S7-1200PLC編程及應(yīng)用

1、.S7-1200 編程及應(yīng)用1. 低壓電器通常是指在交流額定電壓1200V、直流額定電壓 1500V 及以下的電路中起通斷、保護(hù)、控制或調(diào)節(jié)作用的電器產(chǎn)品。低壓電器產(chǎn)品包括以下12 大類：刀開關(guān)和刀形轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、斷路器、控制器、接觸器、啟動(dòng)器、 控制繼電器、 主令電器、 電阻器及變阻器、 調(diào)整器、 電磁鐵、 其它低壓電器 （觸電保護(hù)器、信號(hào)燈與接線盒等） 。2. 電器按工作電壓等級(jí)分：高壓電器和低壓電器按動(dòng)作原理分：手動(dòng)電器和自動(dòng)電器按用途分：控制電器 ( 繼電器，接觸器，按鈕等） 、配電電器（低壓隔離器，熔斷器，斷路器等）、執(zhí)行電器 ( 電磁鐵，電磁離合器等）按工作原理分：電磁式電器和

2、非電量控制電器。3. 配電系統(tǒng)對(duì)電器的要求是：在系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，動(dòng)作準(zhǔn)確，工作可靠，有足夠的熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性。常見的配電電器有低壓隔離器（刀開關(guān)）、熔斷器、斷路器等。4. 控制電器主要用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)和用電設(shè)備的通斷控制，對(duì)控制電器的要求是：工作準(zhǔn)確可靠，操作頻率高，壽命長(zhǎng)等。常見的控制電器：繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)、變阻器、主令開關(guān)、熱繼電器、啟動(dòng)器等。5 熔斷器（ 1）用途： 利用金屬導(dǎo)體為熔體 , 串聯(lián)于電路， 當(dāng)過載或短路電流通過熔體時(shí)，因其自身發(fā)熱而熔斷，從而分?jǐn)嚯娐返碾娖?。熔斷器主要作短路保護(hù)之用，有時(shí)也可作為過載保護(hù)。（ 2）特點(diǎn)：熔斷器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分?jǐn)嗄芰Ω摺?/p>

3、使用方便、體積小、重量輕、價(jià)格便宜，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛。熔斷器主要由熔體（保險(xiǎn)絲）和熔管（熔座）組成。（ 3）組成：熔體由易熔金屬材料鉛、鋅、錫、銀、銅及其合金制成，通常制成絲狀和片狀。熔管是裝熔體的外殼，由陶瓷、絕緣鋼紙制成，在熔體熔斷時(shí)兼有滅弧作用。（ 4）型號(hào)：熔斷器的常用型號(hào)有： RL6、RL7、 RT12、RT14、RT15、RT16（ NT）、 RT18、RT19（AM3）、 RO19、 RO20、 RTO等。（5）參數(shù)額定電壓指熔斷器長(zhǎng)期工作時(shí)和熔斷后所能承受的電壓。熔斷器的交流額定電壓（單位為 V）有：220 ， 380 ， 415，500， 600， 1140 ；直流

4、額定電壓（單位為V）有： 110， 220，440， 800，1000， 1500。額定電流： 熔斷器在長(zhǎng)期工作時(shí)， 各部件溫升不超過極限允許溫升所能承載的電流值，習(xí)慣上，把熔體的額定電流簡(jiǎn)稱為熔斷器額定電流。熔體額定電流規(guī)定（單位為A）有 2，4，6， 8， 10 等。極限分?jǐn)嗄芰Γ褐溉蹟嗥髟谝?guī)定的使用條件下，能可靠分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏髦?。截?cái)嚯娏魈匦裕?指在規(guī)定的條件下， 截?cái)嚯娏髋c預(yù)期電流的關(guān)系特性。截?cái)嚯娏魇侵溉垠w分?jǐn)嗥陂g電流到達(dá)的最大瞬時(shí)值。時(shí)間電流特性： 熔斷器的時(shí)間電流特性亦稱保護(hù)特性，它是熔斷器的基本特性，表示熔斷器的熔斷時(shí)間與流過熔體電流的關(guān)系，是反時(shí)限特性，流過熔體的電流越大

