S7-1200PLC教学PPT课件（完整版）.pptx

1、项目内容S7-1200PLC简介S7-1200PLC工作原理及运行模式S7-1200PLC特点S7-1200PLC扩展功能PLC应用技术人才培养一、S 7-1200PLC简介S7-1200PLC 控制器是西门子系列PLC的新产品，因其设计紧凑、组态灵活、扩展方便、功能强大，可用于控制各种各样的设备以满足自动化需求。S7-1200CPU模块将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置 PROFINET、高速运动控制I/O、多种工艺功能以及板载模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中来形成功能强大的控制器，这些特点的组合使它成为各种控制应用中完美的解决方案。I/O 容量、程序规模、命令速度、通讯功能、应

2、用复杂性模块化小型PLC，用于中低端各种独立式自动化解决方案SIMATIC S7-1200模块化控制器，适用于各种中端自动化解决方案SIMATIC S7-300模块化控制器，适用于各种苛刻型应用和过程自动化的系统解决方案SIMATIC S7-400用于开关和控制解决方案的逻辑模块，适用于中低端独立式自动化应用LOGO!模块化控制器的定位一、S7-1200PLC简介一、S7-1200PLC简介S7-1200PLC外形电源接口存储卡插槽（上部保护盖下面）可拆卸用户接线连接器（保护盖下面）板载I/O 的状态LEDPROFINET 连接器（CPU 的底部）一、S7-1200PLC简介S7-1200PL

3、C外形一、S7-1200PLC简介S7-1200PLC的型号与参数比较二、S7-1200PLC工作原理及运行模式建立I/O映像寄存器区在PLC 存储器内开辟了I/O映像寄存器区。I/O映像寄存器区的大小由PLC系统确定。对于系统的一个输入点总有输入映像寄存器区的某一位与之相对应。对于系统的每一输出点都有输出映像寄存器区的某一位与之对应。系统的输入输出点的地址编号与I/0映像区寄存器地址号对应。PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映像寄存器区对应的位上；将运算的结果存放到输出映像寄存器区对应的位上。I/O映像寄存器区的建立，使PLC工作时只和内存有关地址单元所存信息状态发生关系，而系统

4、的输出也只是给内存某一地址单元设定一个状态。二、S7-1200PLC工作原理及运行模式PLC的循环扫描工作方式(1)初始化：PLC 上电后，首先进行系统初始化。(2)CPU自诊断：定期检查用户程序存储器、I/O单元 的连接、I/O总线是否正常，定期复位监控定时器WDT等，以确保系统可靠运行。(3)通信信息处理：在每个通信信息处理扫描阶段，PLC之间以及PLC与PC之间；PLC与其他带微处理器的智能装置通信。(4)与外部设备交换信息：PLC 与外部设备连接时，在每个扫描周期内要与外部设备交换信息。(5)执行用户程序：PLC在运行状态下，每个扫描周期都要执行用户程序，执行用户程序时，是以扫描的方式

5、按顺序逐句扫描处理，扫描一条执行一条，运算结果存入输出映像区对应位。(6)输入、输出信息处理：PLC在运行时，每个扫描周期都要进行输入输出信号处理，扫描的方式把输入信号的状态存入输入映像区；结果存入输出映像区，直至传送到外部被控设备。二、S7-1200PLC工作原理及运行模式三种工作模式：STOP、STARTUP 和 RUN 模式STARTUPA 清除 I（映像）存储区B 使用上一个值或替换值对输出执行初始C 执行启动OBD 将物理输入的状态复制到 I 存储器E 将 所有中断事件存储到要在进入RUN模式后处理的队列中F 启用 Q 存储器到物理输出的写入操作RUN 将 Q 存储器写入物理输出 将

6、物理输入的状态复制到 I 存储器 执行程序循环 OB 执行自检诊断 在扫描周期的任何阶段处理中断和通信三种工作模式：STOP、STARTUP 和 RUN 模式在STOP（停止）运行模式下，CPU 不执行程序；用户可以加载项目。在STARTUP（调试）运行模式下，CPU 执行调试。执行程序。在CPU 的RUN在该RUN（运行）运行模式下，将循环模式下C，P不U 能没加有 用载于项切目换。运行模式的物理开关。运行模式（STOP 或RUN）可使用软件的操作员面板上的按钮来切换。另外，该操作员面板还提供了用于执行全面存储器复位的按钮 MRES，并具有可显示CPU 状态的LED 指示灯。二、S7-120

