综合实训指导手册S71500.docx
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综合实训指导手册S71500
2016年生产实习指导书
（PLC组,内部使用资料）
燕山大学电气工程学院自动化系
2016-8-15
第1章S7-1500实训平台简介
S7-1500实训平台符合“可编程序控制器的编程方法与工程应用”、“可编程控制器及其应用”等课程教学实验大纲的要求，通过S7-1500实训平台的实训，应使学生掌握以下基本技能：
1.对S7-1500的结构有一定的了解；
2.能完成S7-1500各模块的接线；
3.学会使用S7-1500编程软件，掌握一些基本的编程指令；
4.会使用S7-1500数字输入输出模块、模拟输入输出模块，并通过编程实现一些基本功能；
5.通过PROFINRT,实现S7-1500、TP1200、G120变频器之间的通讯，并能通过程序改变异步电动机转速等；
6.学会使用TIA和WINCC将TP1200与S7-1500进行组态，实现基于WINCC的人机界面的设计。
S7-1500实训平台的实训台高80CM，宽为120CM，如下图：
图1.1S7-1500实训平台元件布局图
根据S7-1500实训平台的设计要求，设计的S7-1500实训平台包括实训台，电源部分，S7-1500PLC、TP1200、G120变频器、实训板、三相异步电动机、稳压直流电源等。
具体元件清单如下表：
表1S7-1500实训平台元件清单表
序号
符号名
元件名
1
QF1
4P空气断路器
2
QF2
3P空气断路器
3
QF3
3P空气断路器
4
QF4
2P空气断路器
5
FU1
熔断器
6
FU2
熔断器
7
FU3
熔断器
8
FU4
熔断器
9
KM1
接触器
10
KM2
接触器
11
KM3
接触器
12
KM4
接触器
13
KA1
中间继电器
14
KA2
中间继电器
15
KA3
中间继电器
16
SA1
钥匙开关
17
HL1
指示灯
18
HL2
指示灯
19
HL3
指示灯
20
HL4
指示灯
21
HL5
指示灯
22
HL6
指示灯
23
HL7
指示灯
24
HL8
指示灯
25
SB1
按钮开关
26
SB2
按钮开关
27
SB3
按钮开关
28
SB4
按钮开关
29
SB5
按钮开关
30
SB6
按钮开关
31
SB7
按钮开关
32
SB8
按钮开关
33
HB1
数显模块
34
C
插座
35
PM190W
PLC电源模块
36
1516-3PN/DP
CPU
37
DI
数字量输入模块
38
DQ
数字量输出模块
39
AI
模拟量输入模块
40
DQ
模拟量输出模块
41
TP1200
触摸屏
42
G120
变频器
43
H1
接近开关
44
M1
与G120配套电机
45
M2
三相异步电机
第2章控制回路及主回路
电源电路为整个S7-1500实训平台提供所需电源，其电源回路及主回路的接线图需要学生根据实训挂屏具体接线来绘制。
2.1主回路
图2-1主回路
主回路通过，380V对G120变频器和三相异步电机进行供电。
同时，使用熔断器以防止电路的短路或过载。
2.2控制回路
图2-2控制回路
控制回路通过220V进行供电，其中有三盏指示灯，指示三相电每一相的通断情况，通过PW190W将AC220V转换成DC220V给PLC的CPUh和其他模块供电。
通过一个DC24V电源将AC220V转换成DC24V给TP1200供电。
第3章S7-1500PLC及TP1200简介
3.1S7-1500PLC简介
S7-1500PLC是一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。
S7-1500采用模块化结构、无风扇结构设计，采用DIV标准导轨安装，配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便。
S7-1500采用模块化结构，根据控制要求的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，各种模块及人机界面可进行广泛的组合和扩展。
其主要模块：
包括电源模块、CPU模块、数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块、模拟输出模块、功能模块、接口模块等。
一、PS模块（电源模块）
电源模块用来将交流120V/230V电压转为24V直流工作电压，为S7-1500CPU和24V直流负载电路提供电源。
本S7-1500电源模块采用PW190W。
二、CPU模块
S7-1500CPU模块主要用来执行用户程序，同时还为S7-1500背板总线提供5V电源。
本S7-1500CPU模块型号为1516-3PN/DP，属于标准型CPU,包括后备电池、DC24V连接器，模式选择开关，状态及故障指示器、PROFINET。
其中，CPU通过24V连接器与电源模块相连，通过PROFINET完成与TP1200以及S120变频器间的通讯。
PS、CPU接线图如下图所示：
图3-1PS、CPU接线图
三、SM模块（信号模块）
1.DI和DO模块（数字量输入和输出模块）
本实验中S7-1500数字输入模块为DI32x24VDCHF,32点数字输入，分为4个组，每组8个点。
分别接8个按钮、4个接近开关和四个钮子开关，需外部电源才可以完成相应功能。
数字量输出模块为DQ32x24VDC/0.5AHF，32点数字输出。
其中模块自身要由电源模块供电，同时接近开关需要外接电源，采用24V直流稳压电源即可。
根据具体的控制要求，进行相应的编程，可以完成一定的功能。
DI接线图如下图所示：
图3-2DI/DO接线图
2.AI模块（模拟输入模块）
