電氣控制與S7-1200 PLC應(yīng)用技術(shù)教程課件：S7-1200的硬件和軟件開發(fā)環(huán)境

S7-1200的硬件和軟件開發(fā)環(huán)境提綱電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程2S7-1200技術(shù)綜述S7-1200的硬件S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)S7-1200技術(shù)綜述電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程3S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程4S7-1200的硬件組成所有模塊都具有內(nèi)置安裝夾，能夠方便地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上S7-1200PLC的硬件組成S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程5CPU模塊1．CPU模塊組成及面板CPU模塊將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路（數(shù)字量/模擬量）、PROFINET以太網(wǎng)接口、高速運(yùn)動(dòng)控制I/O組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中來(lái)形成功能強(qiáng)大的控制器。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程6CPU模塊1．CPU模塊組成及面板圖5-3S7-1200PLC的CPU模塊面板S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程7CPU模塊2.CPU模塊的型號(hào)比較S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程8CPU模塊2.CPU模塊的型號(hào)比較S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程9CPU模塊2.CPU模塊的型號(hào)比較S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程10CPU模塊3.CPU模塊的電源配置根據(jù)電源電壓、輸入電壓、輸出電壓的交、直流不同和電壓大小不同，S7-1200每個(gè)型號(hào)的CPU模塊有3種不同的電源配置版本。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程11CPU模塊4.CPU模塊的外部接線圖S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程12CPU模塊4.CPU模塊的外部接線圖S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程13CPU模塊4.CPU模塊的外部接線圖注意：PLC輸入回路實(shí)際工作中也常采用外接DC24V開關(guān)電源的方式。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程14CPU模塊5.CPU集成的工藝功能S7-1200集成的工藝功能包括高速計(jì)數(shù)與頻率測(cè)量、高速脈沖輸出、PWM控制、運(yùn)動(dòng)控制和PID控制功能。（1）高速計(jì)數(shù)與頻率測(cè)量CPU最多可組態(tài)6個(gè)使用CPU內(nèi)置或信號(hào)板輸入的高速計(jì)數(shù)器，CPU1217C有4點(diǎn)最高頻率為1MHz的高速計(jì)數(shù)器。其他CPU可組態(tài)最高頻率為100kHz（單相）/80kHz（正交相位）或最高頻率為30kHz（單相）/20kHz（正交相位）的高速計(jì)數(shù)器（與輸入點(diǎn)地址有關(guān)）。如用信號(hào)板，可測(cè)量頻率高達(dá)200kHz（單相）/160kHz（正交相位）。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程15CPU模塊5.CPU集成的工藝功能（2）高速脈沖輸出最多4點(diǎn)高速脈沖輸出（包括信號(hào)板的DQ）。組態(tài)為PTO時(shí)，提供最高頻率為100kHz的50%占空比的高速脈沖輸出，可對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)進(jìn)行開環(huán)速度控制和定位控制。組態(tài)為PWM時(shí)，將生產(chǎn)一個(gè)具有可變占空比（0%~100%）、周期固定的輸出信號(hào)，經(jīng)濾波后，得到與占空比成正比的類似于模擬量輸出的數(shù)字量輸出，可用于閥門從關(guān)到全開的位置值控制。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程16CPU模塊5.CPU集成的工藝功能（3）運(yùn)動(dòng)控制S7-1200的高速脈沖輸出可以用于步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的速度和位置控制。通過(guò)一個(gè)軸工藝對(duì)象和PLCopen運(yùn)動(dòng)控制指令，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該功能的組態(tài)。除了返回原點(diǎn)和點(diǎn)動(dòng)功能以外，還支持絕對(duì)位置控制、相對(duì)位置控制和速度控制。軸工藝對(duì)象有專用的組態(tài)窗口、調(diào)試窗口和診斷窗口。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程17CPU模塊5.CPU集成的工藝功能（4）用于閉環(huán)控制的PID功能PID功能用于對(duì)閉環(huán)過(guò)程進(jìn)行控制，建議PID控制回路的個(gè)數(shù)不要超過(guò)16個(gè)。STEP7中的PID調(diào)試窗口提供用于參數(shù)調(diào)節(jié)的形象直觀的曲線圖，還支持PID參數(shù)自整定功能，可以自動(dòng)計(jì)算PID參數(shù)的最佳調(diào)節(jié)值。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程18信號(hào)板及信號(hào)模塊信號(hào)板及信號(hào)模塊是控制系統(tǒng)的眼、耳、手和腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與CPU模塊的橋梁。S7-1200PLC的正面都可以增加一塊信號(hào)板，而信號(hào)模塊是連接到CPU的右側(cè)，它們用以擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量I/O的點(diǎn)數(shù)。CPU1211C不能擴(kuò)展信號(hào)模塊，CPU1212C只能擴(kuò)展2個(gè)信號(hào)模塊，其他CPU可擴(kuò)展8個(gè)信號(hào)模塊。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程19信號(hào)板及信號(hào)模塊1．信號(hào)板信號(hào)板可以用于只需要少量附加I/O的情況。例如數(shù)字量輸出信號(hào)板使繼電器輸出的CPU具有高速脈沖輸出的功能。