7、0PLC工作原理及运行模式三种工作模式：STOP、STARTUP 和 RUN 模式位于 CPU 前面的 LED RUN/STOP 的颜色指示出 CPU 的当前运行模式。黄色灯指示 STOP 模式。绿色灯指示 RUN 模式。闪烁灯指示 STARTUP 模式。另外，还有用于指示错误的 LED灯(ERROR)和用于指示需要维护的 LED 灯(MAINT)。二、S7-1200PLC工作原理及运行模式自动化系统 SIMATIC S7-1200PLC 是一个具有低端性能的模块化微型控制器系统。可使用广泛的模块对其进行调整，以最佳满足自动化任务的要求。S7-1200PLC 控制器包括一个配有数字量和模拟量信

8、号输入与输出的 CPU。若集成的输入与输出不足以满足特定任务的要求，则可以安装附加输入和输出模块（IO模块）。需要时，可添加用于 RS232 或 RS485 的通讯处理器。所有 CPU 都具有一个集成的 TCP/IP 接口。通过 编写S7 程序，可编程逻辑控制器(PLC)对机器或过程进行监视与控制；在 S7 程序中，IO 模块通过输入地址(%I)被轮询，并通过输出地址(%Q)被寻址。三 S7-1200PLC 特点全新、简洁的自动化功能适用于小型自适用于小型自动动化等更多的相关化等更多的相关应应用用使用全新SIMATIC S7-1200 控制器系列产品控制器和HMI 使用全新全集成工程组态系统S

9、IMATIC WINCC 控制器与驱动器全新集成工程组态SINATIC Startdrive 用户获益：硬件延展性更好，可以实现具备高度灵活性的智能解决方案三 S7-1200PLC 特点全新模全新模块块化化小型PLCSIMATIC S7-1200采用了全新可伸缩式灵活设计方案，适用于紧凑的智能解决方案集成了 PROFINET 接口，可用于编程、HMI 连接和CPU 之间的通信功能集成了功能强大的技术工艺功能，可以轻松实现计数、测量、闭环控制和运动控制等功能用户获益：完美地适应各种自动化需求三 S7-1200PLC 特点三 S7-1200PLC 特点四、S7-1200PLC 扩展功能信号板信号模

10、块四、S7-1200PLC扩展功能信号模块SM 1231 AI模拟量输入AI 4 x 13 bit10 V DC/0-20 mA信号模块SM 1232 AQ模拟量输出AO 2 x 14 bit10 V DC/0-20 mA信号模块SM 1234 AI/AQ模拟量输入/输出AI 4 x 13 bit10 V DC/0-20 mAAO 2 x 14 bit10 V DC/0-20 mA四、S7-1200PLC扩展功能信号模块SIMATIC 内存内存卡卡2 MB24 MB附件电源模块 PM 107 输入:120/230 V AC 50/60 Hz,1.2/0.7 A输出:24 V DC/2.5 A紧

11、凑型交换机模块 CSM 12774 x RJ 45 插座，10/100 Mbit/s四、S7-1200PLC扩展功能附件存储卡基于Flash EPROM(快闪存储器），用于在断电时保存用户程序和数据程序存程序存储储器器用于固件升级的介质用于程序传输采用常见的读卡器可以进行编程。四、S7-1200PLC扩展功能内置 PROFINET 接口用于编程、HMI 连接和 CPU 之间的通信通过开放式以太网协议，与第三方设备进行通信最多支持 8 个以太网连接通讯组态可以采用 STEP 7 命令T-Send/T-Receive 完成从固件版本2.0开始，用于控制器/设备的 PROFINET IO 功能工程工

