西門子S7-1200 PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（第3版） 課件 1.認(rèn)識(shí)S7-1200PLC寬屏-(LAD+SCL)

項(xiàng)目1認(rèn)識(shí)S7-1200PLC1234認(rèn)識(shí)PLC認(rèn)識(shí)S7-1200PLCS7-1200PLC的工作過(guò)程S7-1200PLC的擴(kuò)展功能認(rèn)識(shí)

PLCPLC的產(chǎn)生與定義

1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的需要，提出了十條技術(shù)指標(biāo)在社會(huì)上公開招標(biāo)，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。1.編程簡(jiǎn)單方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序2.硬件維護(hù)方便，采用插件式結(jié)構(gòu)3.可靠性高于繼電器接觸器控制裝置4.體積小于繼電器接觸器控制裝置5.可將數(shù)據(jù)直接送入計(jì)算機(jī)認(rèn)識(shí)

PLC6.用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4?KB7.輸入可以是110V交流8.輸出115V/2A以上交流，驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等9.通用性強(qiáng)，擴(kuò)展方便10.成本上可與繼電器接觸器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC），研制出第一臺(tái)PLCPLC的產(chǎn)生與定義

1968年，美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的需要，提出了十條技術(shù)指標(biāo)在社會(huì)上公開招標(biāo)，制造一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC的產(chǎn)生與定義

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)1987年將可編程序控制器定義為“一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字和模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其外部設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體且易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！?/p>

PLC的定義認(rèn)識(shí)

PLC定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。PLC的特點(diǎn)與應(yīng)用1、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)2、通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全3、編程簡(jiǎn)單、使用方便4、模塊化結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)組合靈活5、安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便

認(rèn)識(shí)

PLCPLC的特點(diǎn)與應(yīng)用1.開關(guān)量的邏輯控制：PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。2.運(yùn)動(dòng)控制：廣泛用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人和電梯等。3.過(guò)程控制:過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。4.數(shù)據(jù)處理:現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，也能完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可通過(guò)通信接口傳送到其它智能裝置，或者將它們打印制表。5.通信聯(lián)網(wǎng):PLC的通信包括PLC相互之間，PLC與上位計(jì)算機(jī)，PLC和其它智能設(shè)備間的通信。PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的需要。認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)PLC硬件組成PLC軟件組成0201系統(tǒng)程序（控制PLC系統(tǒng)自身運(yùn)行的控制程序）一般由管理程序、指令譯碼程序、標(biāo)準(zhǔn)程序塊三部分組成應(yīng)用程序（PLC使用者根據(jù)控制要求與條件編寫的程序）編制方法、語(yǔ)言及程序結(jié)構(gòu)取決于PLC具體型號(hào)認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)1.中央處理單元(CPU)從程序存儲(chǔ)器讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令將各種輸入信號(hào)取入把運(yùn)算結(jié)果送到輸出端響應(yīng)各種外部設(shè)備的請(qǐng)求

CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路連接。認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：

（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)（2）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映像寄存區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）（3）用戶程序存儲(chǔ)區(qū)RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。2.存儲(chǔ)器認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)3.輸入輸出接口電路采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)1）輸入接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)2）輸出接口電路：認(rèn)識(shí)

PLCPLC的基本結(jié)構(gòu)4.電源把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源有的電源單元還向外提供24v隔離直流電源，可供開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場(chǎng)無(wú)源開關(guān)等使用可編程序控制器的電源一般采用開關(guān)式電源，其特點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。認(rèn)識(shí)

PLCPLC的工作原理1.建立I/O映像寄存器區(qū)認(rèn)識(shí)

PLC在PLC存儲(chǔ)器內(nèi)開辟了I/O映像寄存器區(qū)，對(duì)于系統(tǒng)的一個(gè)輸入點(diǎn)總有輸入映像寄存器區(qū)的某一位與之相對(duì)應(yīng)。對(duì)于系統(tǒng)的每一輸出點(diǎn)都有輸出映像寄存器區(qū)的某一位與之對(duì)應(yīng)。系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的地址編號(hào)與I/0映像區(qū)寄存器地址號(hào)對(duì)應(yīng)。

認(rèn)識(shí)

PLC初始化PLC的工作原理2.循環(huán)掃描工作方式

初始化：PLC上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化。清除內(nèi)部繼電器區(qū)，復(fù)位定時(shí)器等，并進(jìn)行自診斷，對(duì)電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語(yǔ)法進(jìn)行檢查CPU自診斷

定期檢查用戶程序存儲(chǔ)器、I/O單元的連接、I/O總線是否正常，定期復(fù)位監(jiān)控定時(shí)器WDT等，以確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行通信信息處理外部設(shè)備交換信息執(zhí)行用戶程序輸入/輸出信息處理

