電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù) 課件 第3章 可編程控制器基礎(chǔ)與S7-1200 PLC

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子教案《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》第3章

可編程控制器基礎(chǔ)與S7-1200PLC點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》

可編程控制器概述3.1可編程控制器的基本組成3.2可編程控制器的工作原理3.3S7-1200PLC系統(tǒng)及其基本組成3.4《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映S7-1200PLC開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介3.5

可編程控制器概述3.1點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

可編程控制器的英文名稱是ProgrammableController，早期簡(jiǎn)稱PC，后來為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）區(qū)分，在行業(yè)中多稱之為ProgrammableLogicController，即可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC，而這種稱呼又與可編程控制器的起源和它本身的特點(diǎn)有關(guān)。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入或輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則來設(shè)計(jì)。

《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.1.1可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》

1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新，提出了著名的“GM十條”，向全球招標(biāo)新生產(chǎn)線。

1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司提出的10項(xiàng)指標(biāo)，研制出第一臺(tái)控制器，型號(hào)為PDP-14，它的開創(chuàng)性意義在于引入了程序控制功能，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了空間。

至上世紀(jì)70年代，PLC技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟期。推動(dòng)PLC技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力主要來自于兩個(gè)方面：其一是企業(yè)對(duì)高性能、高可靠性自動(dòng)控制系統(tǒng)的客觀需要和追求；其次，電子與微處理器技術(shù)的高速發(fā)展，為PLC技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)并開拓了空間。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》PLC對(duì)高性能的追求主要體現(xiàn)在：

（1）向高集成、高性能、高速度，大容量發(fā)展。采用多CPU結(jié)構(gòu)、模塊化可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)、模擬量輸入輸出控制等。

（2）向普及化方向發(fā)展。價(jià)格便宜，體積小、重量輕、能耗低，很適合于單機(jī)自動(dòng)化。

（3）向模塊化、智能化發(fā)展。獨(dú)立測(cè)控功能模塊、智能I/O模塊等。

（4）向軟件化發(fā)展。編程軟件可以對(duì)可編程序控制器控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以及運(yùn)行流程等。（5）向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。通過串行通信接口或網(wǎng)絡(luò)通信模塊，實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與可編程序控制器交換數(shù)據(jù)信息。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.1.2可編程控制器的特點(diǎn)

可編程控制器的產(chǎn)生是基于工業(yè)控制的需要，是面向工業(yè)控制領(lǐng)域的專用設(shè)備，它具有以下特點(diǎn)：CPU具備可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)；靈活性強(qiáng)，控制系統(tǒng)具有良好的柔性；編程方法簡(jiǎn)單、語言直觀，使用方便；控制系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)，開發(fā)工作量少，周期短；結(jié)構(gòu)清晰，維修方便；體積小，能耗低；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高

。

可編程控制器的基本組成3.2《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》圖3-1PLC的基本組成PLC是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)，其基本組成部件如圖3-1所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.2.1中央處理器單元

中央處理單元（CentralProcessingUnit，簡(jiǎn)稱CPU）是PLC的控制核心，負(fù)責(zé)完成邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各部分的工作。其主要功能有：（1）接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。（2）診斷電源故障、硬件故障以及用戶程序的語法錯(cuò)誤。（3）通過輸入接口讀取輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)。（4）讀取用戶程序指令，循環(huán)解釋執(zhí)行用戶程序，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、存儲(chǔ)等任務(wù)。（5）刷新輸出映像，將輸出映像內(nèi)容送至輸出單元。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.2.2存儲(chǔ)器單元

按照存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，存儲(chǔ)器單元分成系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。1.系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存放PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序在出廠時(shí)已經(jīng)被固化在PROM或EPROM中。這部分存儲(chǔ)區(qū)不對(duì)用戶開放，用戶程序不能訪問和修改。2.用戶程序存儲(chǔ)器