12、程组态组态、HMI 面板和控制器之面板和控制器之间间的网的网络连络连接极其接极其简简单单四、S7-1200PLC扩展功能用于基于字符的串行通信S7-1200 CPU 支持点对点通信协议，具备最大自由度和灵活性组态和编程时可以使用扩展命令和库函数采用 9 芯 D 型连接器采用LED 指示灯指示收发状态配有诊断LED 指示灯通过CPU 供电点对点通信四、S7-1200PLC扩展功能集成技术用于计数和测量设计有多达 6 个高速计数器，其中，3 个工作频率为 100 kHz，3 个工作频率为 30 kHz 用于准确地监控增量编码器和过程事件的频率计数或者高速计数功能用于控制速度、位置和标记占空比总共有

13、 2 路 PWM(脉宽调制)输出应用实例包括：电机速度控制、阀门位置控制或者加热元件占空比控制用于速度和位置控制总共有 2 路 PTO 输出 100 kHz(脉冲串输出)提供有一个脉冲串，用于控制步进或者伺服电机的速度和位置PLCopen 是国际公认的运动控制标准支持绝对、相对和速度控制及运动控制中切换功能可实现简单的过程仪表和控制高达 16 个 PID 控制循环支持 PID 自动调节功能带有调节控制面板四、S7-1200PLC扩展功能五、PLC应用技术人才培养1、PLC应用技术的岗位需求2、PLC应用技术的岗位能力3、PLC应用技术的课程设计4、PLC应用技术的行业培训与职业标准5、学习资源

14、项目内容TIA 博图集成软件开发平台TIA 博图集成软件简介入门实例一、TIA 博图集成软件开发平台需安装的软件STEP7 Prof.V12.SP1-博图集成软件包Startdrive.V12.SP1-驱动软件包S7PLCSIM_V12_SP1-仿真软件包Sim_EKB_Install_2013_12_25-密钥一、TIA 博图集成软件开发平台TIA Portal V12涵盖的产品系列和功能范围整个系统应用解决方案采用统一的平台一、TIA 博图集成软件开发平台TIA博图构建了一个统一的整体系统环境，他包括:SIMATIC STEP 7 SIMATIC WinCCSINATIC Startdri

15、veSTEP 7、WinCC、Startdriver 给您带来全新的体验一、TIA 博图集成软件开发平台TIA博图V12 提高效率-所有的自动化任务采用统一的工程工具创新的自动化设备-控制器：SIMATIC S7-1500-I/O:-HMI:-驱动：SIMATIC ET200 SP SIMATIC Comfort 操作屏SIMATIC G120 变频器无缝的驱动系统集成与工程设计提升的功能-自动系统诊断-集成安全系统-高性能PROFINET通信TIA 博图直观、高效、可靠直观-简便易用，基于任务的方式，更加智能，学习起来非常简单高效-创新和高效的功能，便于快速编程、调试和维护可靠简易的复制并增

16、加新的产品-可重复利用已有的自动化解决方案，在TIA平台上可以非常拷贝，扩展已经验证解决的方案一、TIA 博图集成软件平台一、TIA 项目设计集成软件开发平台操作直观，应用简便集成的安全功能一致的操作理念强大的在线功能一、TIA 博图集成软件开发平台高效的设计自动系统诊断集成技术功能高效的PROFINET通信 控制器 HMI 驱动直接交互创新的编程语言强大的库功能初学者和资深者都可以高效的设计一、TIA 博图集成软件平台强大的兼容性和最大的投资保护多层次的知识产权保护可量身打造的系统解决方案兼容和投资保护良好的客户反馈二、TIA 博图集成软件简介博图视图项目视图用于所选入口的动作选择控制器，用

17、于已经选择的动作用于不同任务的入口二、TIA 博图集成软件简介博图视图项项目窗目窗口口工作工作区区检查检查器窗器窗口口任任务务卡卡细节窗窗口口切换至博途视图二、TIA 博图集成软件简介项目视图语语言与言与资资源源在在线访线访问问打开打开/关关闭项闭项目目导导航航工具工具栏栏项项目目新新设设备备PLC/HMI 设设备备项目窗口二、TIA 博图集成软件简介属性信息诊断二、TIA 博图集成软件简介根据已经选定或者正在编辑的对象，可以选用相应的任务卡。打开打开/关关闭闭任任务务卡卡二、TIA 博图集成软件简介选项设置常规选择语言二、TIA 博图集成软件简介工作区内的窗口区二、TIA 博图集成软件简介编