在每個(gè)通信信息處理掃描階段，PLC之間以及PLC與PC之間；PLC與其他帶微處理器的智能裝置通信

PLC與外部設(shè)備連接時(shí)，在每個(gè)掃描周期內(nèi)要與外部設(shè)備交換信息。這些外部設(shè)備有PLC編程器、終端設(shè)備、彩色圖形顯示器、打印機(jī)PLC在運(yùn)行狀態(tài)下，每個(gè)掃描周期都要執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行用戶程序時(shí)，是以掃描的方式按順序逐句掃描處理，掃描一條執(zhí)行一條，運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)位或存儲(chǔ)單元中PLC在運(yùn)行時(shí)，每個(gè)掃描周期都要進(jìn)行輸入輸出信號(hào)處理，掃描的方式把輸入信號(hào)的狀態(tài)存入輸入映像寄存器區(qū)；程序的執(zhí)行結(jié)果存入輸出映像寄存器區(qū)，直至傳送到外部被控設(shè)備PLC的工作原理3.掃描執(zhí)行過(guò)程輸入采樣階段在輸入采樣階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入映像寄存器。外部輸入電路閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為“1”，梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外部的輸入電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入過(guò)程映像寄存器為“0”，梯形圖中對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合。完成輸入采樣工作后，將關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。程序執(zhí)行階段CPU在RUN工作模式時(shí)，在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶控制程序的排列順序，在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，從第一條開始逐步執(zhí)行指令。在指令執(zhí)行時(shí)，從I/O映像寄存器或位元件的存儲(chǔ)單元讀出其0/1狀態(tài)，并將相應(yīng)的指令執(zhí)行結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的位元件的存儲(chǔ)單元或輸出映像寄存器。當(dāng)最后一條控制程序執(zhí)行完畢后，即轉(zhuǎn)入輸出刷新階段。輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，將輸出映像寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段構(gòu)成PLC一個(gè)工作周期，由此循環(huán)往復(fù)，因此稱為循環(huán)掃描工作方式。由于輸入采樣階段是緊接輸出刷新階段后進(jìn)行的，所以亦將這兩個(gè)階段統(tǒng)稱為I/O刷新階段。認(rèn)識(shí)

PLC認(rèn)識(shí)

PLC①

初始狀態(tài):SB1/SB2都斷開結(jié)合“啟-保-?！睂?shí)例，講述PLC的工作原理認(rèn)識(shí)

PLC②

當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1閉合結(jié)合“啟-保-?！睂?shí)例，講述PLC的工作原理認(rèn)識(shí)

PLC③

當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB1斷開，回到初始時(shí)結(jié)合“啟-保-?！睂?shí)例，講述PLC的工作原理認(rèn)識(shí)

PLC④

當(dāng)停止按鈕SB2閉合結(jié)合“啟-保-停”實(shí)例，講述PLC的工作原理⑤

自鎖回路斷開認(rèn)識(shí)

PLC結(jié)合“啟-保-停”實(shí)例，講述PLC的工作原理

S7-1200PLC控制器是西門子系列PLC的新產(chǎn)品，因其設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活、擴(kuò)展方便、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備以滿足自動(dòng)化需求。S7-1200CPU模塊將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、高速運(yùn)動(dòng)控制I/O、多種工藝功能以及板載模擬量輸入組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中來(lái)形成功能強(qiáng)大的控制器，這些特點(diǎn)的組合使它成為各種控制應(yīng)用中完美的解決方案認(rèn)識(shí)S7-1200PLC應(yīng)用復(fù)雜性I/O容量、程序規(guī)模、命令速度、通訊功能、…模塊化小型PLC，用于中低端各種獨(dú)立式自動(dòng)化解決方案SIMATICS7-1200模塊化控制器，適用于各種中端自動(dòng)化解決方案SIMATICS7-300模塊化控制器，適用于各種苛刻型應(yīng)用和過(guò)程自動(dòng)化的系統(tǒng)解決方案SIMATICS7-400用于開關(guān)和控制解決方案的邏輯模塊，適用于中低端獨(dú)立式自動(dòng)化應(yīng)用LOGO!模塊化控制器的定位認(rèn)識(shí)S7-1200PLC全新、簡(jiǎn)潔的自動(dòng)化功能–適用于小型自動(dòng)化等更多的相關(guān)應(yīng)用使用全新SIMATICS7-1200控制器系列產(chǎn)品控制器和HMI使用全新全集成工程組態(tài)系統(tǒng)