信號(hào)板（signalboard，SB）、通信板（communicationboard，CB）和電池板（batteryboard，BB）都可以安裝在面板上面。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程20信號(hào)板及信號(hào)模塊2．信號(hào)模塊S7-1200系列PLC提供了各種信號(hào)模塊（signalmodule，SM），進(jìn)行較多I/O點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展，提高CPU能力。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程21信號(hào)板及信號(hào)模塊2．信號(hào)模塊（1）數(shù)字量I/O模塊數(shù)字量I/O模塊上除了為各路數(shù)字量提供I/O狀態(tài)指示燈外，還有指示模塊狀態(tài)的診斷（DIAG）指示燈。當(dāng)其顯示綠色時(shí)，表示該模塊處于運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)其顯示紅色時(shí)，表示該模塊有故障或處于非運(yùn)行狀態(tài)。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程22S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程23信號(hào)板及信號(hào)模塊2．信號(hào)模塊（2）模擬量I/O模塊PLC的模擬量輸入模塊內(nèi)的A-D轉(zhuǎn)換器將標(biāo)準(zhǔn)的電流或電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，帶正負(fù)號(hào)的電流或電壓在A-D轉(zhuǎn)換后用二進(jìn)制補(bǔ)碼來(lái)表示。相反，PLC的模擬量輸出模塊內(nèi)的D-A轉(zhuǎn)換器將PLC中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電流或電壓，再去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。A-D轉(zhuǎn)換器和D-A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程中的數(shù)字量二進(jìn)制位數(shù)反映了它們的分辨率，位數(shù)越多，分辨率越高。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程24S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程25通信模塊S7-1200PLC具有非常強(qiáng)大的通信功能，提供PROFINET、PROFIBUS、遠(yuǎn)距離控制通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PtP）通信、USS（universalserialinterface）通信、ModbusRTU、AS-i等通信功能。通信模塊（communicationmodule，CM）和通信處理器（communicationprocessor，CP）將擴(kuò)展CPU的通信接口，S7-1200最多可擴(kuò)展3個(gè)通信模塊（CM或CP），它們安裝在CPU模塊的左邊。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程26通信模塊1．集成的PROFINET接口實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)是現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的趨勢(shì)，PROFINET是基于工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，是開放式的工業(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。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程27通信模塊2．PROFIBUS通信與通信模塊PROFIBUS是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)之一。3．遠(yuǎn)距離控制通信與通信模塊通過(guò)使用GPRS通信處理器CP1242-7，將S7-1200連接到GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制的簡(jiǎn)單遠(yuǎn)程控制。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程28通信模塊4．RS232和RS485串行通信模塊串行通信模塊CM1241，有三種類型：CM1241RS232、CM1241RS485、CM1241RS422/RS485，為串行通信提供連接。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程29功率計(jì)算S7-1200PLC的CPU模塊有一個(gè)內(nèi)部電源，為CPU模塊、信號(hào)板、信號(hào)模塊、通信模塊等模塊提供DC5V供電，并且也可以為用戶提供DC24V電源。如果擴(kuò)展模塊的DC5V功率要求超出CPU能夠提供的功率范圍，則必須更換容量更大的CPU模塊或減少擴(kuò)展模塊的數(shù)量。DC24V電源可以為PLC的輸入點(diǎn)（包括本地和擴(kuò)展）或擴(kuò)展輸出點(diǎn)（繼電器輸出型）接口電路內(nèi)的繼電器線圈以及其他需要DC24V供電的設(shè)備提供電源（又稱為傳感器電源）。如果DC24V的功率要求超出CPU能夠提供的功率范圍，則需要增加外部DC24V電源。S7-1200的硬件電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程30功率計(jì)算功率預(yù)算示例結(jié)果：CPU為SM提供了足夠的DC5V電流，但沒(méi)有通過(guò)傳感器電源為所有輸入和輸出提供足夠的DC24V電流。輸入和輸出總計(jì)需要DC24V電流456mA，而CPU只提供400mA。額外需要一個(gè)至少為56mA的外部DC24V電源。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程31TIAPortal介紹和安裝1．