18、辑器区域的拆分二、TIA 博图集成软件简介在线连接断开在线连接显示可用节点启动CPU关停CPU在线访问CPU二、TIA 博图集成软件简介不完整的网络在每一个编辑器中保存项目二、TIA 博图集成软件简介帮助功能二、TIA 博图集成软件简介符号信息说明操作指操作指示示描述执行某个特定任务的具体操作步骤。实例采用具体的应用实例解释某个特定的任务。实际实际信信息息包含执行某个任务所必需的重要背景信息。参参考考包含参考信息。帮助主题的符号二、TIA 博图集成软件简介三、入门实例电动机起保停控制按下启动按钮I0.0,电动机输出Q0.0启动并保持；按下停止按钮I0.1,电动机输出Q0.0停止。设计步骤1、生

19、成项目2、硬件组态3、编辑变量4、编辑程序5、下载程序6、调试程序三、入门实例1、生成项目：启动TIA博图软件，在博图视图中，创建新项目，项目名称：电动机的起保停控制，并选择项目保存路径。三、入门实例三、入门实例2、设备组态：1）点击左下角进入项目视图，在左侧项目树一栏中双击添加新设备1214C DC/DC/DC：6ES7214-1AG31-0XB0三、入门实例2、设备组态：2）在项目树中展开1214C，双击设备组态，如下图三、入门实例2、设备组态：3）展开PLC左侧的通信模块机架，将DP通信模块拖至101号槽，如下图CM1243-56GK7 243-5DX30-0XE0三、入门实例2、设备组

20、态：4)将信号板SB1232从硬件目录中拖入1214C的可选件槽内,如下图SB12326ES7 232-4HA30-0XB02、设备组态：5)单击CPU，再单击属性选项卡，在以太网地址选项中，配置网络，如下图点击添加新子网，然后讲IP地址改为192.168.0.1 子网掩码255.255.255.0(注意，和PC机在同一网段内，即前三个字节相同，最后字节不同。三、入门实例2、设备组态：6）硬件组态下载：在项目树中，单击PLC_1，点击下载按钮，弹出如下界面，选择PC/PC接口类型为：PN/IE，PG/PC接口为实际的连接以太网的网卡名称，子网的连接这一项选择两者都可以，在找到PLC_1，后点击

21、下载按钮。在下载过程中，根据要求进行选择停止PLC，下载，和启动PLC。下载完成，如各个设备都显示绿灯，则说明硬件组态成功，若不能正常运行，则说明组态错误，可使用CPU的在线与诊断工具进行诊断，排错。三、入门实例三、入门实例2、设备组态：下载界面注意：固件版本不同，可能会引起下载失败，可用在线访问检查固件版本。3、编辑变量在S7-1200CPU的编程理念中，特别强调符号寻址的使用。在开始编写程序之前，用户应当为输入、输出、中间变量定义相应的符号名。也就是标签。具体步骤如下：(1)在PLC变量表中声明变量(2)在程序编辑器中选用和显示变量(3)在程序编辑器中定义和改变PLC变量三、入门实例4、程

22、序编辑单击项目视图中最左下角中的PORTAL视图，切换到PORTAL视图，选择PLC编程一项，双击对象列表中的Main块儿，打开项目视图中的主程序，进入OB1编辑界面。三、入门实例三、入门实例4、程序编辑三、入门实例5、下载程序选择程序块，点击下载，将程序块下载到PLC中入门实例-电动机起保停控制6、调试程序1点击工具栏，“转到在线“2点击启用/禁用监视其中，蓝色虚线表示能流断开，绿色实线表示能流导通。6、调试程序-用程序状态功能调试在程序状态修改变量的值：对于BOOL变量，执行命令”修改“，修改为”1“或修改为”0“；对于其他数据类型变量，执行命令”修改“，修改值。不能修改连接外部硬件输入电

23、路的输入过程映像（I)的值。如果被修改的变量同时收到程序控制，则程序控制优先。三、入门实例6、调试程序-用监视表监视和修改变量在项目视图中，选择PLC项目树下的监视表格项，双击添加新监视表格，则自动建立并打开一个名称为监视表格1的监视表格。单击工具栏中的全部监视按钮，则在监视表格中显示所输入地址的监视值。三、入门实例6、调试程序-用监视表监视和修改变量同样也可以在修改也可以在修改值值列中列中对对一些一些变变量量的值进值进行修改行修改。单击工具栏中的一次性修改所有值，或者单击鼠标右键中的修改选项下的立即修改选项，都可对变量的值进行修改。三、入门实例列按6、调试程序-用监视表监视和修改变量采用类似