5、，熔化（或熔斷）時(shí)間越短。I2t 特性：當(dāng)分?jǐn)嚯娏魃醮髸r(shí)，以弧前時(shí)間電流特性表征熔斷器的性能已不夠了，當(dāng)熔斷器弧前時(shí)間小于 0.1s 時(shí)，熔斷器的保護(hù)特性用I2t 特性表示。 I2t特性在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定。6. 低壓隔離開關(guān)低壓隔離器也稱刀開關(guān)，主要用于電氣線路中隔離電源，也可作為不頻繁地接通和分?jǐn)嗫蛰d1 / 7.電路或小電流電路之用。刀開關(guān)按極數(shù)分，有單極、雙極和三極；按結(jié)構(gòu)分，有平板式和條架式；按操作方式分，有直接手柄操作、正面旋轉(zhuǎn)手柄操作、杠桿操作和電動(dòng)機(jī)操作；按轉(zhuǎn)換方式分， 有單投、 雙投。 另外， 還有一種采用疊裝式觸頭元件組成旋轉(zhuǎn)操作的稱為組合開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)。（ 1）組成：刀開關(guān)由

6、靜插座 2、手柄 1、動(dòng)觸刀 3、鉸鏈支座 4 和絕緣底板 5 組成。在低壓電路中，用于不頻繁接通和分?jǐn)嚯娐?，或用來將電路與電源隔離。（ 2）參數(shù)額定電壓在長(zhǎng)期工作中能承受的最大電壓稱為額定電壓。目前生產(chǎn)的刀開關(guān)的額定電壓，一般為交流500V 以下，直流 440V 以下。額定電流刀開關(guān)在合閘位置允許長(zhǎng)期通過的最大工作電流稱為額定電流。小電流刀開關(guān)的額定電流有10， 15， 20， 30， 60A 等五級(jí)。操作次數(shù)刀開關(guān)的使用壽命分機(jī)械壽命和電壽命兩種：機(jī)械壽命指不帶電的情況下所能達(dá)到的操作次數(shù)。電壽命指刀開關(guān)在額定電壓下能可靠地分?jǐn)囝~定電流的總次數(shù)。電穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時(shí)，不產(chǎn)生變形、破壞

7、或觸刀自動(dòng)彈出的現(xiàn)象時(shí)的最大短路電流峰值就是刀開關(guān)的電穩(wěn)定性電流，為其額定電流的數(shù)十倍。熱穩(wěn)定性電流發(fā)生短路事故時(shí)，如果在一定時(shí)間（通常是1s）內(nèi)通以某一短路電流，并不會(huì)因溫度急劇上升而發(fā)生熔焊現(xiàn)象，則這一短路電流就稱為刀開關(guān)的熱穩(wěn)定性電流。通常，刀開關(guān)的 1s熱穩(wěn)定性電流為其額定電流的數(shù)十倍。7 熱繼電器：熱繼電器是一種保護(hù)電器，專門用來對(duì)過載及電源斷相進(jìn)行保護(hù)，以防止電動(dòng)機(jī)因上述故障導(dǎo)致過熱而損壞。（1）工作原理及結(jié)構(gòu)：熱繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低等特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)臒嵩傻玫搅己玫姆磿r(shí)限特性。 所謂反時(shí)限特性， 是指熱繼電器動(dòng)作時(shí)間隨電流的增大而減小的性能。 熱繼電器的結(jié)構(gòu)主要由

