综合实训指导手册S71500.docx

1、综合实训指导手册S715002016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

2、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1.1 S7-1500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，S7-1500 PLC、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1 S7-1500实训平台元件清单表序号符号名元件名1QF14P空气断路器2QF23

3、P空气断路器3QF33P空气断路器4QF42P空气断路器5FU1熔断器6FU2熔断器7FU3熔断器8FU4熔断器9KM1接触器10KM2接触器11KM3接触器12KM4接触器13KA1中间继电器14KA2中间继电器15KA3中间继电器16SA1钥匙开关17HL1指示灯18HL2指示灯19HL3指示灯20HL4指示灯21HL5指示灯22HL6指示灯23HL7指示灯24HL8指示灯25SB1按钮开关26SB2按钮开关27SB3按钮开关28SB4按钮开关29SB5按钮开关30SB6按钮开关31SB7按钮开关32SB8按钮开关33HB1数显模块34C插座35PM190WPLC电源模块361516-3P

4、N/DPCPU37DI数字量输入模块38DQ数字量输出模块39AI模拟量输入模块40DQ模拟量输出模块41TP1200触摸屏42G120变频器43H1接近开关44M1与G120配套电机45M2三相异步电机第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AC 22

5、0V转换成DC 220V给PLC的CPUh和其他模块供电。通过一个DC 24V电源将AC 220V转换成DC 24V给TP1200供电。第3章 S7-1500PLC及TP1200 简介3.1 S7-1500PLC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

6、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PW 190W。二、CPU模块S7-1500 CPU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1516-3 PN/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

7、以及S120变频器间的通讯。PS、CPU接线图如下图所示：图3-1 PS、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DI 32x24VDC HF,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DQ 32x24VDC/0.5A HF，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3-2 DI/DO接线图2.AI

8、模块（模拟输入模块）本S7-1500模拟输入模块采用AI 8xU/I/RTD/TC ST,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3-3 AI接线图3.AO模块（模拟量输出模块）本S7-1500模拟输出模块为AQ 4x U/I ST，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

9、，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3-6 AO接线图3.2 TP1200简介SIMATIC HMI 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。SIMATIC HMI 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

10、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， 170 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4.1 TIA简介TIA是可用于SIMATIC S7-1500/1200/

11、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SIEMENS SIMATIC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： 可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展 为功能模板和通讯处理器赋参数值 强制和多处理器模式 全局数据通讯 使用通讯功能块的事件驱动数据传送 组态连接4.2 TIA的安装包含五种语言的TIA V13版本能够在 Windows 7 Professional操作系统上运行。将TIA CD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

12、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，“TIA Portal V13(SIMATIC管理器)”的图标将显示在Windows桌面上。4.3 TIA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

13、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Realtek PCIe GBE Familier；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（Oganization Block,简称OB）

14、。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（Function Block,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（Data Block,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