S7-1200 PLC原理及應(yīng)用基礎(chǔ) 課件 第1章 S7-1200 PLC入門(mén)基礎(chǔ)

第1章S7-1200PLC入門(mén)基礎(chǔ)摘要ABSTRACT本章主要介紹PLC的工作原理、硬件組成和接線、PLC控制原理圖的設(shè)計(jì)方法以及編程軟件的使用，使讀者初步了解PLC工作原理及開(kāi)發(fā)方法，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)①了解PLC的硬件和軟件系統(tǒng)組成。②掌握西門(mén)子S7-1200PLC輸入輸出模塊結(jié)構(gòu)和接線方法。③掌握西門(mén)子S7-1200PLC工作原理和工作過(guò)程。④了解和掌握TIAPortal（博途）的安裝、項(xiàng)目創(chuàng)建、組態(tài)、編程與調(diào)試方法。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)能力目標(biāo)①會(huì)通過(guò)查閱資料，了解PLC的主要技術(shù)指標(biāo)。②能夠根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)PLC接線圖和電氣原理圖。③能依據(jù)PLC控制系統(tǒng)原理圖進(jìn)行安裝和接線。④會(huì)安裝編程軟件，能使用編程軟件編制梯形圖程序，會(huì)編譯、下載和調(diào)試程序。本章學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)①培養(yǎng)學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)勇于創(chuàng)新、不懼困難、敬業(yè)樂(lè)業(yè)的職業(yè)精神。②培養(yǎng)在分析和解決問(wèn)題時(shí)學(xué)以致用、獨(dú)立思考的基本素養(yǎng)。③在動(dòng)手實(shí)踐過(guò)程中，培養(yǎng)規(guī)范操作、質(zhì)量意識(shí)、安全作業(yè)的職業(yè)素養(yǎng)。④勉勵(lì)學(xué)生立志為國(guó)家發(fā)展，特別為“中國(guó)制造2025”做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。1目錄CONTENTSPLC產(chǎn)生和基本原理2S7-1200PLC硬件基礎(chǔ)職業(yè)技能訓(xùn)練143TIA博途軟件使用入門(mén)一、PLC產(chǎn)生和基本原理PLC又稱可編程序控制器，是ProgrammableLogicController的簡(jiǎn)稱。在PLC出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器-接觸器控制占主導(dǎo)地位，其主要作用是控制電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)任務(wù)。雖然繼電器控制系統(tǒng)成本低，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是其體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，很難應(yīng)對(duì)生產(chǎn)工藝的升級(jí)要求。作為工業(yè)控制的新核心，PLC基本取代了原先的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，極大的促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，PLC技術(shù)日新月異，產(chǎn)品類型也不斷豐富。1.PLC的產(chǎn)生和發(fā)展PLC產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代末期。隨著汽車供求市場(chǎng)的變化，美國(guó)汽車制造業(yè)工業(yè)出現(xiàn)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需求，GM（美國(guó)通用汽車公司）公開(kāi)招標(biāo)：開(kāi)發(fā)一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的、采用程序代替硬件接線方式的、可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)線流程控制的系統(tǒng)。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)以上要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制，從此開(kāi)辟了可編程序控制器的新紀(jì)元。這一新型工業(yè)控制器的出現(xiàn)受到了其他國(guó)家的高度重視。同年，莫迪康公司也開(kāi)發(fā)出Modicon084控制器，1971日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)并開(kāi)始生產(chǎn)，1973~1974年，德國(guó)和法國(guó)也開(kāi)始研制PLC。到現(xiàn)在，世界各國(guó)的一些著名電氣公司幾乎都有自己的PLC產(chǎn)品，國(guó)際品牌有西門(mén)子、A-B、ABB、Modicon、三菱、歐姆龍等。1.PLC的產(chǎn)生和發(fā)展常見(jiàn)PLC品牌及代表產(chǎn)品2.PLC的定義和特點(diǎn)定義可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。特點(diǎn)（1）高可靠性（2）模塊化設(shè)計(jì)（3）編程簡(jiǎn)單易學(xué)（4）安裝調(diào)試方便3.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域玻璃油氣（LNG）食品飲料電池沖壓物流印刷港機(jī)包裝紡織像塑木工3.PLC的應(yīng)用領(lǐng)域隧道高速公路水和污水處理鋼鐵電力汽車熱網(wǎng)教育制藥煙草4.PLC基本組成整體式模塊式