8、幾大部分組成：加熱元件 （熱電電器的加熱元件有直接加熱式、復(fù)合加熱式、間接加熱式和電流互感器加熱式四種）；動(dòng)作機(jī)構(gòu) （大多采用弓簧式壓簧式或拉簧跳躍式機(jī)構(gòu)） ；復(fù)位機(jī)構(gòu)（有手動(dòng)復(fù)位及自動(dòng)復(fù)位兩種型式，可根據(jù)使用要求自由調(diào)整）。（2）參數(shù)：額定電壓、額定電流、相數(shù)、熱元件編號(hào)、整定電流及刻度電流調(diào)節(jié)范圍等。8. 晶體管式時(shí)間繼電器： 晶體管式時(shí)間繼電器也稱為半導(dǎo)體式時(shí)間繼電器，它主要利用電容對(duì)電壓變化的阻尼作用作為延時(shí)環(huán)節(jié)而構(gòu)成。其特點(diǎn)是延時(shí)范圍廣、精度高、體積小、便調(diào)節(jié)、壽命長(zhǎng)，是發(fā)展快、有前途的電子器件。（3）非對(duì)稱雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的晶體管時(shí)間繼電器的外形及原理圖：整個(gè)線路可分為主電源、輔助電源

9、、 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及其附屬電路等幾部分。主電源是有電容濾波的半波整流電路，它是觸發(fā)器和輸出繼電器的工作電源。輔助電源是也帶電容濾波的半波整流電路，它與主電源疊加起來作為 R、 C環(huán)節(jié)的充電電源。另外，在延時(shí)過程結(jié)束、二極管V3 導(dǎo)通后，輔助電源的正電壓又通過 R和 V3 加到晶體管V5 的基極上，使之截止，從而使觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)。觸發(fā)器的工作原理：接通電源時(shí)，晶體管V5 處于導(dǎo)通狀態(tài)， V6 處于截止?fàn)顟B(tài)。主電源與輔助電源疊加后，通過可變電阻R1和 R 對(duì)電容器 C充電。在充電過程中，a 點(diǎn)的電位逐漸升高， 直至 a 點(diǎn)的電位高于b 點(diǎn)的電位，二極管V3 則導(dǎo)通，使輔助電源的正電壓加到晶體V5 的基極

10、上。這樣， V5 就由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，而V6 則由截止變?yōu)閷?dǎo)通，便觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)。于是， 繼電器 K 便動(dòng)作； 通過觸頭發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。與此同時(shí)，電容器C 經(jīng)由繼電器的常開觸頭對(duì)電阻 R4放電，為下一步工作做準(zhǔn)備。2 / 7.9. 速度繼電器： 速度繼電器主要用作籠型異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)控制，所以也稱反接制動(dòng)繼電器。它主要由轉(zhuǎn)子、定子和觸頭三部分組成，轉(zhuǎn)子是一個(gè)園柱形永久磁鐵，定子是一個(gè)籠形空心圓環(huán)，由硅鋼片疊成，并裝有籠型繞組。速度繼電器工作原理： 速度繼電器轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸相連接，而定子空套在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)， 定子內(nèi)的短路導(dǎo)體便切割磁場(chǎng)， 產(chǎn)生

11、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)， 從而產(chǎn)生電流，此電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是定子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片動(dòng)作，使常閉觸頭分?jǐn)啵ｉ_觸頭閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，觸頭在彈簧作用下復(fù)位。10. 接觸器（ 1）接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠(yuǎn)距離用電設(shè)備主回路及其他大容量用電回路的自動(dòng)控制電器。它分為直流和交流兩類。主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置三部分組成。（ 2）參數(shù)額定電壓：接觸器銘牌上額定電壓是指主觸頭的額定工作電壓，其等級(jí)有：直流接觸器：220V， 440V，660V。交流接觸器：220V， 380V，500V， 66

12、0V， 1140V。額定電流：接觸器銘牌上額定電流是指在正常工作條件下主觸頭中允許通過的長(zhǎng)期工作電流，一般按下面等級(jí)制造：直流接觸器： 25A， 40A， 60A，100A， 150A， 250，400A， 600A。交流接觸器：10， 15， 25，40， 60，100， 150， 250， 400， 600A。線圈的額定電壓：其等級(jí)有：直流線圈： 24V， 48V， 220V。交流線圈： 36V， 127V，220V， 380V動(dòng)作值：是指接觸器的吸合電壓與釋放電壓。部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接觸器在額定電壓85%以上3 / 7.時(shí)，應(yīng)可靠吸合。釋放電壓不高于線圈額定電壓的70%。接通與分?jǐn)嗄芰?指接觸

