PLC认知.docx

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PLC认知

实验1 PLC认知

（软硬件结构、系统组成、基本指令、接线、编程下载等）

后续实验会大部分引用本实验关于STEP7Basic软件操作、PLC模块组态、与PC连接以及程序下载等操作指南，请熟记其步骤。

建议在所有涉及S7-1200PLC的实验中带上本指导以供随时参考。

一.实验目的

了解标准PLC基本原理和模块组成

能够熟练修改标准PLC各个输入输出点及PLC所提供的基本功能

熟悉STEP7Basic软件基本操作，能连接S7-1200PLC并下载用户程序

了解用梯形图编写PLC程序的方法，掌握S7-1200PLC调试方法

二.实验内容

1.西门子S7-1200PLC的结构及选型

2.PLC的工作原理

3.西门子PLC编程软件STEP7Basic应用

三.仪器设备

PLC综合实验台一台（PLC模块）

装有STEP7Basic的电脑一台

工具包，连接线

四.相关知识

•PLC的简单认知：

PLC将CPU、集成电源、输入和输出电路、各种工业通信模块、高速运动控制I/O以及板载模拟量输入输出组合到一个设计紧凑的外壳中以形成功能强大的控制器。

并且能以简单明了却不失强大的梯形图语言编程，CPU根据用户程序逻辑监视输入与更改输出，可以包含布尔逻辑、计数、定时、复杂数学运算以及与其它智能设备的通信。

从而进行适用于自动化生产要求的丰富多样的控制功能。

•从S7-1200PLC的性能参数了解典型PLC的功能和模块

本实验台使用S7-1200DC/DC/DCPLC，采用1214CCPU，24VDC电源，DC光电藕隔离输入，晶体管DC输出，主要性能参数表如下：

物理尺寸（mm）

110x100x75

用户储存器

工作储存器50KB，装载储存器2MB，保持储存器2KB

CPU板载I/O

数字量：

14点输入（I元件）；10点输出（Q元件）

模拟量：

2路输入

位储存器（M元件）

8192B

可扩展信号模块SM

8个

可扩展通信模块CM

3个

高速计数器（HSC）

单相：

3个100kHz，3个30kHz

正交相：

3个80kHz，3个20KHz

脉冲输出

2个，PTO和PWM模式

实数数学运算执行速度

18μs/指令

布尔运算执行速度

0.1μs/指令

其中：

输入输出端子口接线请参见附录：

位储存器M元件用于储存用户程序中间过程量，S7-1200对M元件采用动态管理，不再按数据类型区分储存器元件，统一用M表示。

特定的数据类型只需要在M后加一个字母即可（如32位的双字节Double或实数Real通用MD表示，字节型用MB表示）。

高速计算器HSC（HighSpeedCounter）独立于CPU进行与CPU频率的计数，不占用CPU资源，应用于编码器的脉冲反馈，用于精确测量轴位置和速度等物理量