TIAPortal的軟件組成TIAPortal（簡(jiǎn)稱“博途”）是西門子公司發(fā)布的一款全新的全集成軟件開發(fā)平臺(tái)，它將所有自動(dòng)化軟件工具集成在統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境中，通過(guò)TIAPortal，用戶能夠?qū)缀跛械奈鏖T子自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)行組態(tài)、編程和調(diào)試。TIAPortal軟件平臺(tái)主要包含SIMATICSTEP7，SIMATICWinCC，SINAMICSStartdrive，用戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選用任意一種軟件或多種軟件產(chǎn)品的組合。SIMATICSTEP7主要包括：SIMATICSTEP7Basic（STEP7基本版），SIMATICSTEP7Professional（STEP7專業(yè)版）和STEP7SafetyAdvanced。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程32TIAPortal介紹和安裝1．TIAPortal的軟件組成SIMATICWinCC主要包括：SIMATICWinCCBasic（WinCC基本版）、SIMATICWinCCComfort（WinCC精智版）、SIMATICWinCCAdvanced（WinCC高級(jí)版）、SIMATICWinCCProfessional（WinCC專業(yè)版）。SINAMICSStartDrive：用于SINAMICS系列驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、以及調(diào)試和診斷工具。可將SINAMICS變頻器快速、無(wú)縫地集成到自動(dòng)化環(huán)境中。總結(jié)：SIMATICSTEP7用于PLC、分布式I/O設(shè)備的組態(tài)和編程；SIMATICWinCC用于人機(jī)界面（HMI）的組態(tài)；SINAMICSStartDrive用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備的組態(tài)與配置。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程33TIAPortal介紹和安裝2．TIAPortal的安裝要求安裝TIAPortalV16（博途V16）的計(jì)算機(jī)必須至少滿足以下需求: 處理器：Corei5-6440EQ3.4GHz或者相當(dāng) 內(nèi)存：16GB或者更多（對(duì)于大型項(xiàng)目，為32GB） 硬盤：SSD，配備至少50GB的存儲(chǔ)空間 顯示器：15.6"寬屏顯示（1920×1080）TIAPortalV16版本可以在Windows7、Windows10操作系統(tǒng)下安裝使用。3．TIAPortal的安裝這里介紹采用虛擬機(jī)的使用方法。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程34TIAPortal使用入門1.新建PLC程序項(xiàng)目S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程35TIAPortal使用入門1.新建PLC程序項(xiàng)目S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程36TIAPortal使用入門1.新建PLC程序項(xiàng)目S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程37TIAPortal使用入門1.新建PLC程序項(xiàng)目S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程38TIAPortal使用入門2.硬件組態(tài)S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程39TIAPortal使用入門2.硬件組態(tài)S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程40“啟-保-停”控制實(shí)例1.控制要求用S7-1200PLC完成一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、保持、停止控制功能，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)開始連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。PLC為S7-1200CPU1214C，DC/DC/DC。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程41“啟-保-?！笨刂茖?shí)例2.I/O分配表S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程42“啟-保-?！笨刂茖?shí)例3.主電路圖注意：PLC選型為直流24V晶體管輸出，而負(fù)載接觸器KM1的線圈電壓為交流220V，為了解決PLC輸出電源類型與負(fù)載電源類型不匹配的問(wèn)題，工程上常采用直流24V中間繼電器KA來(lái)過(guò)渡，即解決了以上問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電的隔離。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程43“啟-保-?！笨刂茖?shí)例4.PLC控制電路圖S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程44“啟-保-停”控制實(shí)例5.創(chuàng)建項(xiàng)目S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程45“啟-保-?！笨刂茖?shí)例6.設(shè)備組態(tài)S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程46“啟-保-停”控制實(shí)例7.編輯變量注意：PLC變量表中定義的變量為全局變量，可以用于整個(gè)PLC中所有的代碼塊。在程序編輯器中，全局變量的名稱被自動(dòng)添加雙引號(hào)，如“啟動(dòng)按鈕”。S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程47“啟-保-?！笨刂茖?shí)例8.程序編輯S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程48“啟-保-?！笨刂茖?shí)例9.項(xiàng)目下載S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程49“啟-保-?！笨刂茖?shí)例9.項(xiàng)目下載S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程50“啟-保-?！笨刂茖?shí)例9.項(xiàng)目下載S7-1200的軟件開發(fā)平臺(tái)電氣控制與S7-1200應(yīng)用技術(shù)教程51“啟-保-停”控制實(shí)例9.項(xiàng)目