13、器的主觸頭在規(guī)定的條件下能可靠地接通和分?jǐn)嗟碾娏髦?，而不?yīng)該發(fā)生熔焊，飛弧和過分磨損等。機(jī)械壽命和電氣壽命：接觸器是頻繁操作電器，應(yīng)有較長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電器壽命。目前有些接觸器的機(jī)械壽命已達(dá)一千萬次以上；電氣壽命是機(jī)械壽命的5% 20%。操作頻率：是指每小時(shí)接通的次數(shù)。交流接觸器最高為600 次 /h ；直流接觸器可高達(dá)1200次/h 。第一章概述1. PLC的概念： PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、 計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)

14、過程。2. PLC的構(gòu)成：主要由 CPU模塊、信號(hào)板、信號(hào)模塊、通信模塊和編程軟件組成。CPU模塊的內(nèi)部工作電壓一般為DC5V，外部輸入 / 輸出信號(hào)電壓一般是DC24V或 AC220V。CPU模塊：主要由微處理器和存儲(chǔ)器組成，S7-1200CUP集成有 6 個(gè)高速計(jì)數(shù)器（其中3個(gè)的最高輸入頻率為100KHZ，另外 3 個(gè)為 30KHZ）。信號(hào)板：信號(hào)板有8 種型號(hào)（一點(diǎn)模擬量輸出、兩點(diǎn)數(shù)字量輸入和兩點(diǎn)數(shù)字量輸出）。信號(hào)模塊： 輸入模塊和輸出模塊簡(jiǎn)稱為I/O 模塊，數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊簡(jiǎn)稱為 DI 模塊和 DO模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊簡(jiǎn)稱為 AI 模塊和 AO模塊，它們統(tǒng)

15、稱為信號(hào)模塊，簡(jiǎn)稱為 SM。通信模塊： S7-1200CPU最多可以添加三塊 RS-485 或 RS-232 串行通信模塊， 可以使用 ASSII 通信協(xié)議、 USS驅(qū)動(dòng)協(xié)議、 Modbus 主站協(xié)議和 Modbus RTU從站協(xié)議。3.SIMATIC HMI 精簡(jiǎn)系列面板又稱基板面板，有4in 、6in 、10in 和 15in 四種規(guī)格，其防護(hù)等級(jí)為 IP65 。4.PLC 的特點(diǎn)：編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)；功能強(qiáng)，性價(jià)比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量小，維修方便；4 / 7.體積小，能耗低。5.PLC 具有“與”“或”

16、“非”等邏輯指令，且具有整數(shù)四則運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算 （用繼電器電路或梯形圖可實(shí)現(xiàn)）、求反、循環(huán)、移位、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等運(yùn)算功能。6.PLC 中的 CPU的工作模式有三種：RUN（運(yùn)行）、 STOP（停機(jī)）、 STARTUP（啟動(dòng)）。第二章PLC的硬件與硬件組態(tài)1.CPU 模塊： S7-1200 有 3 種型號(hào)的 CPU模塊： CPU1211C、 CPU1212C、 CPU1214C。2 CPU 的共性兩點(diǎn)集成的模擬量輸入（0-10V ），輸入電阻100K， 10 位分辨率；繼電器輸出的電壓范圍為 DC530V或 AC5250V。最大電流 2A，白熾燈負(fù)載為 DC30W或AC200

17、W?？梢允褂锰菪螆D和功能塊圖這兩種編程語言。DC/DC/DC型 MOSFET的狀態(tài)最小輸出電壓為 DC20V，輸出電流為 0.5A ，0 狀態(tài)輸出電壓為 DC 0.1V 。最大白熾燈負(fù)載為 5W。3.CPU 模塊的參數(shù)設(shè)置M1.0(首次循環(huán) ) ：僅在進(jìn)入 RUN模式的首次掃描時(shí)為 1 狀態(tài)，以后為0 狀態(tài)。M1.1(診斷圖形已更改 ) ： CPU登陸了診斷事件時(shí)，在一個(gè)掃描周期內(nèi)為1 狀態(tài)。M1.2（始終為 1）：總是為1 狀態(tài)，其常開觸點(diǎn)總是閉合。M1.3（始終為 0）：總是為0 狀態(tài)，其常閉觸點(diǎn)總是閉合。第三章S7-1200程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.S7-1200 只有梯形圖和功能塊圖這兩種編程語