脉冲输出能生成可控频率/频宽的高速脉冲，PTO用于数控运动控制，PWM脉冲宽度控制用于数字量转换模拟量的控制领域。

以上这些都是衡量PLC性能的一些主要参数，也是典型PLC所必须集成的模块

另外注意：

1.电源：

国内PLC的输入电源电压一般分为两种：

直流24V和交流220V，S7-1200中的第一个DC表示电源为直流24V

2.输入I端子信号：

常用的西门子PLC输入电信号为低压信号，这就是型号中第二个DC的含义。

不要输入交流高压信号，如果外部信号为高压信号的，应该通过中间继电器转换，或者转换成低压信号后再接入PLC的输入端子。

3.输出：

PLC输出一般分为

a）继电器输出

继电器类型输出的PLC优点是：

可以通过相对大的电流（约为2A左右，具体请查阅S7-1200PLC系统手册），通过电流的电压可以至250VAC也可以是24VDC以下

缺点是：

输出触点响应时间相对较慢，约为10ms。

在有需要高速脉冲输出控制（如需要控制步进或伺服系统时）时不能选用继电器输出类型的PLC

b）晶体管输出

晶体管类型输出的PLC优点是：

输出触点响应时间快，约为0.1ms以下，经常应用在需要高速输出响应的系统里，缺点是：

只能通过30VDC以下的电压，通过电流小（约为0.75A左右）。

这就是型号中第三个DC的含义

五.实验步骤

•S7-1200PLC与PC机的连接

1.如下图：

用以太网线连接PC机与S7-1200PLC，合上实验台主电源和PLC电源。

2.PC机上启动STEP7Basic，创建一新项目，然后按下图添加新设备：

注意选择CPU型号和电源/输入/输出型号，再次重复：

本实验台使用CPU1214C/DC/DC/DC：

这样，在项目中就创建了一个新PLC。

这时，在项目树中点击“设备和网络”可以看到新建的PLC，在这个页面还可以添加其它PLC或者其它SM信号板或者CM通信模块，在后续试验中将会接触。

3.组态新建的PLC：

“组态”（Configuration），直译为设置、配置，用于设置设备的参数和工作状态，在自动化领域，这种设置行为被广义为“组态”这一词，同学们须习惯。

在STEP7Basic的这个版本和S7系列的PLC，各种功能模块如高速计算器，脉冲输出等独立于CPU的模块可以通过设备的组态视图进行初始化，而不需要在程序块中用复杂的命令参数进行操作，这时Siemens简化编程的一个理念。

在后续的实验同学们将会多次接触。

1）首先，组态PLC的以太网接口，以便PC可以根据这个接口连接上PLC：

右击项目树中的PLC_1然后按[属性]，进入PLC的组态窗口后单击PROFINET接口

或者打开“设备和网络”->双击PLC->然后双击放大后的PLC视图上的以太网接口，在下侧的属性栏点击以太网地址，按下图填写此PLC接口的IP地址和子网掩码。

这是此PLC的网络层接口，不是某PLC的实际物理地址。

下面还会给实际的PLC分配一个网络接口，这样PC才能跟特定的PLC联机。

请同学们注意区分，具体区别下面会提到。

4.将程序加载到PLC中

1）给实际的PLC分配刚才设置好的网络接口（IP地址）

上面步骤还没有对实际的PLC做任何识别，设置好网络地址（IP地址）也没有与实际PLC的物理地址（MAC地址）配对。

接下来，就是要给物理地址分配IP地址：

右击“项目数”中的PLC_1->[下载到设备]->[所有]或者[所有程序块]，启动加载过程。

因为MAC地址和IP地址还没有配对，出现下面的窗口：

注意：

必须选择PLC_1而不是PLC_1展开后的其它子模块，然后选择下载[所有]。

因为PLC中的用户程序分成了：

PLC组态、程序块、数据块、及其它模块，每一个模块可以单独更改，单独编译，单独下载。

初学者难以区分，很容易按错，选择了其中的模块后，只给PLC下载部分程序，造成程序混乱。

PLC不能切换到RUN模式多数是由于这个原因。

请保证是下载整个PLC的程序

然后程序会询问是否分配IP地址。

选择是：

然后STEP会编译用户程序，等待给PLC下载，如下图：

选下载，用户程序会被下载到PLC，并按用户选择立即执行或者手动执行：

至此，程序下载完成，PLC的运行指示灯为绿色，表示程序正在运行。

六.附录

•S7-1200PLC的输入输出端子接线图：

24VDCIN为PLC总电源，L+为正极，M为负极

24VDCOUT为PLC的24V直流电输出，最大100mA，L+为+24V，M为0V

1M端子为输入端子的公共阴极，输入端子额定电压为24V，可以直接以24VDCOUT的L+连接外部开关后接入，然后1M连接24VDCOUT的M端作输入端子的参考0V

3L+和3M分别为输出端子的外接电源+24V和0V接口，可以直接使用24VDCOUT，输出端子可以看做是一组一组的开关，当某个输出点为高位时，相应的开关就会闭合，电路就会形成回路，从而就会驱动相应的控制负载（并不是实际的负载，因为电流限制只能是另一个设备的输入端子）。

七.

实验结果记录