可分為程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，程序存儲(chǔ)器用于存放用戶編寫的控制程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)存放的是程序執(zhí)行過程中所需要的或者所產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.2.3電源單元

電源單元將外界提供的電源轉(zhuǎn)換成PLC的工作電源后，提供給PLC。有些電源單元也可以作為負(fù)載電源，通過PLC的I/O接口向負(fù)載提供直流24V電源。

電源單元還提供掉電保護(hù)電路和后備電池電源，以維持部分RAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容在外界電源斷電后不會(huì)丟失。在面板上通常有發(fā)光二極管（LCD）指示電源的工作狀態(tài)，便于判斷電源工作是否正常。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.2.4輸入/輸出單元

PLC的輸入、輸出單元也叫I/O單元，對(duì)于模塊式的PLC來說，I/O單元以模塊形式出現(xiàn)，所以又稱為I/O模塊。

I/O單元是PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的接口，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC之間的聯(lián)系通過I/O單元實(shí)現(xiàn)。

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的輸入和輸出信號(hào)包括數(shù)字量和模擬量?jī)深?，因此I/O單元也有數(shù)字I/O和模擬I/O兩種，前者又稱為DI/DO，后者又稱為AI/AO。PLC的輸入、輸出單元還應(yīng)包括一些功能模塊，所謂功能模塊就是一些智能化了的輸入和輸出模塊。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.2.5其他接口單元I/O擴(kuò)展接口。用于擴(kuò)展輸入輸出點(diǎn)數(shù)。通信接口。通常集成有RS232或RS422口，用于與PLC、上位機(jī)、遠(yuǎn)程I/O、監(jiān)視器、編程器等外部設(shè)備相連。編程器接口。PLC本體通常是不帶編程器的，編程器接口是連接編程器的。存儲(chǔ)器接口。存儲(chǔ)器接口是為了擴(kuò)展存儲(chǔ)區(qū)而設(shè)置的。其它外部設(shè)備接口。包括條碼讀入器的接口、打印機(jī)接口等等。PLC的I/O單元也屬于接口單元的范疇，它完成PLC與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)之間電信號(hào)的往來聯(lián)系。除此之外，PLC與其它外界設(shè)備和信號(hào)的聯(lián)系都需要相應(yīng)的接口單元，還應(yīng)該包括：

可編程控制器的工作原理3.3《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》可編程控制器是基于電子計(jì)算機(jī)的工業(yè)控制器，從PLC產(chǎn)生的背景來看，PLC系統(tǒng)與繼電-接觸器控制系統(tǒng)有著極深的淵源，因此可以比照著繼電器系統(tǒng)來學(xué)習(xí)PLC的工作原理。PLC是通過通用邏輯電路（硬件）和控制程序（軟件）的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器-接觸控制所謂“邏輯電路”的功能，用戶所編制的控制程序體現(xiàn)了特定的輸入輸出之間的邏輯關(guān)系。如圖3-3所示。圖3-3PLC控制系統(tǒng)組成圖點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.3.1可編程控制器的等效電路

PLC的等效電路如下圖所示：圖3-5PLC等效電路點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》PLC的工作過程以循環(huán)掃描的方式進(jìn)行，當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，它的運(yùn)行周期可以劃分為3個(gè)基本階段：輸入采樣階段；PLC逐個(gè)掃描每個(gè)輸入端口，將所有輸入設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)保存到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)。程序執(zhí)行階段；在系統(tǒng)程序的指示下，CPU從用戶程序存儲(chǔ)區(qū)逐條讀取用戶指令，經(jīng)解釋后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，產(chǎn)生相應(yīng)結(jié)果，刷新相應(yīng)的輸出映像寄存器，期間需要用到輸入映像寄存器、輸出映像寄存器的相應(yīng)狀態(tài)。輸出刷新階段。系統(tǒng)程序?qū)⑤敵鲇诚窦拇嫫髦械膬?nèi)容傳送到輸出鎖存器中，經(jīng)過輸出接口、輸出端子輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3.3.2可編程控制器的工作過程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》