SIMATICWINCC控制器與驅(qū)動(dòng)器全新集成工程組態(tài)SINATICStartdrive用戶獲益：硬件延展性更好，可以實(shí)現(xiàn)具備高度靈活性的智能解決方案支持量身定制的通信功能，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建更加簡(jiǎn)單、高效編程和調(diào)試期間，工程組態(tài)更加直觀、快捷認(rèn)識(shí)S7-1200PLC全新模塊化小型PLCSIMATICS7-1200采用了全新可伸縮式靈活設(shè)計(jì)方案，

適用于緊湊的智能解決方案集成了

PROFINET接口，可用于編程、

HMI連接和CPU之間的通信功能集成了功能強(qiáng)大的技術(shù)工藝功能，可以輕松實(shí)現(xiàn)

計(jì)數(shù)、測(cè)量、閉環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制等功能用戶獲益：完美地適應(yīng)各種自動(dòng)化需求工程組態(tài)、HMI面板和控制器之間的網(wǎng)絡(luò)連接極其簡(jiǎn)便可以針對(duì)技術(shù)工藝任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效的解決方案認(rèn)識(shí)S7-1200PLC認(rèn)識(shí)S7-1200PLC

1—電源接口2—存儲(chǔ)卡插槽（保護(hù)蓋下面）4—板載輸入/輸出狀態(tài)指示燈3—可拆卸用戶接線連接器（保護(hù)蓋下面）5—PROFINET接口（CPU的底部）在STOP（停止）運(yùn)行模式下，CPU不執(zhí)行程序；用戶可以加載項(xiàng)目在STARTUP（調(diào)試）運(yùn)行模式下，CPU執(zhí)行調(diào)試在RUN（運(yùn)行）運(yùn)行模式下，將循環(huán)執(zhí)行程序。在CPU的RUN模式下，不能加載項(xiàng)目

PLC面板上沒有用于切換運(yùn)行模式的物理開關(guān)?？墒褂密浖牟僮鲉T面板上的按鈕來(lái)切換。另外，該操作員面板還提供了用于執(zhí)行全面存儲(chǔ)器復(fù)位的按鈕MRES，并具有可顯示CPU狀態(tài)的LED指示燈三種工作模式S7-1200PLC的工作過(guò)程三種工作模式STARTUPA清除I（映像）存儲(chǔ)區(qū)B使用上一個(gè)值或替換值對(duì)輸出執(zhí)行初始C執(zhí)行啟動(dòng)OBD將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到I存儲(chǔ)器E將所有中斷事件存儲(chǔ)到要在進(jìn)入RUN模式后處理的隊(duì)列中F啟用Q存儲(chǔ)器到物理輸出的寫入操作RUN

①將Q存儲(chǔ)器寫入物理輸出

②將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到I存儲(chǔ)器③執(zhí)行程序循環(huán)OB

④執(zhí)行自檢診斷

⑤在掃描周期的任何階段處理中斷和通信STARTUP和RUN過(guò)程S7-1200PLC的工作過(guò)程CPU前面的LEDRUN/STOP的顏色指示出CPU的當(dāng)前運(yùn)行模式●

黃色燈指示STOP模式●

綠色燈指示RUN模式●閃爍燈指示STARTUP模式●紅色錯(cuò)誤指示燈ERROR●

需要維護(hù)指示燈MAINT三種工作模式S7-1200PLC的工作過(guò)程1.信號(hào)板數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出以及數(shù)字量輸入/輸出模擬量輸入、模擬量輸出信號(hào)板用于為CPU添加模擬量、數(shù)字量I/O連接或通信板，CPU尺寸不會(huì)改變S7-1200PLC的擴(kuò)展功能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信

板CB1241（RS485）2.信號(hào)模塊數(shù)字量模塊S7-1200PLC的擴(kuò)展功能信號(hào)模塊SM1231AI模擬量輸入AI4x13bit

±10VDC/0-20mA信號(hào)模塊SM1232AQ模擬量輸出AO2x14bit

±10VDC/0-20mA信號(hào)模塊SM1234AI/AQ模擬量輸入/輸出AI4x13bit

±10VDC/0-20mA

AO2x14bit

±10VDC/0-20mA2.信號(hào)模塊模擬量S7-1200PLC的擴(kuò)展功能

3.通信模塊串行通信模塊CM1241緊湊型交換機(jī)CSM1277PROFIBUS-DP主站通信模塊CM243-5PROFIBUS-DP從站通信模塊CM242-5GPRS模塊CP1242-7I/O主站模塊CM1278通信處理器CP1243-1S7-1200PLC的擴(kuò)展功能緊湊型交換機(jī)模塊CSM12774xRJ45插座，10/100Mbit/sSIMATIC內(nèi)存卡2MB~24MB電源模塊PM107 輸入:120/230VAC50/60Hz,1.2/0.7A輸出:24VDC/2.5A