整體式PLC中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)單元(包括ROM、RAM)、I/O模塊、通信及擴(kuò)展接口、電源等部件都集中配置在一個(gè)封裝內(nèi)（通常為小型PLC)

模塊式PLC各部件獨(dú)立封裝，稱為模塊(如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、功能模塊、電源模塊等)。各模塊通過(guò)機(jī)架和電纜線(系統(tǒng)總線)連接在一起。(中型和大型）4.PLC基本組成4.PLC基本組成模塊式PLC實(shí)例：西門(mén)子、莫迪康、AB4.PLC基本組成將PLC的各個(gè)部分分成若干個(gè)單獨(dú)的模塊,可根據(jù)需要選配不同模塊組成一個(gè)系統(tǒng),具有配置靈活、方便擴(kuò)展和維修的特點(diǎn)。一般中、大型PLC采用這種結(jié)構(gòu)。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成,模塊裝在框架或基板的插座上。4.PLC基本組成

西門(mén)子S7-1200PLC模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4.PLC基本組成0.電源

工作電源通常為單相交流電源，其額定電壓一般為220VAC，也有用24VDC供電的。PLC內(nèi)部都有一個(gè)穩(wěn)定電源，用于對(duì)CPU、I/O等內(nèi)部器件供電。有的PLC電源與CPU合為一體，有的PLC(特別是中大型的PLC)備有專用電源模塊。有些PLC，電源部分還提供有24VDC的直流電壓輸出，用于對(duì)外部傳感器供電。4.PLC基本組成1.中央處理單元

PLC的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。作用：控制器是用來(lái)統(tǒng)一指揮和控制PLC工作的部件。運(yùn)算器則是進(jìn)行邏輯、算術(shù)等運(yùn)算的部件。PLC在CPU的控制下使全機(jī)有條不紊地協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。①接收、存儲(chǔ)用戶程序;②以掃描方式接收來(lái)自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū);③執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作;④響應(yīng)外部設(shè)備(如編輯器，打印機(jī))的請(qǐng)求。4.PLC基本組成2.存儲(chǔ)器：

主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。PLC存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：

●

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū);

●

工作數(shù)據(jù)區(qū)(包括I／O映像區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等);

●

用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。RAM：存儲(chǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。4.PLC基本組成采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：

繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。3.輸入輸出模塊

PLC的輸入、輸出信號(hào)分為開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量、模擬量和脈沖量等。4.PLC基本組成COM+5VLEDSR3R1AR2C→→T濾波→→→→

直流輸入電路原理圖內(nèi)部電路4.PLC基本組成

多點(diǎn)輸入采用“公共端”設(shè)計(jì)

