PLC編程與應(yīng)用課件 項(xiàng)目一認(rèn)知S7-1200PLC任務(wù)2：熟知西門子S7-1200PLC

任務(wù)2熟知西門子S7-1200PLC項(xiàng)目一：

認(rèn)知S7-1200PLC1.了解S7-1200PLC的特點(diǎn)。2.了解S7-1200PLC的基本結(jié)構(gòu)。3.了解S7-1200系列中不同型號(hào)的適用范圍。知識(shí)目標(biāo)：技能目標(biāo)：1.能熟練操作進(jìn)行硬件的安裝與接線。2.能根據(jù)不同情況對(duì)S7-1200進(jìn)行選型。知識(shí)點(diǎn)1：

西門子S7-1200概述西門子可編程控制器是一個(gè)完整的產(chǎn)品組合，擁有迷你控制器S7-200CN、S7-1200、S7-300、S7-400、

S7-1500、LOGO等。SIMATICS7-1200系列（如圖1-2-1所示）是西門子公司新推出的一款面向離散自動(dòng)化系統(tǒng)和獨(dú)立自動(dòng)化系統(tǒng)的PLC，采用了模塊化設(shè)計(jì)并具有靈活性、可擴(kuò)展性以及強(qiáng)大的工藝功能。圖1-2-1SIMATICS7-1200PLCSIMATICS7-1200可應(yīng)用于OEM機(jī)械控制、遠(yuǎn)程通信、低端的運(yùn)動(dòng)/位置控制、建筑自動(dòng)化設(shè)備、非傳統(tǒng)非制造業(yè)應(yīng)用等范圍。如圖1-2-2、圖1-2-3、圖1-2-4所示，簡(jiǎn)單列舉出了SIMATICS7-1200應(yīng)用場(chǎng)合示例。S7-1200的定位處于原有的S7-200和S7-300之間，是緊湊型自動(dòng)化產(chǎn)品的新成員。西門子SIMATIC系列產(chǎn)品定位可以參考圖1-2-5。圖1-2-5西門子SIMATIC系列產(chǎn)品定位知識(shí)點(diǎn)2：S7-1200PLC硬件模塊S7-1200PLC設(shè)計(jì)緊湊、使用靈活、成本低廉、功能強(qiáng)大，這些優(yōu)勢(shì)的組合可以滿足各種各樣的自動(dòng)化需求。CPU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以及板載模擬量輸入組合到了一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中，形成了功能強(qiáng)大的PLC。CPU集成了PROFINET端口，可以實(shí)現(xiàn)CPU與編程設(shè)備、HMI面板或者CPU與CPU的通信；還可使用通信模塊通過RS485或RS232進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，如圖2-2-6所示。1.CPU模塊（1）

CPU的主要技術(shù)指標(biāo)CPU的主要技術(shù)指標(biāo)有內(nèi)存空間、運(yùn)算速度、內(nèi)部資源、中斷處理、通信方式等，S7-1200現(xiàn)在有5種型號(hào)的CPU模塊，其特征與功能見表1-2-1。表1-2-1S7-2005種型號(hào)CPU模塊的特點(diǎn)與功能特性CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C本機(jī)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)6入/4出8入/6出14入/10出14入/10出14入/10出本機(jī)模擬量I/O點(diǎn)數(shù)2入2入2入2入/2出2入/2出工作存儲(chǔ)器/裝載存儲(chǔ)器50KB/1MB75KB/1MB100KB/4MB125KB/4MB150KB/4MB信號(hào)模塊擴(kuò)展個(gè)數(shù)無(wú)2888最大本地?cái)?shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)1482284284284高速計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)3點(diǎn)5點(diǎn)6點(diǎn)同前6點(diǎn)上升沿/下降沿中斷點(diǎn)數(shù)6/68/812/1214/1414/14（2）CPU操作模式S7-1200CPU有三種操作模式：STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。CPU前面的狀態(tài)指示燈指示當(dāng)前操作模式。①在STOP模式下，CPU不執(zhí)行任何程序，用戶可以下載項(xiàng)目。②在STARTUP模式下，CPU會(huì)執(zhí)行存在的所有啟動(dòng)邏輯但不處理任何中斷事件。③在

