电气控制与S7-1200 PLC应用技术教程课件：S7-1200的硬件和软件开发环境

S7-1200的硬件和软件开发环境提纲电气控制与S7-1200应用技术教程2S7-1200技术综述S7-1200的硬件S7-1200的软件开发平台S7-1200技术综述电气控制与S7-1200应用技术教程3S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程4S7-1200的硬件组成所有模块都具有内置安装夹，能够方便地安装在一个标准的DIN导轨上S7-1200PLC的硬件组成S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程5CPU模块1．CPU模块组成及面板CPU模块将微处理器、集成电源、输入和输出电路（数字量/模拟量）、PROFINET以太网接口、高速运动控制I/O组合到一个设计紧凑的外壳中来形成功能强大的控制器。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程6CPU模块1．CPU模块组成及面板图5-3S7-1200PLC的CPU模块面板S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程7CPU模块2.CPU模块的型号比较S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程8CPU模块2.CPU模块的型号比较S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程9CPU模块2.CPU模块的型号比较S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程10CPU模块3.CPU模块的电源配置根据电源电压、输入电压、输出电压的交、直流不同和电压大小不同，S7-1200每个型号的CPU模块有3种不同的电源配置版本。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程11CPU模块4.CPU模块的外部接线图S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程12CPU模块4.CPU模块的外部接线图S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程13CPU模块4.CPU模块的外部接线图注意：PLC输入回路实际工作中也常采用外接DC24V开关电源的方式。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程14CPU模块5.CPU集成的工艺功能S7-1200集成的工艺功能包括高速计数与频率测量、高速脉冲输出、PWM控制、运动控制和PID控制功能。（1）高速计数与频率测量CPU最多可组态6个使用CPU内置或信号板输入的高速计数器，CPU1217C有4点最高频率为1MHz的高速计数器。其他CPU可组态最高频率为100kHz（单相）/80kHz（正交相位）或最高频率为30kHz（单相）/20kHz（正交相位）的高速计数器（与输入点地址有关）。如用信号板，可测量频率高达200kHz（单相）/160kHz（正交相位）。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程15CPU模块5.CPU集成的工艺功能（2）高速脉冲输出最多4点高速脉冲输出（包括信号板的DQ）。组态为PTO时，提供最高频率为100kHz的50%占空比的高速脉冲输出，可对步进电机或伺服电机进行开环速度控制和定位控制。组态为PWM时，将生产一个具有可变占空比（0%~100%）、周期固定的输出信号，经滤波后，得到与占空比成正比的类似于模拟量输出的数字量输出，可用于阀门从关到全开的位置值控制。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程16CPU模块5.CPU集成的工艺功能（3）运动控制S7-1200的高速脉冲输出可以用于步进电机或伺服电机的速度和位置控制。通过一个轴工艺对象和PLCopen运动控制指令，即可实现对该功能的组态。除了返回原点和点动功能以外，还支持绝对位置控制、相对位置控制和速度控制。轴工艺对象有专用的组态窗口、调试窗口和诊断窗口。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程17CPU模块5.CPU集成的工艺功能（4）用于闭环控制的PID功能PID功能用于对闭环过程进行控制，建议PID控制回路的个数不要超过16个。STEP7中的PID调试窗口提供用于参数调节的形象直观的曲线图，还支持PID参数自整定功能，可以自动计算PID参数的最佳调节值。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程18信号板及信号模块信号板及信号模块是控制系统的眼、耳、手和脚，是联系外部现场设备与CPU模块的桥梁。S7-1200PLC的正面都可以增加一块信号板，而信号模块是连接到CPU的右侧，它们用以扩展数字量或模拟量I/O的点数。CPU1211C不能扩展信号模块，CPU1212C只能扩展2个信号模块，其他CPU可扩展8个信号模块。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程19信号板及信号模块1．信号板信号板可以用于只需要少量附加I/O的情况。例如数字量输出信号板使继电器输出的CPU具有高速脉冲输出的功能。

信号板（signalboard，SB）、通信板（communicationboard，CB）和电池板（batteryboard，BB）都可以安装在面板上面。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程20信号板及信号模块2．信号模块S7-1200系列PLC提供了各种信号模块（signalmodule，SM），进行较多I/O点数的扩展，提高CPU能力。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程21信号板及信号模块2．信号模块（1）数字量I/O模块数字量I/O模块上除了为各路数字量提供I/O状态指示灯外，还有指示模块状态的诊断（DIAG）指示灯。当其显示绿色时，表示该模块处于运行状态；当其显示红色时，表示该模块有故障或处于非运行状态。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程22S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程23信号板及信号模块2．信号模块（2）模拟量I/O模块PLC的模拟量输入模块内的A-D转换器将标准的电流或电压转换成数字量，带正负号的电流或电压在A-D转换后用二进制补码来表示。相反，PLC的模拟量输出模块内的D-A转换器将PLC中的数字量转换成电流或电压，再去控制执行机构。A-D转换器和D-A转换器转换过程中的数字量二进制位数反映了它们的分辨率，位数越多，分辨率越高。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程24S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程25通信模块S7-1200PLC具有非常强大的通信功能，提供PROFINET、PROFIBUS、远距离控制通信、点对点（PtP）通信、USS（universalserialinterface）通信、ModbusRTU、AS-i等通信功能。通信模块（communicationmodule，CM）和通信处理器（communicationprocessor，CP）将扩展CPU的通信接口，S7-1200最多可扩展3个通信模块（CM或CP），它们安装在CPU模块的左边。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程26通信模块1．集成的PROFINET接口实时工业以太网是现场总线发展的趋势，PROFINET是基于工业以太网的现场总线，是开放式的工业以太网标准，它使工业以太网的应用扩展到了控制网络最底层的现场设备。