18、言。2. 梯形圖： 是由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令框組成， 觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件， 線圈通常代表邏輯運(yùn)算的結(jié)果， 指令框用來表示定時(shí)器、 計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等。 觸點(diǎn)和線圈等組成的電路稱為程序段（ Network ）。3. 功能塊圖（ FBD）：用類似于與門（帶有符號(hào)“ &”）、或門（帶有符號(hào)“ 1”）的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，指令框用來表示一些復(fù)雜的功能。4.PLC 使用的物理存儲(chǔ)器PLC使用的物理存儲(chǔ)器名稱特點(diǎn)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） CPU可以讀出隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）中的數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫入RAM；它是易失性存儲(chǔ)器， 電源中斷后，

19、存儲(chǔ)的信息將會(huì)丟失； RAM的工作速度高， 價(jià)格便宜，改寫方便。只讀存儲(chǔ)器 (ROM)ROM的內(nèi)容只能讀出， 不能寫入，它是非易失的， 電源消失后，仍能保存存儲(chǔ)的內(nèi)容， ROM一般用來存放PLC 的操作系統(tǒng)。5 / 7.快閃存儲(chǔ)器 (FEPROM)和可電它們是非易失的，兼有RAM檫除可編程只讀存儲(chǔ)器和 ROM的優(yōu)點(diǎn)(EEPROM)5. 微存儲(chǔ)卡：其基于 FEPROM，用于在斷電時(shí)保存用戶程序和某些數(shù)據(jù)。6. 裝載存儲(chǔ)器：它是易失性存儲(chǔ)器，用于保存用戶程序、數(shù)據(jù)和組態(tài)信息。7. 斷電保持存儲(chǔ)器： 用來防止在電源關(guān)閉時(shí)丟失數(shù)據(jù)， 暖啟動(dòng)后斷電保持存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)保持不變，冷啟動(dòng)時(shí)斷電保持存儲(chǔ)器的值被清

20、除。8.S7-1200 的新數(shù)據(jù)類型的優(yōu)點(diǎn)：使用短整型數(shù)據(jù)類型，可以節(jié)約內(nèi)存資源；無符號(hào)數(shù)據(jù)類型可以擴(kuò)大正數(shù)的數(shù)值范圍；64 位雙精度浮點(diǎn)數(shù)可用于高精度的數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算。9. 位：位的數(shù)據(jù)類型為Bool （布爾）型，在編程軟件中，Bool 變量的值1 和 0 用 TRUE（真）和 FALSE(假 ) 表示。10. “立即讀” 訪問： 訪問時(shí)使用I_P 取代 I 的區(qū)別在于前者的數(shù)字直接來自被訪問的輸入點(diǎn)，而不是來自過程的映像輸入， 因?yàn)閿?shù)據(jù)從信號(hào)源被立即讀取， 而不是從最后一次被刷新的過程映像輸入中復(fù)制。11. “立即寫”訪問：訪問時(shí)使用 Q_P取代 Q的區(qū)別在于前者的數(shù)字直接寫給被訪問的物理輸

21、出點(diǎn)，同時(shí)寫給過程影像輸出。12. 用 STEP 7 Basic 調(diào)試程序有兩種調(diào)試用戶程序的方法：程序狀態(tài)和監(jiān)視表。13. 位邏輯指令14.S7-1200 有四種定時(shí)器，即脈沖定時(shí)器、接通延時(shí)定時(shí)器、斷開延時(shí)定時(shí)器和保持型接通延時(shí)定時(shí)器。15.S7-1200 有三種計(jì)數(shù)器，即加計(jì)數(shù)器、減計(jì)數(shù)器和加減計(jì)數(shù)器。第四章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法16. 順序控制：是指按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)的有秩序的進(jìn)行操作。17. 順序功能圖：是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。18. 步：順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步。19. 初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步。初始步用雙線方框表示，每一個(gè)順序功能圖至少應(yīng)