適用于：無(wú)源開(kāi)關(guān)4.PLC基本組成輸出模塊分類和特點(diǎn)※繼電器輸出優(yōu)點(diǎn)：交流及直流負(fù)載都可以驅(qū)動(dòng)；負(fù)載額定電流大；缺點(diǎn)：動(dòng)作頻率不能太高，同時(shí)繼電器是有壽命雙向晶閘管輸出只能接交流的負(fù)載，動(dòng)作頻率比較高，壽命長(zhǎng)，但負(fù)載的額定電流也比較小晶體管輸出主要用于定位控制，高速，響應(yīng)速度快優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)作頻率可以達(dá)到幾百KHz，無(wú)觸點(diǎn)，因此不存在機(jī)械壽命的說(shuō)法；缺點(diǎn)：只能接直流負(fù)載（一般DC30V以下），電流比較??；4.PLC基本組成繼電器輸出內(nèi)部電路COMLEDK～R內(nèi)部電路→→負(fù)載4.PLC基本組成PLC繼電器輸出電路形式允許負(fù)載一般是AC250V/50V以下，負(fù)載電流可達(dá)2A，因此，PLC的輸出一般不宜直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載（一般通過(guò)一個(gè)小負(fù)載來(lái)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，如輸出可以接一個(gè)電流比較小的中間繼電器，再由中間繼電器觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)大負(fù)載，如接觸器線圈等）。PLC繼電器輸出電路的形式繼電器觸點(diǎn)的使用壽命也有限制（一般數(shù)十萬(wàn)次左右，根據(jù)負(fù)載而定，如連接感性負(fù)載時(shí)的壽命要小于阻性負(fù)載）。此外，繼電器輸出的響應(yīng)時(shí)間也比較慢（10ms）左右，因此，在要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合不適用。PLC連接感性負(fù)載時(shí)，為了延長(zhǎng)繼電器觸點(diǎn)的使用壽命，對(duì)于外接直流電源時(shí)的情況，通常應(yīng)在負(fù)載兩端加過(guò)電壓抑制二極管（并在外接繼電器線圈上的二極管）；對(duì)于交流負(fù)載，應(yīng)在負(fù)載兩端加RC抑制器。

選用繼電器輸出注意點(diǎn)：4.PLC基本組成晶體管輸出電路原理圖COMT2LED→→DFU+5V內(nèi)部電路T1R1R2R3負(fù)載→→分PNP，NPN，OC輸出。當(dāng)輸出為“1”時(shí)，晶體管飽和(ON)，當(dāng)輸出為“0”時(shí)，晶體管截止(OFF)。負(fù)載能力:直流5～24V/0.5A；ON壓降<1.5V，OFF漏電流<100uA。動(dòng)作時(shí)間：OFF→ON<1ms;ON→OFF<1ms。適合高速、小功率直流負(fù)載。4.PLC基本組成晶體管輸出電路形式相比于繼電器輸出響應(yīng)快（一般在0.2ms以下），適用于要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合；由于晶體管是無(wú)機(jī)械觸點(diǎn)，因此比繼電器輸出電路形式的壽命長(zhǎng)。晶體管輸出型電路的外接電源只能是直接電源，這是其應(yīng)用局限的一方面。另外，晶體管輸出驅(qū)動(dòng)能力要小于繼電器輸出，允許負(fù)載電壓一般為DC5V～30V，允許負(fù)載電流為0.2A～0.5A。使用晶體管輸出電路形式時(shí)要注意。由以上兩圖可看出這兩種晶體管輸出電路形式的區(qū)別：NPN型集電極開(kāi)路輸出形式的公共端COM只能接外接電源的負(fù)極，而PNP型的COM端只能接外接電源的正極。和繼電器輸出形式電路一樣，在驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)也要在負(fù)載兩端反向并聯(lián)二極管（二極管的陰極接電源的正極）防止過(guò)電壓，保護(hù)PLC的輸出電路。選用晶體管輸出注意點(diǎn)：4.PLC基本組成4.功能模塊：高速輸入模塊模擬量輸入輸出模塊通信模塊（modbus，RS485/232)定位模塊閉環(huán)溫度控制模塊熱電偶輸入模塊5.PLC工作原理1、接線程序控制與存儲(chǔ)程序控制繼電-接觸器控制系統(tǒng)是通過(guò)電氣元件的固定接線來(lái)實(shí)現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。見(jiàn)下圖，只有S1和S2兩個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合后，燈HL1才能亮；HL1亮2s后，HL2亮。5.PLC工作原理在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫(xiě)入PLC的程序存儲(chǔ)器中，控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，PLC依次讀取程序存儲(chǔ)器中的程序語(yǔ)句，對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行解釋并加以執(zhí)行，PLC將執(zhí)行的結(jié)果輸出給相應(yīng)的設(shè)備。1、接線程序控制與存儲(chǔ)程序控制5.PLC工作原理2、工作原理PLC掃描的工作方式主要分三個(gè)階段，即輸入采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段：5.PLC工作原理2、工作原理6.S7-1200CPU工作模式S7-1200CPU有3種工作模式：STOP、STARTUP、RUN，其含義如表1-1所示。6.S7-1200CPU工作模式CPU啟動(dòng)和運(yùn)行的機(jī)制，如圖所示。A清除過(guò)程映像的輸入?yún)^(qū)（I存儲(chǔ)區(qū)）。B使用上一個(gè)值對(duì)輸出進(jìn)行初始化。C執(zhí)行任意啟動(dòng)邏輯（包含在特殊代碼塊內(nèi)）。D將物理輸入的狀態(tài)復(fù)制到I存儲(chǔ)器。E所有中斷事件都排隊(duì)等候在RUN模式期間進(jìn)行處理。F啟動(dòng)將過(guò)程映像的輸出區(qū)（Q存儲(chǔ)器）寫(xiě)入到物理輸出。二、S7-1200PLC硬件基礎(chǔ)