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程27通信模块2．PROFIBUS通信与通信模块PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一。3．远距离控制通信与通信模块通过使用GPRS通信处理器CP1242-7，将S7-1200连接到GSM/GPRS网络，实现监视和控制的简单远程控制。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程28通信模块4．RS232和RS485串行通信模块串行通信模块CM1241，有三种类型：CM1241RS232、CM1241RS485、CM1241RS422/RS485，为串行通信提供连接。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程29功率计算S7-1200PLC的CPU模块有一个内部电源，为CPU模块、信号板、信号模块、通信模块等模块提供DC5V供电，并且也可以为用户提供DC24V电源。如果扩展模块的DC5V功率要求超出CPU能够提供的功率范围，则必须更换容量更大的CPU模块或减少扩展模块的数量。DC24V电源可以为PLC的输入点（包括本地和扩展）或扩展输出点（继电器输出型）接口电路内的继电器线圈以及其他需要DC24V供电的设备提供电源（又称为传感器电源）。如果DC24V的功率要求超出CPU能够提供的功率范围，则需要增加外部DC24V电源。S7-1200的硬件电气控制与S7-1200应用技术教程30功率计算功率预算示例结果：CPU为SM提供了足够的DC5V电流，但没有通过传感器电源为所有输入和输出提供足够的DC24V电流。输入和输出总计需要DC24V电流456mA，而CPU只提供400mA。额外需要一个至少为56mA的外部DC24V电源。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程31TIAPortal介绍和安装1．TIAPortal的软件组成TIAPortal（简称“博途”）是西门子公司发布的一款全新的全集成软件开发平台，它将所有自动化软件工具集成在统一的开发环境中，通过TIAPortal，用户能够对几乎所有的西门子自动化和驱动产品进行组态、编程和调试。TIAPortal软件平台主要包含SIMATICSTEP7，SIMATICWinCC，SINAMICSStartdrive，用户可根据实际应用选用任意一种软件或多种软件产品的组合。SIMATICSTEP7主要包括：SIMATICSTEP7Basic（STEP7基本版），SIMATICSTEP7Professional（STEP7专业版）和STEP7SafetyAdvanced。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程32TIAPortal介绍和安装1．TIAPortal的软件组成SIMATICWinCC主要包括：SIMATICWinCCBasic（WinCC基本版）、SIMATICWinCCComfort（WinCC精智版）、SIMATICWinCCAdvanced（WinCC高级版）、SIMATICWinCCProfessional（WinCC专业版）。SINAMICSStartDrive：用于SINAMICS系列驱动产品的硬件组态、参数设置、以及调试和诊断工具。可将SINAMICS变频器快速、无缝地集成到自动化环境中。总结：SIMATICSTEP7用于PLC、分布式I/O设备的组态和编程；SIMATICWinCC用于人机界面（HMI）的组态；SINAMICSStartDrive用于驱动设备的组态与配置。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程33TIAPortal介绍和安装2．TIAPortal的安装要求安装TIAPortalV16（博途V16）的计算机必须至少满足以下需求: 处理器：Corei5-6440EQ3.4GHz或者相当 内存：16GB或者更多（对于大型项目，为32GB） 硬盘：SSD，配备至少50GB的存储空间 显示器：15.6"宽屏显示（1920×1080）TIAPortalV16版本可以在Windows7、Windows10操作系统下安装使用。3．TIAPortal的安装这里介绍采用虚拟机的使用方法。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程34TIAPortal使用入门1.新建PLC程序项目S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程35TIAPortal使用入门1.新建PLC程序项目S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程36TIAPortal使用入门1.新建PLC程序项目S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程37TIAPortal使用入门1.新建PLC程序项目S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程38TIAPortal使用入门2.硬件组态S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程39TIAPortal使用入门2.硬件组态S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程40“启-保-停”控制实例1.控制要求用S7-1200PLC完成一台电动机的启动、保持、停止控制功能，当按下启动按钮，电动机开始连续运行，当按下停止按钮，电动机停止运行。PLC为S7-1200CPU1214C，DC/DC/DC。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程41“启-保-停”控制实例2.I/O分配表S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程42“启-保-停”控制实例3.主电路图注意：PLC选型为直流24V晶体管输出，而负载接触器KM1的线圈电压为交流220V，为了解决PLC输出电源类型与负载电源类型不匹配的问题，工程上常采用直流24V中间继电器KA来过渡，即解决了以上问题，又实现了强弱电的隔离。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程43“启-保-停”控制实例4.PLC控制电路图S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程44“启-保-停”控制实例5.创建项目S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程45“启-保-停”控制实例6.设备组态S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程46“启-保-停”控制实例7.编辑变量注意：PLC变量表中定义的变量为全局变量，可以用于整个PLC中所有的代码块。在程序编辑器中，全局变量的名称被自动添加双引号，如“启动按钮”。S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程47“启-保-停”控制实例8.程序编辑S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程48“启-保-停”控制实例9.项目下载S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程49“启-保-停”控制实例9.项目下载S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程50“启-保-停”控制实例9.项目下载S7-1200的软件开发平台电气控制与S7-1200应用技术教程51“启-保-停”控制实例9.项目