PLC工作過程的特點(diǎn)總結(jié)如下：PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這種方式減少了外界干擾的影響。PLC的工作過程是循環(huán)掃描的過程，循環(huán)掃描時(shí)間的長(zhǎng)短取決于指令執(zhí)行速度、用戶程序的長(zhǎng)度等因素。輸出對(duì)輸入的響應(yīng)有滯后現(xiàn)象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，當(dāng)采樣階段結(jié)束后，輸入狀態(tài)的變化將要等到下一個(gè)采樣周期才能被接收，因此這個(gè)滯后時(shí)間的長(zhǎng)短又主要取決于循環(huán)周期的長(zhǎng)短。此外，還有硬件電路的滯后時(shí)間等。輸出映像寄存器的內(nèi)容取決于用戶程序掃描執(zhí)行的結(jié)果。輸出鎖存器的內(nèi)容，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。PLC當(dāng)前實(shí)際的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存器的內(nèi)容決定。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》除了上面總結(jié)的6條外，需要補(bǔ)充說明的是，當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大，I/O點(diǎn)數(shù)眾多，用戶程序比較長(zhǎng)時(shí)，單純采用上面的循環(huán)掃描工作方式會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)速度明顯降低，甚至?xí)G失、錯(cuò)漏高頻輸入信號(hào)，因此大多數(shù)大中型PLC在盡量提高程序指令執(zhí)行速度的同時(shí)，也采取了一些其它措施來加快系統(tǒng)響應(yīng)速度。例如采用定周期輸入采樣、輸出刷新，直接輸入采樣、直接輸出刷新，中斷輸入、輸出，或者開發(fā)智能I/O模塊，模塊本身帶有CPU，可以與主機(jī)的CPU并行工作，分擔(dān)一部分任務(wù)，從而加快整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行速度。

S7-1200PLC系統(tǒng)及其基本組成3.4《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》

西門子PLCS7-1200系列是一種中小型的控制系統(tǒng)，它有自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。SIMATICS7-1200控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活度高的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信的通信接口以及一整套強(qiáng)大的集成技術(shù)功能，使該控制器成為完整、全面的自動(dòng)化解決方案的重要組成部分。S7-1200系列PLC使用完全集成的工程組態(tài)SIMATICSTEP7Basic，并借助SIMATICWinCCBasic對(duì)SIMATICS7-1200進(jìn)行編程。SIMATICSTEP7Basic的設(shè)計(jì)理念是直觀、易學(xué)和易用。這種設(shè)計(jì)理念可以使您在工程組態(tài)中實(shí)現(xiàn)最高效率。一些智能功能，例如直觀編輯器、拖放功能和“IntelliSense”（智能感知）工具，能讓工程進(jìn)行的更加迅速。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.4.1S7-1200PLC系統(tǒng)的基本組成圖3-6S7-1200PLC系統(tǒng)組成

S7-1200PLC硬件系統(tǒng)的組成采用整體式加積木式，即主機(jī)中包括一定數(shù)量的I/O端口，同時(shí)還可以擴(kuò)展各種接口模塊。S7-1200PLC開發(fā)系統(tǒng)的基本組成為基本單元（S7-1200CPU模塊）、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）或編程器（HMI）、RJ‐45接口網(wǎng)線等組成，如圖3-6所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》圖3-7S7-1200CPU基本結(jié)構(gòu)

S7-1200CPU模塊提供一個(gè)PROFINET端口（RJ‐45接口），通過RJ‐45接口網(wǎng)線以PROFINET通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)等編程設(shè)備進(jìn)行通信。還可使用附加模塊通過PROFIBUS、GPRS、RS485或RS232網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，如圖3-7所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.4.2基本單元（CPU模塊）