西門(mén)子S7-1200系列PLC是市場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛的一款PLC，它具有比S7-200，S7-200smart更快的運(yùn)算速度，更好的擴(kuò)展能力，更強(qiáng)大的通信功能。了解S7-1200PLC的硬件組成是正確使用該P(yáng)LC的基礎(chǔ)。S7-1200PLC的硬件主要包括CPU模塊、信號(hào)模塊、信號(hào)板（SB）和通信模塊（CM）。S7-1200PLC最多可以擴(kuò)展8個(gè)信號(hào)模塊和3個(gè)通信模塊，最大本地?cái)?shù)字I/O點(diǎn)數(shù)為284個(gè)，最大本地模擬I/O通道為69個(gè)。1.S7-1200PLC常用模塊及接線1.CPU模塊（1）CPU模塊及外形S7-1200現(xiàn)有CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C五種不同配置的CPU模塊，此外還有故障安全性CPU。每種CPU又分為三種配置規(guī)格：DC/DC/DC、DC/DC/Rly和AC/DC/Rly，其含義如圖所示。1.S7-1200PLC常用模塊及接線1.CPU模塊結(jié)構(gòu)S7-1200現(xiàn)有CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C和CPU1217C五種不同配置的CPU模塊，此外還有故障安全性CPU。CPU本體可以擴(kuò)展1塊信號(hào)板，左側(cè)可以擴(kuò)展3塊通信模塊，而所有信號(hào)模塊都要配置在CPU的右側(cè)，最多8塊。CPU模塊的外部結(jié)構(gòu)大體相同，如圖所示。CPU模塊1.S7-1200PLC常用模塊及接線2.CPU技術(shù)指標(biāo)CPU單元主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2-1所示。1.S7-1200PLC常用模塊及接線3.CPU模塊的接線S7-1200PLC的CPU的類型雖多，但是接線方式類似，本書(shū)以CPU1215C為例進(jìn)行介紹。1）CPU1215C（AC/DC/RLY）數(shù)字量輸入端接線1.S7-1200PLC常用模塊及接線2）CPU1215C（DC/DC/DC）輸入端接線CPU供電電源為直流24V供電（絕對(duì)不可以接入交流電，否則損壞CPU模塊），接入左側(cè)第一組“L+”和“M”；輸入端子公共端1M采用了“共陰極”接法，即漏型接法，輸入開(kāi)關(guān)的接入方法與AC/DC/Rly接法相同。1.S7-1200PLC常用模塊及接線3）CPU1215C（AC/DC/Rly）數(shù)字量輸出端接線CPU1215C輸出端的接線（繼電器輸出）如圖所示。輸出端子分為兩組，兩組輸出是電氣隔離的。每組輸出的公共電源既可以是交流電源也可以是直流電源，使用比較靈活。1.S7-1200PLC常用模塊及接線4）CPU1215C（DC/DC/DC）數(shù)字量輸出端接線CPU1215C輸出端接線（晶體管）輸出如圖所示，負(fù)載電源只能接直流電源，而且是高電平信號(hào)有效（程序輸出“1”時(shí)，輸出端為高電平），“4L+”必須接電源正極，“4M”必須接電源負(fù)極，這點(diǎn)一定要注意。1.S7-1200PLC常用模塊及接線信號(hào)模塊和信號(hào)板用戶可將S7-1200信號(hào)模塊連接到CPU的右側(cè)，以擴(kuò)展其數(shù)字量或模擬量I/O的點(diǎn)數(shù)，并且在CPU模塊上都可以增加一塊信號(hào)板，以擴(kuò)展少量數(shù)字量或模擬量I/O。（1）信號(hào)板（SB）