24、的方法修改I0.6可以看到无法修改。此时可以单击工具栏中的显示或隐藏高级设置钮，使用出发器进行修改。例如，永久修改I0.0为1，先填写修改值为1，三、入门实例6、调试程序-用监视表监视和修改变量再再单击单击工具工具栏栏中的使用触中的使用触发发器修改按器修改按钮钮点点击击确定，可将确定，可将I0.6永久修改永久修改为为1。可以根据需要。可以根据需要设设置在置在扫扫描描周期开始周期开始还还是末尾是末尾进进行行监视监视或者修改等或者修改等选项选项。三、入门实例8路抢答器项目内容项目导入设备介绍项目分析相关知识项目实施项目拓展一、项目导入设计一个八路抢答器，SB0为出题按钮，SB1SB8为八个抢答器的

25、按钮，SB9为复位按钮。当按下出题按钮后，对应的出题指示灯按0.5S/0.5S闪烁，方可开始抢答。此后任何时刻按下一个抢答器的按钮，数码管上显示相应的数字18，出题指示灯灭，一旦抢答成功后，此时再按其余七个按钮，抢答无效。答题结束，同时按SB9，对应的数码管灭，方可进行新一轮抢。二、设备介绍西门子公司指定设备-小型自动化综合实验平台1、图中四个插孔“L1 L2 L3”为三相交流电压380V输出,“N”为零线，中间三个红色的是相电源指示灯。2、中间是三相空气开关加三相漏电保护器。3、下面为三相熔断器。4、最下面两个黄绿色的端子PE 安全地。三相空气开关参数：额定电压：400V AC,50HZ;额

26、定电流：25A漏电动作电流：30mA极限分断能力：10KA三相熔断器参数：额定电压：400V AC,50HZ额定电流：4A漏电动作电流：30mA极限分断能力：100KA西门子公司指定设备-小型自动化综合实验平台1、图中左边的“L”和“N”是电源模块的单相交流电源输入。2、FU 是输入电源的熔断器，下面黑色的是总电源开关。3、图中的“1L+”和“2L+”是电源的DC24V输出;“1L+”为PLC 输入设备供电，“2L+”为PLC 输出设备供电。4、上面的红色按钮为急停开关，一般在紧急情况下使用，平时请使用电源总开关。5、右边的”L”和”N”是AC220V 电源的输出，可供为其它设备供电。6、下面

27、的M 为负极，如果连接不好DC24V 无法使用。输入电压：AC220V230V输出电压：DC24V X 2输出电流：Max:4.5A X 2二、设备介绍西门子公司指定设备-小型自动化综合实验平台1、上面的“1L+”和“2L+”为DC24V正极,“1L+”为输入设备供电电源，“2L+”为输出设备供电电源。2、下面的“M”为“1L+”和“2L+”公用的负极，如果连接不好DC24V 无法使用。3、SB1-SB8 为8 个按钮，其中左面的四个绿色按钮为自恢复按钮，右面的四个黄色按钮为自锁按钮，每个按钮的三个端子用黑色P8 座子引出，分别为公共触点端、常开触点端和常闭触点端。按钮额定电压：250V（AC

28、、DC）按钮额定电流：5A二、设备介绍西门子公司指定设备-小型自动化综合实验平台1、上面的“1L+”和“2L+”为DC24V 正极,“1L+”为输入设备供电电源，“2L+”为输出设备供电电源2、下面的“M”为1L+”和“2L+”公用的负极，如果连接不好C24V 无法使用 3、21 只红色的发光二极管，组成了个七段数码管（A,B,C,D,E,F,G），每三个发光管为一段。可显示16 进制数“0F”，下面有八个端子分别引出了每段，COM1 公共端，构成的数码管为共阴型二、设备介绍三、项目分析组合逻辑设计法适合于设计开关量控制程序，它是对控制任务进行逻辑分析和综合，将元件的通、断电状态视为以触点通、