RUN模式下，重復(fù)執(zhí)行掃描周期。說明：CPU處于RUN模式下時(shí)，無(wú)法下載任何項(xiàng)目，只有在CPU處于STOP模式時(shí)，才能下載項(xiàng)目。（3）CPU集成的工藝功能S7-1200的CPU集成了強(qiáng)大的高速計(jì)數(shù)、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)器S7-1200的CPU內(nèi)含6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，3個(gè)100KHz和3個(gè)30KHz。這些高速計(jì)數(shù)器包括增量式編碼器，頻率測(cè)量或者過程控制的高速計(jì)數(shù)等精確檢測(cè)。②高速輸出A.共有2個(gè)脈寬調(diào)制（PWM）輸出，可生成一個(gè)類似模擬量的、可變占空比、周期固定的輸出信號(hào)，應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門位置或者加熱元件循環(huán)周期的控制。B.共有2個(gè)脈沖序列輸出（PTO），可提供最高頻率為100KHz的50%占空比的高速脈沖輸出，可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)或伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行開環(huán)速度控制和定位控制，通過HSC0和HSC0對(duì)高速脈沖輸出（PTO）進(jìn)行內(nèi)部反饋，如圖1-2-7所示。圖1-2-7s7-1200PLC高速脈沖輸出（PTO）③PLCopen運(yùn)動(dòng)控制功能塊S7-1200系列PLC擁有對(duì)步進(jìn)電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器的開環(huán)速度控制和位置控制的PLCopen運(yùn)動(dòng)控制功能塊，支持返回原點(diǎn)、點(diǎn)動(dòng)功能、絕對(duì)位置控制、相對(duì)運(yùn)動(dòng)和速度控制功能，如圖1-2-8所示。圖1-2-8PLCopen運(yùn)動(dòng)控制示例④PID控制S7-1200支持多達(dá)16個(gè)PID控制回路，可進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，提供了PID調(diào)試控制面板，簡(jiǎn)化控制回路的調(diào)節(jié)過程，達(dá)到最佳的比例增益值、積分時(shí)間、和微分時(shí)間。面板能提供自動(dòng)調(diào)節(jié)和手動(dòng)調(diào)節(jié)功能，還能以圖形顯示結(jié)果，能顯示錯(cuò)誤和報(bào)警，如圖1-2-9、圖1-2-10所示。2.CPU面板圖1-2-11S7-1200系列的面板（1）狀態(tài)指示燈S7-1200CPU有三類狀態(tài)指示燈，用于指示CPU模塊的運(yùn)行狀態(tài)，分別為STOP/RUN指示燈、ERROR指示燈、MAINT指示燈，如圖1-2-12所示。①STOP/RUN指示燈：當(dāng)該指示燈為橙色和綠色交替閃爍時(shí)，CPU處于正在啟動(dòng)；當(dāng)指示燈顏色為綠色時(shí)，CPU處于RUN（運(yùn)行）模式；當(dāng)指示燈顏色為紅色時(shí)CPU處于STOP（停止）模式。②ERROR指示燈：該指示燈為純紅色時(shí)，表示硬件出現(xiàn)故障；該指示燈為紅色閃爍時(shí)為有錯(cuò)誤，例如CPU內(nèi)部錯(cuò)誤、存儲(chǔ)卡錯(cuò)誤、組態(tài)錯(cuò)誤（模塊不匹配）等。③MAINT指示燈：每次插入存儲(chǔ)卡時(shí)閃爍。（2）

I/O狀態(tài)指示燈通過I/O狀態(tài)指示燈（如圖1-2-13所示）的點(diǎn)亮或熄滅用來(lái)指示各種輸入或輸出的狀態(tài)。圖1-2-13I/O狀態(tài)指示燈（3）

PROFINET通信狀態(tài)指示燈S7-1200CPU提供了2個(gè)指示PROFINET通信狀態(tài)的指示燈：“Likn”和“Rx/Tx”，“Likn”點(diǎn)亮?xí)r指示連接成功，“Rx/Tx”點(diǎn)亮?xí)r指示傳輸活動(dòng)，如圖1-2-14所示。圖1-2-14PROFINET通信狀態(tài)的指示燈（4）存儲(chǔ)卡