用戶如果想要擴(kuò)展少量

I/O點(diǎn)數(shù)（數(shù)字量或模擬量I/O點(diǎn)），可以選擇安裝信號(hào)板，其價(jià)格低、性價(jià)比較高。安裝時(shí)將信號(hào)板直接插入S7-1200CPU正面的插槽內(nèi)即可，且不會(huì)增加安裝的空間。1.S7-1200PLC常用模塊及接線（2）信號(hào)模塊（SM）信號(hào)模塊是為解決CPU本機(jī)集成的數(shù)字量或模擬量輸入/輸出點(diǎn)不足而選用。數(shù)字量輸入/輸出（DI/DO）模塊和模擬量輸入/輸出（AI/AO）模塊統(tǒng)稱為信號(hào)模塊。用戶可以選用8點(diǎn)、16點(diǎn)和32點(diǎn)的數(shù)字量輸入/輸出模塊來(lái)滿足不同的控制需要。1.S7-1200PLC常用模塊及接線（3）通信模塊在S7-1200上采用集成PROFINET接口可以實(shí)現(xiàn)與其他制造商生產(chǎn)的設(shè)備之間的無(wú)縫集成。此外，S7-1200的CPU模塊左側(cè)還可以增加最多3個(gè)通訊模塊串行通信模塊RS-485和RS-232通信模塊為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）的串行通信提供連接STEP7Basic工程組態(tài)系統(tǒng)提供了擴(kuò)展指令或庫(kù)功能、USS驅(qū)動(dòng)協(xié)議、ModbusRTU主站協(xié)議和ModbusRTU從站協(xié)議，用于串行通信的組態(tài)和編程。此外還有PROFINET模塊和PROFIBUS主站/從站模塊。2.S7-1200PLC控制原理圖設(shè)計(jì)PLC控制原理圖又稱為PLC硬件接線圖，就是將PLC的輸入、輸出端與控制系統(tǒng)中的按鈕、開(kāi)關(guān)、指示燈、繼電器線圈以及其他輸入、輸出設(shè)備的連接形式以圖紙的形式繪制出來(lái)。PLC接線圖是現(xiàn)場(chǎng)施工接線和維護(hù)的重要依據(jù)，而按圖施工也是職業(yè)素養(yǎng)的基本要求。2.S7-1200PLC控制原理圖設(shè)計(jì)1.PLC的電源和I/O接線PLC的接線可以分兩部分，一是電源接線，一是I/O接線。在進(jìn)行電源接線時(shí)首先要確認(rèn)PLC的供電規(guī)格。市面上的PLC一般是兩種規(guī)格的供電，DC24V和AC220V。接線施工前，一定要確認(rèn)PLC的電源，按圖接線。I/O接線也就是PLC的輸入輸出接線，主要包括數(shù)字量接線和模擬量接線。在設(shè)計(jì)繪制I/O接線圖時(shí)，要參考PLC硬件手冊(cè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。尤其要注意的是PLC輸出形式（繼電器輸出或晶體管輸出），設(shè)計(jì)輸出控制電路。2.S7-1200PLC控制原理圖設(shè)計(jì)2.PLC控制原理圖設(shè)計(jì)實(shí)例下面以三相異步電動(dòng)機(jī)的“起保?！笨刂茷槔榻BPLC原理圖的設(shè)計(jì)、繪制過(guò)程。

（1）控制要求分析使用S7-1200PLC實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)行控制，即按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并保持單向運(yùn)行，按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。該電路必須要有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)功能，完成的控制系統(tǒng)必須兼顧安全性和可靠性。

