設(shè)備名稱操作《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

3.

使用SIMATICIdent工藝對(duì)象組態(tài)編程TIAV14SP1及后續(xù)版本可以使用工藝對(duì)象組態(tài)RFID設(shè)備。配置工藝對(duì)象的基本要求：?控制器固件版本：S7-1200>=V4.0，S7-1500>=V1.8。?RFID通信模塊/設(shè)備的要求：RF120C/RF170C/RF180C/RF68xR/ASM456。工藝對(duì)象組態(tài)的優(yōu)勢(shì)：?通過(guò)工藝對(duì)象進(jìn)行配置，參數(shù)設(shè)置清晰可見(jiàn)。?無(wú)需創(chuàng)建連接參數(shù)DB，直接將工藝DB塊關(guān)聯(lián)到指令的“HW_CONNECT”參數(shù)。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》本案例使用編程軟件TIAPortalSTEP7V16，控制器CPU1515-2PNV2.8，滿足了組態(tài)工藝對(duì)象的基本要求。（1）添加組態(tài)SIMATICIdent工藝對(duì)象如圖8-72所示，雙擊工藝對(duì)象下的“新增對(duì)象”，在“SIMATICIdent”中，選擇工藝對(duì)象“TO_Ident”，點(diǎn)“確定”關(guān)閉“新增對(duì)象”窗口。在接下來(lái)的“組態(tài)-基本參數(shù)”選擇Ident設(shè)備、及通信接口，點(diǎn)擊

確認(rèn)選擇，如圖8-73所示?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-73配置選擇Ident設(shè)備圖8-72配置新增工藝對(duì)象《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》本然后，配置“基本參數(shù)”。Ident設(shè)備選擇已組態(tài)的RF180C，使用通道1，閱讀器參數(shù)分配選擇RF300Gen2general（RF340R訂貨號(hào)6GT2801-2BA10），如圖8-74所示。選擇配置“Ident設(shè)備參數(shù)”，如圖8-75所示。如圖8-76所示，選擇配置“閱讀器參數(shù)”。轉(zhuǎn)發(fā)器（標(biāo)簽）類型選擇RF300（本案例使用的是RF340T）。通過(guò)新增對(duì)象，使用相同的方法組態(tài)通道2?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-76選擇閱讀器參數(shù)圖8-75Ident設(shè)備參數(shù)圖8-74配置基本參數(shù)《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）簡(jiǎn)單程序指令在TIAPortalSTEP7V16指令卡的選件包中，包含了S7-1500對(duì)西門子工業(yè)識(shí)別系統(tǒng)產(chǎn)品的操作指令。使用工藝對(duì)象組態(tài)的Ident設(shè)備，SIMATICIdent程序塊指令版本要高于或等于V5.0。打開(kāi)PLC的編程界面，通過(guò)雙擊或拖拽的方式使用添加指令塊，如圖8-77。（1）Reset_Reader借助“Reset_Reader”塊，可以復(fù)位通過(guò)“SIMATICIdent”工藝對(duì)象組態(tài)的西門子RFID閱讀器，指令塊參數(shù)如圖8-78所示，參數(shù)說(shuō)明見(jiàn)表8-7?！段鏖T子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-78Reset_Reader指令圖8-77SIMATICIdent指令變量名輸入/輸出變量類型說(shuō)明EXECUTE輸入BOOL上升沿執(zhí)行操作。

HW_CONNECT輸入/輸出TO_IDENTIdent設(shè)備的工藝對(duì)象。DONE輸出BOOL作業(yè)已執(zhí)行。ERROR輸出BOOL作業(yè)因錯(cuò)誤停止。

BUSY輸出BOOL作業(yè)正在執(zhí)行。STATUS輸出DWORD在“ERROR”置位時(shí)，顯示錯(cuò)誤消息。

表8-7

Reset_Reader參數(shù)《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）Write寫指令，將“IDENT_DATA”緩沖區(qū)中的用戶數(shù)據(jù)寫入標(biāo)簽。數(shù)據(jù)的物理地址和長(zhǎng)度通過(guò)“ADDR_TAG”和“LEN_DATA”參數(shù)傳送，參數(shù)見(jiàn)圖8-79，參數(shù)定義如表8-8。（3）Read讀指令，使用Read指令，可以從標(biāo)簽讀取數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)輸入到“IDENT_DATA”緩沖區(qū)中。數(shù)據(jù)的物理地址和長(zhǎng)度通過(guò)“ADDR_TAG”和“LEN_DATA”參數(shù)傳送。參數(shù)見(jiàn)圖8-80，參數(shù)定義如表8-9。《西門子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖8-79Write指令表8-7

Reset_Reader參數(shù)表8-8

Write變量說(shuō)明圖8-80Read指令變量名輸入/輸出變量類型說(shuō)明EXECUTE輸入BOOL上升沿執(zhí)行操作。

ADDR_TAG輸入DWORD寫入數(shù)據(jù)到標(biāo)簽的起始地址。LEN_DATA輸入WORD要寫入的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。LEN_ID輸入BYTEEPC-ID/UID的長(zhǎng)度，單標(biāo)簽?zāi)J(rèn)值：0x00。EPCID_UID輸入Array用