S7-1200PLC使用的存儲(chǔ)卡為SD卡（其插槽如圖1-2-15所示），使用時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：①S7-1200P本身內(nèi)置存儲(chǔ)器，沒有存儲(chǔ)卡一樣可以使用。②對(duì)在正在運(yùn)行的CPU上插存儲(chǔ)卡會(huì)造成CPU停機(jī)。③S7-1200CPU只支持由西門子制造商預(yù)先格式化過的存儲(chǔ)卡。④如果用Windows格式化程序?qū)Υ鎯?chǔ)卡進(jìn)行格式化操作，該存儲(chǔ)卡將無(wú)法被CPU識(shí)讀。圖1-2-15存儲(chǔ)卡插槽3.信號(hào)板S7-1200CPU可以根據(jù)系統(tǒng)需要進(jìn)行擴(kuò)展，各種CPU正面都可以增加一塊信號(hào)板（如圖1-2-16所示），信號(hào)板為嵌入式安裝（如圖1-2-17所示），可以在不增加空間的情況擴(kuò)展CPUI/O點(diǎn)，從而提高控制系統(tǒng)的性價(jià)比。S7-1200有SB1222、SB1223、SB1231、SB1232等信號(hào)板，可與S7-1200系列所有CPU通用。信號(hào)板的類型有：①具有4個(gè)數(shù)字量I/O（2*DC輸入和2*DC輸出）的信號(hào)板②具有1路模擬量輸出的信號(hào)板。4.信號(hào)模塊S7-1200可通過附加各種信號(hào)模塊來(lái)擴(kuò)展其能力，分為模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、模擬量輸入/輸出模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊。信號(hào)板如圖1-2-18所示。圖1-2-18信號(hào)模塊表1-2-2信號(hào)模塊指示燈說明DIAG（紅色/綠色）I/OChannel（紅色/綠色）現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電源關(guān)閉呈紅色閃爍呈紅色閃爍沒有組態(tài)或更新在進(jìn)行中呈綠色閃爍滅模塊已組態(tài)且沒有錯(cuò)誤亮（綠色）亮（綠色）I/O錯(cuò)誤（啟用診斷時(shí)）--呈紅色閃爍I/O錯(cuò)誤（禁用診斷時(shí)）--亮（綠色錯(cuò)誤狀態(tài)呈紅色閃爍--5.通信模塊S7-1200CPU集成了一個(gè)PROFINET通信端口，支持傳輸控制協(xié)議（TCP）、ISO-on-TCP（RFC1006）與S7通信，該接口的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbit/s、100Mbit/s，支持電纜交叉自適應(yīng)，支持最多16個(gè)以太網(wǎng)連接，可用于標(biāo)準(zhǔn)的或交叉的以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)快速、簡(jiǎn)單、靈活的工業(yè)通信。S7-1200可以通過TCP通信協(xié)議與S7-1200CPU、STEP7Basic編程設(shè)備、HMI設(shè)備和非西門子設(shè)備通信。S7-1200最多可以增加3個(gè)通信模塊，它們安裝在CPU的左邊。RS-485和RS-232通信模塊為點(diǎn)到點(diǎn)（P2P）串行通信提供連接，其有以下特征：端口經(jīng)過隔離、支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議、通過擴(kuò)展指令和庫(kù)功能指令進(jìn)行組態(tài)和編程、通過LED顯示傳送和接收活動(dòng)，顯示診斷LED、有CPU供電，不必外接電源。知識(shí)點(diǎn)3：S7-1200PLC的安裝S7-1200PLC尺寸較小，易于安裝，是敞開式控制器。S7-1200PLC可以水平或垂直安裝在外殼、控制柜或電控室內(nèi)的面板或標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。如圖1-2-19所示：①DIN導(dǎo)軌安裝③面板安裝②DIN導(dǎo)軌卡夾處于鎖緊位置④卡夾處于伸出位置用于面板安裝圖1-2-19S7-1200PLC的安裝（1）S7-1200PLC應(yīng)安裝在干燥的環(huán)境中，必須將產(chǎn)生高壓和高電噪聲的設(shè)備與S7-1200等低壓邏輯型設(shè)備隔離開。（2）S7-1200采用自然對(duì)流冷卻設(shè)計(jì)，為保證適當(dāng)冷卻，在設(shè)備上方和下方必須留出至少25mm的空隙。此外，模塊前端與機(jī)柜內(nèi)壁間至少應(yīng)留出25mm的深度。（3）規(guī)劃S7-1200系統(tǒng)的布局時(shí)，應(yīng)留出足夠的空隙以方便接線和通信電纜連接。（4）在安裝或拆卸S7-1200模塊之前，要確保已關(guān)閉相應(yīng)設(shè)備的電源及已關(guān)閉所有相關(guān)設(shè)備的電源。安裝CPU步驟1）安裝DIN導(dǎo)軌。按照每隔75mm將導(dǎo)軌固定到安裝板上。2）確保CPU和所有S7-1200設(shè)備都與電源斷開。3）將CPU掛到DIN導(dǎo)軌上方。4）拉出