（2）I/O分配表設(shè)計(jì)具體來(lái)說(shuō)，就是將輸入輸出設(shè)備與PLC輸入輸出地址對(duì)應(yīng)起來(lái)。I/O分配看似簡(jiǎn)單，卻十分重要。在這一步要做到從繁雜瑣碎信息中剝離出有效信息，確認(rèn)控制系統(tǒng)的輸入輸出。正如我們?cè)诿鎸?duì)紛雜的信息和各種價(jià)值觀的沖擊時(shí)，如何批判的接納正確有效的信息。怎樣確定有哪些有效的輸入輸出設(shè)備？我們需要根據(jù)工藝要求進(jìn)行選擇。2.S7-1200PLC控制原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求，本例的I/O分配表如表1-3所示，其中輸入和輸出繼電器如I0.0、Q0.0等，是PLC輸入映像寄存器、輸出映像寄存器的地址，后續(xù)章節(jié)中將詳細(xì)介紹。2.S7-1200PLC控制原理圖設(shè)計(jì)（3）原理圖的設(shè)計(jì)在原理圖的設(shè)計(jì)中，首先要設(shè)計(jì)被控設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路即主電路圖；其次根據(jù)驅(qū)動(dòng)要求設(shè)計(jì)PLC控制電路圖。主電路圖中要體現(xiàn)被控設(shè)備的驅(qū)動(dòng)方式和控制形式，控制電路圖中主要是PLC輸入輸出設(shè)備接線和供電電源的連接。三、TIA博途軟件使用入門(mén)西門(mén)子PLC的編程組態(tài)軟件為STEP7系列。早期的S7-300/400PLC使用的編程軟件名稱為STEP7V5.x（經(jīng)典STEP7），之后西門(mén)子公司推出了新型控制器S7-1200系列和S7-1500系列，相應(yīng)的編程軟件也稱為STEP7，不過(guò)它集成在了TIA（TotallyIntegratedAutomation）Portal軟件中，是TIA軟件的其中一個(gè)組件。TIA博途軟件不僅適用于S7-1200/1500PLC，也適用于S7-300/400PLC。TIA博途軟件使用入門(mén)使用TIA博途不僅可以組態(tài)應(yīng)用于控制器及外部設(shè)備程序編輯的STEP7、可以組態(tài)應(yīng)用于安全控制器的Safety，也可以組態(tài)應(yīng)用于設(shè)備可視化的WinCC，同時(shí)TIA博途還集成了應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)裝置的Startdrive、應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制的SCOUT等，提高了項(xiàng)目管理的一致性和集成性，是一款對(duì)使用者非常友好的軟件。TIA博途軟件平臺(tái)概覽1.TIA博途軟件的安裝1.計(jì)算機(jī)硬件要求安裝TIA博途V18的計(jì)算機(jī)推薦如下配置：（1）處理器：Intel?Core?i5-8400H或更高（不低于Intel?Core?i3-6100U）；（2）內(nèi)存：16GB（最小8GB，對(duì)于大型項(xiàng)目，為32GB）；（3）硬盤(pán)：最好SSD，配備至少50GB的存儲(chǔ)空間；（4）顯示器：15.6"全高清顯示器（1920×1080或更高）。2.操作系統(tǒng)（1）Windows10（64位）--推薦專業(yè)版或企業(yè)版；（2）Windows11（64位）--推薦專業(yè)版或企業(yè)版；（3）WindowsServer（64位）--2016；2019；2022（standard）3.軟件獲取</cs/document/109807109/simatic-step-7-incl-safety-s7-plcsim-and-wincc-v18-trial-download?dti=0&dl=en&lc=zh-CN>4.安裝順序（1）首先STEP7ProfessionalV18；（2）安裝WINCCProfessionalV18；（3）安裝S7-PLCSIMV18（仿真軟件）；（4）授權(quán)工具授權(quán)；（5）StartdriveV18（選擇安裝）。1.TIA博途軟件的安裝2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試1.新建項(xiàng)目和硬件組態(tài)（1）新建項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)桌面上，雙擊“TIAPortalV18”圖標(biāo)，啟動(dòng)軟件，軟件界面包括Portal視圖和項(xiàng)目視圖，兩個(gè)視圖界面都可以新建項(xiàng)目。在Portal視圖中，單擊“創(chuàng)建新項(xiàng)目”，并輸入項(xiàng)目名稱、路徑和作者等信息，如圖1-27所示，然后單擊“創(chuàng)建”，即可生成新項(xiàng)目，并跳轉(zhuǎn)到“新手上路”，如圖1-28所示。（2）組態(tài)硬件設(shè)備S7-1200