S7-1200PLC是一個(gè)系列，其中包括多種型號(hào)的CPU，以適應(yīng)不同需求的控制場(chǎng)合。不同的CPU型號(hào)提供了各種各樣的特征和功能，這些特征和功能可幫助用戶針對(duì)不同的應(yīng)用創(chuàng)建有效的解決方案，有關(guān)特定CPU的詳細(xì)信息，參考表3-1。任何CPU的前方均可加入一個(gè)信號(hào)板，輕松擴(kuò)展數(shù)字或模擬量I/O，同時(shí)不影響控制器的實(shí)際大小。主機(jī)可以通過在其右側(cè)擴(kuò)展連接信號(hào)模塊，進(jìn)一步擴(kuò)展數(shù)字量或模擬量I/O。CPU1211C不能擴(kuò)展連接信號(hào)模塊，CPU1212C可連接2個(gè)信號(hào)模塊，其他CPU模塊均可連接8個(gè)信號(hào)模塊。所有的SIMATICS7-1200CPU控制器的左側(cè)均可連接多達(dá)3個(gè)通訊模塊，便于實(shí)現(xiàn)端到端的串行通訊。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》圖3-8CPU模塊及擴(kuò)展示意圖點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》表3-1S7-1200CPU12XX系列產(chǎn)品的主要性能表點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》S7-1200系列各CPU模塊的主要區(qū)別在于本機(jī)數(shù)字量I/O數(shù)不同，其共性如下：（1）CPU上面集成以太網(wǎng)接口；（2）CPU供電范圍廣，AC或DC電源形式集成的電源(85-264VAC或24VDC)；（3）集成數(shù)字量輸出24VDC或繼電器，集成24VDC數(shù)字量輸入，集成模擬量輸入0-10V；（4）具有頻率高達(dá)100kHz的脈沖序列輸出，頻率高達(dá)100kHz的脈寬調(diào)制輸出，頻率高達(dá)100kHz的高速計(jì)數(shù)器；（5）通過擴(kuò)展附加的通信模塊，例如:RS485模塊，實(shí)現(xiàn)了模塊化特點(diǎn)，通過信號(hào)板直接在CPU上擴(kuò)展模擬量或數(shù)字量信號(hào)實(shí)現(xiàn)了模塊化特點(diǎn)，同時(shí)保持CPU原有空間，為用戶在裝配過程中節(jié)省了空間；（6）通過信號(hào)模塊的大量模擬量和數(shù)字量輸入和輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)模塊化特點(diǎn)；（7）用戶可選擇多種不同容量的存儲(chǔ)卡，來實(shí)現(xiàn)程序下載，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能；（8）具有運(yùn)動(dòng)控制功能，可以用于簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制;具有帶自整定功能的PID控制器；（9）該系列PLC具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，密碼保護(hù)，時(shí)間中斷，硬件中斷，庫功能，在線/離線診斷功能，并且所有模塊上的端子都可拆卸，方便用戶進(jìn)行安裝和接線。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.4.3信號(hào)板和信號(hào)模塊1.信號(hào)板（SB）信號(hào)板是可以內(nèi)插在CPU模塊中、用于擴(kuò)展少量I/O點(diǎn)的一塊小集成電路板。S7-1200的所有CPU模塊都可以安裝一塊信號(hào)板，采用內(nèi)嵌式安裝，信號(hào)板直接插到S7-1200CPU前面的插座中，實(shí)現(xiàn)電氣、機(jī)械的連接，安裝前后不會(huì)增加控制器所需的空間，安裝尺寸不變，這也是S7-1200的一大亮點(diǎn)。S7-1200共有5種信號(hào)板，分別是：數(shù)字量輸入/輸出信號(hào)板SB1221、SB1222、SB1223，模擬量輸入/輸出信號(hào)板SB1231、SB1232，這五種信號(hào)板適用于所有的CPU模塊，概要如表3-2、表3-3。其中常用的是SB1223和SB1231。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.信號(hào)模塊（SM）除了通過信號(hào)板進(jìn)行少量點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展外，S7-1200也提供了各種信號(hào)模塊（SM）進(jìn)行較多點(diǎn)數(shù)的I/O擴(kuò)展。信號(hào)模塊連接在CPU的右側(cè)。數(shù)字量輸入模塊（DI）、數(shù)字量輸出模塊（DO），模擬量輸入模塊（AI）、模擬量輸出模塊（AO），它們統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。大量不同的數(shù)字量和模擬量模塊可精確提供各種任務(wù)所需的輸入/輸出。數(shù)字量和模擬量模塊在通道數(shù)目、電壓和電流范圍、隔離、診斷和報(bào)警功能等方面有所不同。在信號(hào)模塊中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的輸入、輸出電路。因此，信號(hào)模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.信號(hào)模塊（SM）除了通過信號(hào)板進(jìn)行少量點(diǎn)數(shù)的擴(kuò)展外，S7-1200也提供了各種信號(hào)模塊（SM）進(jìn)行較多點(diǎn)數(shù)的I/O擴(kuò)展。信號(hào)模塊連接在CPU的右側(cè)。數(shù)字量輸入模塊（DI）、數(shù)字量輸出模塊（DO），模擬量輸入模塊（AI）、模擬量輸出模塊（AO），它們統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。信號(hào)板與信號(hào)模塊的不同之處可分以下三個(gè)方面：第一，尺寸方面：安裝信號(hào)板不影響CPU的安裝尺寸，信號(hào)模塊裝在CPU的外側(cè)，則影響CPU的尺寸。第二，適用性：信號(hào)板適用于所有的CPU模塊，信號(hào)模塊不適用于CPU1211C。第三，擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)：信號(hào)板用于少數(shù)I/O點(diǎn)的擴(kuò)展，信號(hào)模塊用于較多點(diǎn)數(shù)、更靈活的I/O擴(kuò)展。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.4.4通信板和通信模塊1.通信板（CB）S7-1200的所有CPU模塊都可以安裝一塊通信板（CB），采用內(nèi)嵌式安裝，與信號(hào)板的連接類似，通信板（CB）內(nèi)插在CPU模塊中，用于提供串行通信口，是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的串口解決方案。S7-1200配套使用的通信板只有一種，型號(hào)為CB1241-RS485，該模塊使用時(shí)接線如圖3-9所示。圖3-9CB1241RS485模塊使用接線圖