本S7-1500模拟输入模块采用AI8xU/I/RTD/TCST,8通道组，本实验只用了第一组，接了一个电位器，同时还有一个显示器与电位器相连，它们需外部提供5V直流电源该模块配有量程卡，分A、B、C、D，本实验选B即为电压，表示测量的是电压，通过调节电位器，改变模拟输入电压，并显示在显示器上。
图3-3AI接线图
3.AO模块（模拟量输出模块）
本S7-1500模拟输出模块为AQ4xU/IST，该模块具有下列技术特性：
4个模拟量输出、选择电压输出的通道、选择电流输出的通道、精度：
16位（包含符号）、可组态的诊断（每个通道）。
本试验使用了第一通道组，接了一个显示器，并需外部提供5V直流电源通过相应的编程，可以实现通过调节电位器，来改变模拟输出电压，并显示在显示器上的功能。
图3-6AO接线图
3.2TP1200简介
SIMATICHMI精智面板具有较高的功能特性，可实现快速图像构建。
所有规格的面板均具有归档、VB脚本运行、可浏览各种工厂文档（如，PDF或网页文件）等功能。
而另一项创新之举则是实现了系统诊断与SIMATIC控制器的完美交互。
如今，可直接通过精智面板读取相应的诊断信息；而在此之前只能使用编程器进行读取。
SIMATICHMI精智面板可轻松集成到PROFINET和PROFIBUS网络中，还集成有USB接口。
7寸以上的精智面板还配备有一个双端口以太网交换机接口，15寸以上的精智面板则配有一个额外的PROFINET千兆以太网接口。
宽屏显示可增加高达40%的显示空间，可完美显示各种复杂操作画面，而且操作与监控更为清晰明了。
1600万色的高分辨率，可详尽显示所有操作过程，显著优化了面板显示清晰度。
与此同时，170º的超宽视角，也极大确保了最优显示清晰度。
这款显示屏的亮度可全范围调节，因而可根据具体需求进行优化调整。
这一功能对于船舶等应用尤为重要，可大幅降低能源损耗。
图3-7TP1200接口
第4章编程软件简介及指令介绍
4.1TIA简介
TIA是可用于SIMATICS7-1500/1200/400/300站创建可编程逻辑控制程序的软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表。
它是SIEMENSSIMATIC工业软件的组成部分。
TIA以其强大的功能和灵活的编程方式广泛应用于工业控制系统，总体说来，它有如下功能特性：
Ø可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展
Ø为功能模板和通讯处理器赋参数值
Ø强制和多处理器模式
Ø全局数据通讯
Ø使用通讯功能块的事件驱动数据传送
Ø组态连接
4.2TIA的安装
包含五种语言的TIAV13版本能够在Windows7Professional操作系统上运行。
将TIACD放入PC机的CD-ROM驱动器，安装程序将自动启动，根据安装程序界面的提示即可安装完毕。
如果安装程序没有自动启动，可在CD-ROM的以下路径中找到安装程序〈驱动器〉：
/TIA/Disk1/setup.exe.
一旦安装完成并已重新启动计算机，“TIAPortalV13（SIMATIC管理器）”的图标将显示在Windows桌面上。
4.3TIA的硬件配置和程序结构
一般来说，要在TIA中完成一个完整自动控制项目的下位机程序设计，要经过设计自动化任务解决方案、生成项目、组态硬件，生成程序、传送程序到CPU并调试等步骤。
从其流程来看，设计自动化任务解决方案是首要的，它是根据实际项目的要求进行设计，本实验对此不做过多地阐述。
下面从生成项目开始，逐步介绍如何完成一个自动化控制项目的下位机程序设计。
（一）生成项目并组态硬件、编程
具体的硬件组态过程可参考课件深入浅出S71500。
注意：
1.PC机和CPU的通讯接口选择：
设置PG/PC接口为RealtekPCIeGBEFamilier；
2.硬件组态ET200SP时，设置的地址须和ET200SP硬件上的地址相同。
（二）程序结构
配置好硬件之后，回到TIA管理器界面窗口，鼠标左键单击窗口左边的“程序”选项，则右边窗口中会出现“OB1”图标，“OB1”是系统的主程序循环块，“OB1”里面可以写程序，也可以不写程序，根据需要确定。
TIA中有很多功能各异的块，分别描述如下：
1、组织块（OganizationBlock,简称OB）。
组织块是操作系统和用户程序间的接口，它被操作系统调用。
组织块控制程序执行的循环和中断、PLC的启动、发送错误报告等。
你可以通过在组织块里编程来控制CPU的动作。
2、功能函数块（FunctionBlock,简称FB）。
功能函数块为TIA系统函数，每一个功能函数块完成一种特定的功能，你可以根据实际需要调用不同的功能函数块。
3、函数（Function,简称FC）。
函数是为了满足用户一种特定的功能需求而由用户自己编写的子程序，函数编写好之后，用户可对它进行调用。
4、数据块（DataBlock,简称DB）。
数据块是用户为了对系统数据进行存储而开辟的数据存储区域。
如果你要加入某种块，可在左边窗口（即出现“OB1”的窗口）空白处双击“添加新块”选项，在其下子菜单中鼠标左键单击你所要的块即可。
添加好了你所要的块之后就是程序编写了，鼠标左键双击你所要编写程序的块即可编写程序了。
还可以给使用的变量和常量定义变量名，在左侧项目数栏中，找到“plc变量”一项，单击展开，然后双击“添加新变量表”创建新变量表。
可以在变量表中定义变量的名称。
程序写好并编译通过之后点击TIA管理器界面窗口中的图标，下载到CPU中，把CPU置于RUN状态即可运行程序。
（三）编程语言
TIA标准软件包支持三种编程语言：
梯形图LAD，语句表STL和功能块图FBD。
不同的编程语言为具有不同的知识背景的编程人员提供了选
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