PLC自動(dòng)化系統(tǒng)需要對(duì)各硬件進(jìn)行組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和通信互聯(lián)。項(xiàng)目中的組態(tài)要與實(shí)際系統(tǒng)一致，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)軟件的預(yù)設(shè)組態(tài)與系統(tǒng)實(shí)際組態(tài)是否一致，如果不一致會(huì)報(bào)錯(cuò)，此時(shí)CPU能否啟動(dòng)取決于啟動(dòng)設(shè)置。下面將介紹在Portal視圖中如何進(jìn)行項(xiàng)目硬件組態(tài)，單擊圖1-28中的“組態(tài)設(shè)備”，軟件彈出顯示所有設(shè)備界面，如圖1-29所示。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試單擊“添加新設(shè)備”，彈出添加新設(shè)備界面，選擇“控制器”，如圖1-30所示。選擇SIMATICS7-1200

CPU，如6ES7215-1BG40-0XB0，選擇CPU的版本V4.2（版本號(hào)的選擇要根據(jù)模塊的具體版本號(hào)；如不清楚版本號(hào)，可先選擇較低版本號(hào)，之后在設(shè)備在線時(shí)進(jìn)行更新即可），設(shè)置設(shè)備名稱如PLC_1，單擊“添加”，完成新設(shè)備添加。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試

2.建立TIA博途STEP7與PLC的連接（1）用網(wǎng)線連接計(jì)算機(jī)和PLC

（2）設(shè)置IP地址要實(shí)現(xiàn)編程計(jì)算機(jī)和PLC的通信連接，需要雙方的IP地址在同一網(wǎng)段內(nèi)。S7-1200PLC在軟件組態(tài)時(shí)默認(rèn)的IP地址是，計(jì)算機(jī)的IP地址也應(yīng)該在同一網(wǎng)段內(nèi)，如設(shè)置為0。由于我們是通過(guò)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡和PLC通信，因此要將計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡的IP地址進(jìn)行修改。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試