CB1241-RS485允許S71200?CPU通過該通信板與西門子傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行USS通訊連接，實(shí)現(xiàn)S71200?PLC與傳動(dòng)設(shè)備USS通訊。一個(gè)CB1241-RS485接口最多同時(shí)連接16臺(tái)驅(qū)動(dòng)器。CB1241-RS485模塊還支持Modbus?RTU、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PtP等通訊連接。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.通信模塊（CM）S7-1200的可擴(kuò)展性強(qiáng)、靈活性高也體現(xiàn)在它的通信模塊（CM）設(shè)計(jì)上。S7-1200最多可以增加3個(gè)通信模塊，安裝在CPU模塊的左邊。CM只能安裝在CPU的左側(cè)或者另外一個(gè)CM的左側(cè)。西門子PLCS7-1200系列的通信模塊主要有CM1241、CM1242、CM1243、CM1245、CM1278等幾種。表3-5通信模塊型號(hào)、用途表型號(hào)用途備份CM12784×I/OLinkMASTER

CM1241RS485/RS422/RS232

CM1243-2AS-Interface主站

CM1243-5PROFIBUSDP主站模塊

CM1242-5PROFIBUSDP從站模塊

CM1242-7GPRS模塊

TSAdapterIEBasic連接到CPU

TSModuleModem調(diào)制解調(diào)器

TSModuleISDNISDN

TSModuleRS232RS232

TSModule

《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映S7-1200PLC開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介3.5