29、断状态，作为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用PLC逻辑指令可顺利地设计出满足要求且较为简练的程序。用组合逻辑设计法进行程序设计一般可分为以下几个步骤：(1)明确控制任务和控制要求通过分析控制过程，绘制出系统工作循环的输入、输出元件分布图，确定输入元件与输出元件，并分配I/O 点。(2)详细地绘制系统功能表根据对控制过程的分析，确定必要的中间线圈的开关边界线，并据此设置中间线圈，作出输入元件及输出元件功能表。(3)根据系统功能表进行系统逻辑设计此步骤的工作主要是列写中间记忆元件的逻辑函数式和执行元件（输出量）的逻辑函数式。(4)将逻辑设计的结果转化为PLC程序逻辑设计的结果（逻辑函

30、数式）能够很方便地过渡到 PLC程序，特别是语句表形式，其结构和形式都与逻辑函数式非常相似，很容易直接由逻辑函数式转化而来；设计者可根据需要将逻辑设计的结果转化为PLC梯形图程序，也可直接由逻辑函数式得到 PLC梯形图程序。采用数码管显示的八路抢答器就采用组合逻辑设计的方法，其中需要用到位指令，系统存储器、时钟存储器等概念。四、相关知识1、触点指令与线圈指令1）常开触点与常闭触点指令常开触点：在赋的位值为 1 时，常开触点将闭合(ON)；在赋的位值为 0 时，常开触点将断开(OFF)。常闭触点：在赋的位值为 0 时，常闭触点将闭合(ON)；在赋的位值为 1 时，常闭触点将断开(OFF)。可将触

31、点相互连接并创建用户自己的组合逻辑。如果用户指定的输入位使用存储器标识符 I（输入）或 Q（输出），则从过程映像寄存器中读取位值。控制过程中的物理触点信号会连接到 PLC 上的 I 端子。CPU 扫描已连接的输入信号并持续更新过程映像输入寄存器中的相应状态值。通过在 I 偏移量后加入“:P”，可指定立即读取物理输入（例如：“%I3.4:P”）。对于立即读取，直接从物理输入读取位数据值，而非从过程映像中读取。立即读取不会更新过程映像。如果没有能流流入 NOT 触点，则会有能流流出。如果有能流流入 NOT 触点，则没有能流流出。四、相关知识2）取反指令四、相关知识3）输出线圈输出线圈：如果有能流通

32、过输出线圈，则输出位设置为 1。如果没有能流通过输出线圈，则输出位设置为 0。反向输出线圈：如果有能流通过反向输出线圈，则输出位设置为 0。如果没有能流通过反向输出线圈，则输出位设置为 1。四、相关知识2、置位和复位指令置位1位：S（置位）激活时，OUT 地址处的数据值设置为1。S 不激活时，OUT 不变。复位1位：R（复位）激活时，OUT 地址处的数据值设置为 0。R 不激活时，OUT 不变。SET_BF 激活时，为从地址 OUT 处开始的“n”位分配数据值 1。SET_BF 不激活时，OUT 不变。RESET_BF 为从地址 OUT 处开始的“n”位写入数据值0。RESET_BF 不激活时

33、，OUT 不变。四、相关知识3、置位优先和复位优先位锁存RS 是置位优先锁存，其中置位优先。如果置位(S1)和复位(R)信号都为真，则输出地址 OUT 将为 1。SR 是复位优先锁存，其中复位优先。如果置位(S)和复位(R1)信号都为真，则输出地址 OUT 将为 0。OUT 参数指定置位或复位的位地址。可选 OUT 输出，Q 反映“OUT”地址的信号状态。SR触发器RS触发器SR1输出位S1R输出位00保持前一状态00保持前一状态010010101101110111四、相关知识3、置位优先和复位优先位锁存在分配的“IN”位上检测到正跳变（关到开）时，该触点的状态为 TRUE。该触点逻辑状态随后与能流输入状态组合以设置能流输出状态。P 触点可以放置在程序段中除分支、结尾外的任何位置在分配的输入位上检测到负跳变（开到关）时，该触点的状态为TRUE。该触点逻辑状态随后与能流输入状态组合以设置能流