3.下載項(xiàng)目到PLC（1）編寫(xiě)測(cè)試程序測(cè)試程序輸入完成后，點(diǎn)擊工具欄中的編譯按鈕，對(duì)程序進(jìn)行編譯。打開(kāi)項(xiàng)目樹(shù)中的“程序塊”，雙擊打開(kāi)“Main[OB1]”，在右側(cè)程序段1處輸入一段簡(jiǎn)單的測(cè)試程序，即用開(kāi)關(guān)I0.0控制輸出Q0.0。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試（2）下載PLC硬件組態(tài)和程序組態(tài)好硬件和編寫(xiě)軟件完畢后，可以嘗試將硬件組態(tài)結(jié)果和程序下載到PLC中進(jìn)行初步調(diào)試。首先接通PLC電源，在博途軟件中單擊項(xiàng)目樹(shù)中的“PLC_1”，然后點(diǎn)擊工具欄中的下載按鈕，彈出“擴(kuò)展下載到設(shè)備”窗口。如圖所示。“擴(kuò)展的下載”含義是帶通信路徑組態(tài)功能的下載方式。在彈出的窗口中，可以選擇下載的方式如“PG/PC接口”。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試（2）下載PLC硬件組態(tài)和程序點(diǎn)擊“開(kāi)始搜索”按鈕，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)尋找PLC等兼容設(shè)備。如圖所示，已經(jīng)找到了地址為的S7-1200PLC。然后點(diǎn)擊“下載”按鈕，就可以執(zhí)行下載操作了。如果該P(yáng)LC之前被組態(tài)編輯過(guò)，那程序下載時(shí)，會(huì)提示是否刪除原程序和組態(tài)，可選擇“全部刪除”，然后點(diǎn)擊“裝載”。下載結(jié)束后，出現(xiàn)“下載結(jié)果”對(duì)話框，選擇“啟動(dòng)模塊”選擇框，單擊“完成”按鈕，CPU切換到RUN模式，RUN/STOPLED燈變?yōu)榫G色。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試（3）將PLC進(jìn)行恢復(fù)出廠設(shè)置如果PLC是之前用其他版本編輯過(guò)，比如博途V17、V16等。那么用V18下載時(shí)需要“升級(jí)目標(biāo)設(shè)備”（下載時(shí)在彈出的對(duì)話框中勾選）；一旦升級(jí)，該P(yáng)LC就不能直接使用低版本軟件對(duì)CPU進(jìn)行編輯操作。此時(shí)，用戶可在低版本博途軟件（如V17）中通過(guò)在線訪問(wèn)的方式對(duì)出廠設(shè)置進(jìn)行“復(fù)位”操作，如圖所示。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試（4）程序初步調(diào)試假設(shè)我們已經(jīng)完成了硬件接線，即按鈕開(kāi)關(guān)SB1接到I0.0，燈HL1接到Q0.0。接下來(lái)，通過(guò)博途軟件的程序監(jiān)視功能對(duì)PLC進(jìn)行初步調(diào)試。首先在軟件項(xiàng)目樹(shù)中，重新雙擊打開(kāi)“Main[OB1]”，點(diǎn)擊工具欄中的在線監(jiān)視按鈕，監(jiān)視程序的運(yùn)行狀況，如圖所示。2.TIA博途V18軟件組態(tài)和初步調(diào)試四、職業(yè)技能訓(xùn)練1星三角降壓起動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)與安裝專業(yè)知識(shí)目標(biāo)掌握PLC原理圖設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)；掌握I/O分配表的設(shè)計(jì)方法；掌握星三角降壓起動(dòng)PLC原理圖設(shè)計(jì)方法；職業(yè)能力目標(biāo)能根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)PLC接線圖和I/O分配表；能根據(jù)圖紙要求現(xiàn)場(chǎng)安裝由數(shù)字量組成的單機(jī)控制系統(tǒng)；能校驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出信號(hào)的連接是否正確；素質(zhì)素養(yǎng)目標(biāo)規(guī)范操作、注重質(zhì)量和安全的職業(yè)素養(yǎng)；一絲不茍、精益專注的匠心精神；職業(yè)技能訓(xùn)練1：星三角降壓起動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)與安裝1.任務(wù)要求

本訓(xùn)練任務(wù)要求設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)星三角起動(dòng)控制的PLC控制原理圖及進(jìn)行線路安裝。即使用S7-1200PLC實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-Δ降壓起動(dòng)控制。要求：按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)星（Y）型起動(dòng)；起動(dòng)結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切換成三角形（Δ）運(yùn)行；按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)有相應(yīng)的指示燈，并有保護(hù)措施。2.任務(wù)分析三相異步電動(dòng)機(jī)的Y-Δ降壓起動(dòng)控制是電氣控制課程中的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。容量較大的異步電機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的起動(dòng)電流，因此需要采取降壓起動(dòng)的方式對(duì)起動(dòng)電流進(jìn)行限制，而Y-Δ降壓起動(dòng)是一種較為常用的起動(dòng)方法。職業(yè)技能訓(xùn)練1：星三角降壓起動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)與安裝3.任務(wù)實(shí)施

經(jīng)過(guò)任務(wù)分析，我們理清了該電路的工作原理，接下來(lái)要對(duì)以上電氣控制電路進(jìn)行“改造”。主電路保持不變，需要將控制電路部分修改為PLC控制方式。首先需要將控制系統(tǒng)的輸入、輸出元件進(jìn)行整理，即設(shè)計(jì)I/O分配表。其次將輸入、輸出元件接入PLC端子，完成PLC接線圖的繪制。（1）I/O分配表設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)分析