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.5.1開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介1.簡(jiǎn)介S7-1200PLC用戶程序的編寫，可以在Step7Basic中進(jìn)行。它提供了標(biāo)準(zhǔn)編程語言，供用戶開發(fā)、編輯用戶程序和監(jiān)視用戶程序。Step7BasicV10.5是第一個(gè)投入中國(guó)市場(chǎng)的版本，后來被合并到TIAportal軟件中。全集成自動(dòng)化軟件TIAportal，簡(jiǎn)稱“博途”，是西門子發(fā)布的一款全新的全集成自動(dòng)化軟件。它是業(yè)內(nèi)首個(gè)采用統(tǒng)一的工程組態(tài)和軟件項(xiàng)目環(huán)境的自動(dòng)化軟件，幾乎適用于所有自動(dòng)化任務(wù)。借助該全新的工程技術(shù)軟件平臺(tái)，用戶能夠快速、直觀地開發(fā)和調(diào)試自動(dòng)化系統(tǒng)，可對(duì)西門子全集成自動(dòng)化中所涉及的所有自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)行組態(tài)、編程和調(diào)試。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.軟件組成專業(yè)版的博途軟件由四部分組成：用于硬件組態(tài)和編寫PLC程序的SIMATICStep7，用于仿真調(diào)試的SIMATICStep7PLCSIM，用于組態(tài)可視化監(jiān)控系統(tǒng)、支持觸摸屏和PC工作站的SIMATICWinCC，用于設(shè)置和調(diào)試變頻器的SINAMICSStartdrive和用于安全性S7系統(tǒng)的Step7Safety。3.軟件安裝要求要求個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的配置為：微處理器為Intel?Core?i5-3320M3.3GHz或更高版本，8GB內(nèi)存（不少于4GB）；屏幕分辨率1920×1080（建議）；20Mbit/s以太網(wǎng)。4.軟件功能編程語言有：LAD、FBD、SCL、STL*、S7-GRAPH*。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.5.2開發(fā)軟件基本使用方法博途有兩種視圖：博途視圖和項(xiàng)目視圖。如圖3-10，3-11所示。圖3-10博途視圖圖3-11項(xiàng)目視圖

在博途視圖中，項(xiàng)目——啟動(dòng)——?jiǎng)?chuàng)建新項(xiàng)目，在右邊欄目中輸入項(xiàng)目名稱、保存路徑、作者、注釋信息等，單擊“創(chuàng)建”，可以啟動(dòng)一個(gè)新項(xiàng)目。在項(xiàng)目視圖中，打開“項(xiàng)目”菜單，選擇“新建”，在右邊欄目中輸入項(xiàng)目名稱、保存路徑、作者、注釋信息等，單擊“創(chuàng)建”，可以創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目；或者，啟動(dòng)——打開現(xiàn)有項(xiàng)目，來啟動(dòng)一個(gè)現(xiàn)有項(xiàng)目。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.5.3S7-1200與編程PC機(jī)的連接

S7-1200CPU與PC機(jī)通信時(shí)，第一需要進(jìn)行硬件配置，如果是一對(duì)一通信，不需要以太網(wǎng)交換機(jī)；第二需要為CPU或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配IP地址。在PROFINET網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)設(shè)備必須具有一個(gè)MAC地址和Internet協(xié)議（IP）地址。設(shè)備與組態(tài)的大致步驟如下：①添加設(shè)備；②設(shè)備組態(tài)；③組態(tài)網(wǎng)絡(luò)：組態(tài)網(wǎng)絡(luò)之前，不能分配I/O設(shè)備的I/O地址；④設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。1.硬件連接在編程設(shè)備和S7-1200CPU之間創(chuàng)建硬件連接時(shí)，首先安裝S7-1200CPU，將以太網(wǎng)電纜插入PROFINET端口中，再將以太網(wǎng)電纜連接到編程設(shè)備上，如上述的圖3-6所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.組態(tài)打開軟件TIAportalV14，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，命名為“S7-1200與編程設(shè)備間的通信”，如圖3-13所示。

點(diǎn)擊“組態(tài)設(shè)備”→“添加新設(shè)備”，根據(jù)實(shí)際PLC型號(hào)選擇添加新設(shè)備，如圖3-14所示。圖3-13創(chuàng)建新項(xiàng)目圖3-14添加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.為編程設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分配IP地址用戶可以使用桌面上的“網(wǎng)上鄰居”分配或檢查編程設(shè)備的IP地址：右鍵單擊“網(wǎng)上鄰居”→“屬性”→“本地”→“屬性”選項(xiàng)。在“本地連接屬性”對(duì)話框中，在“此連接使用下列項(xiàng)目：”區(qū)域向下滾動(dòng)到“Internet協(xié)議（TCP/IP）”，單擊“Internet協(xié)議（TCP/IP）”，然后單擊“屬性”按鈕。選擇“自動(dòng)獲得IP地址（DHCP）”或在“使用下面的IP地址”下輸入靜態(tài)IP地址。為S7-1200CPU分配IP地址時(shí)，采用的是在項(xiàng)目中組態(tài)IP地址的方法。使用S7-1200CPU配置機(jī)架之后，可組態(tài)PROFINET接口的參數(shù)。為此，單擊CPU上的綠色PROFINET框以選擇PROFINET端口。巡視窗口中的“屬性”選項(xiàng)卡會(huì)顯示PROFINET端口，如圖3-15所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》圖3-15

設(shè)置IP地址點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》4.測(cè)試運(yùn)行

在完成組態(tài)后，使用“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”對(duì)話框測(cè)試所連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備S7-1200CPU“下載到設(shè)備”功能及其“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”對(duì)話框可以顯示所有可訪問的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及是否為所有設(shè)備都分配了唯一的IP地址（PG/PC接口的類型：PN/IE；PG/PC接口：RealtekPCIeGBEFamilyController）。選中“顯示所有可訪問設(shè)備”復(fù)選框能夠顯示全部可訪問和可用設(shè)備以及為其分配的MAC和IP地址。如圖3-16所示。圖3-16

“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”對(duì)話框點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.5.4PLC用戶程序編程1.程序塊項(xiàng)目中默認(rèn)的只有一個(gè)用戶程序塊。要添加程序塊，需要在項(xiàng)目樹的程序塊中，雙擊“添加新塊”，然后選擇塊的名稱、類型、編號(hào)和編程語言。可供選擇的塊類型有四種：組織塊（OB）、函數(shù)快（FB）、函數(shù)（FC）、數(shù)據(jù)塊（DB）。（塊的定義見第五章）OB、FC塊可供選擇的編程語言有4種：LAD、FBD、STL和SCL。FB塊可供選擇的編程語言有5種：LAD、FBD、STL、SCL和GRAPH。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》2.指令系統(tǒng)提供的指令可以在指令目錄和庫目錄窗口中選擇。雙擊項(xiàng)目樹中要編輯的程序塊，就可以打開程序編輯器。雙擊項(xiàng)目樹窗口中的PLC變量的“顯示所有變量”項(xiàng)目，就進(jìn)入符號(hào)編輯器。編寫PLC程序之前先創(chuàng)建變量有利于程序的閱讀、分析和修改。PLC變量的名稱在CPU范圍內(nèi)具有唯一性，即使變量位于CPU的不同變量表中。塊已經(jīng)使用的名稱、CPU內(nèi)其他PLC變量或常量的名稱，不能用于新的PLC變量的命名。變量名的唯一性檢查不區(qū)分大小寫字母。如果輸入了一個(gè)已經(jīng)存在的變量名，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)為第二次輸入的名稱后加上序號(hào)（1）。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《電氣基礎(chǔ)與S7-1200PLC控制技術(shù)》3.用