电气控制及S7-1200 PLC应用技术（第二版）课件 第9章 S7-1200 PLC与人机界面的联合运行

9.1WinCCProfessional组态软件使用9.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例

1第9章S7-1200PLC与人机界面的联合运行主要内容：电气控制及S7-1200PLC应用技术1.组态软件简介人机界面(Human-MachineInterface，HMI)是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控技术，其与PLC技术相结合可以实现操作员和系统之间的人机交互，从而实现通过图形画面对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。随着Windows操作系统的广泛应用，基于计算机平台的组态(Configuration)软件得到了快速发展。组态即配置、设定，是指以“搭积木”的方式将各种工具对象进行图形搭建和功能配置，进而完成相应的软件功能。由于组态软件基本不需要编写软件程序，且具有开发周期短、扩展灵活、维护方便等优点，已成为实现人机交互界面的主要平台和手段。29.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术1.组态软件简介常用的组态软件有InTouch、iFIX、Citech、WinCC、三维力控和组态王等。其中，InTouch是世界上第一款组态软件，而三维力控和组态王是国产组态软件的代表，它们均提供了丰富的国内外硬件设备驱动程序，在国内工控领域占有一定的市场。目前，西门子开发的WinCC组态软件已作为部件嵌入至TIAPortal开发平台中，组态变量时可以直接访问S7-1200PLC的变量库，省去了创建HMI变量的麻烦(也可以单独创建)。因此本书采用WinCCProfessional组态软件进行人机界面设计。39.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建SIMATICPCstation（1）新建项目，在项目树中，双击“添加新设备”，选择“PC系统”→“SIMATICHMI应用软件”→“WinccRTProfessional”，点击确定即可插入一个PCstation，如图所示。49.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建SIMATICPCstation（2）项目树中，双击“PCstation”→“设备组态”。此时需要为PC站点配置网卡：点击右侧“硬件目录”→“通信模块”→“常规IE”，将其拖放至PCStation中，如左图所示。为了保证PCStataion与CPU1215C进行以太网通信，需组态相应网络：双击网卡→“属性”→“以太网地址”→“添加新子网PN/IE_1”，设置IP地址为，子网掩码为（与电脑IP地址保持一样）。如右图所示。59.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建控制器CPU1215C（1）项目树中，双击“添加新设备”，选择“控制器”→“SIMATICS7-1200”→“CPU1215CDC/DC/DC”→“6ES7215-1AG40-0XB0”，点击确定即可插入一个CPU，如左图所示。右图为新建CPU后项目树中的视图。69.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点新建控制器CPU1215C（2）项目树中，双击“CPU1215CDC/DC/DC”→“设备组态”，如左图所示。双击网口→“以太网地址”→“添加新子网，选择已建立的子网“PN/IE_1”，设置IP地址为，子网掩码为。如右图所示。79.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点建立HMI连接配置好PCStation和CPU1215C的网络属性后，还需要为它们创建HMI连接。项目树中，双击“设备和网络”，如左图所示。点击“连接”→“HMI连接”，点击CPU1215C网口，将产生的线拖到PCStation的网口上即可创建一个新的HMI连接，如右图所示。89.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术2.配置PC站点建立HMI连接HMI连接创建成功后，双击PCStation中的“连接”，在窗口中可以看到已经创建的连接，如图所示。注意：将访问点设置为“S7ONLINE”，“自动设置”的勾选项去掉。99.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术3.画面管理创建画面建立PCstation后，即可新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”，如图所示。109.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术3.画面管理管理画面(1)将画面移动到组。(2)复制、重命名和删除画面。(3)定义项目起始画面。(4)创建模板。(5)弹出画面。(6)滑入画面。119.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象对象是用于设计项目画面的图形元素。“工具箱”任务卡包含可用于HMI设备的所有对象。工具箱所含的选项板因当前激活的编辑器而异。如果“画面”编辑器处于打开状态，则工具箱包含以下选项板：(1)基本对象，包括“线”、“圆”、“文本域”或“图形视图”等基本图形对象。(2)元素，包括“I/O域”、“按钮”或“量表”等基本控制元素。(3)控件，提供高级功能或动态代表过程操作，如“趋势视图”和“配方视图”。(4)我的控件，可向工具箱窗口添加ActiveX控件和简单的.Net控件，通过选项板可将ActiveX控件合并到项目中。(5)图形，以目录树结构的形式细分为多个主题，各文件夹包含机器和工厂区域、测量设备和操作员控件等图形表示。129.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象基本对象139.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象基本对象149.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象元素159.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象元素169.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象控件179.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术4.工具箱对象控件189.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态对象即对对象的属性(基本属性、动画、事件等)进行配置和设定，以下介绍I/O域、按钮、棒图以及趋势视图等常用对象的组态过程。组态I/O域I/O域用于在画面中输入和显示过程值。双击画面中的I/O域对象，即可弹出属性对话框，如图所示。199.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态I/O域I/O域组态主要包括“常规”中的变量、输入/输出模式、显示格式等属性。点击区域②中的“…”图标，弹出可组态的变量表，如下图所示。选择PLC变量中的变量，即可为I/O域关联需要显示的变量。209.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态I/O域I/O域组态主要包括“常规”中的变量、输入/输出模式、显示格式等属性。区域③可选择运行系统中I/O域的输入/输出模式：“输入”代表只能在I/O域中输入值，“输出”代表只能输出显示值，“输入/输出”代表可以在I/O域中输入和输出值。区域④可选择显示格式，包括：二/十/十六进制、日期、时间、日期/时间、字符串。格式样式由所选显示格式决定，若选择默认的“十进制”，则格式样式中“s”代表有符号数、“9”的个数代表显示值的位数，也可手动输入浮点数格式(如输入s99.9，代表I/O域可显示-99.9~99.9的有符号数)。219.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮按钮对象可模拟真实按钮，用于在画面中执行按下左键或右键等动作触发的事件，相关事件由系统函数及关联的变量决定。双击画面中的按钮对象，弹出属性对话框，其主要属性为“事件”。根据控制要求选择事件(如单击、按鼠标左键、释放鼠标左键等)→点击“添加函数”→选择系统函数(如编辑位中的置位位)→选择操作变量，即可完成按钮的事件组态，如图所示。229.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮通过“动画”属性可以根据组态的变量将对象的属性动态化。可以同时对多个对象属性(如画面的位置和颜色)动态化，也可在一个项目上组态多个属性动画，如图所示。239.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态按钮还可以利用“外观”属性，通过更改变量的值来控制对象的外观。根据组态变量的值来改变对象颜色或闪烁特性，如图所示。249.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态棒图棒图可以通过刻度值对所组态的变量值进行图形化显示。双击画面中的棒图对象，即可弹出属性对话框，如图所示。259.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术5.组态对象组态f(t)趋势视图使用“f(t)趋势视图”对象，可通过作为时间函数的趋势图形式，显示当前组态或日志中的变量值。双击画面中的f(t)趋势视图对象，即可弹出属性对话框，如图所示。269.1WinCCProfessional组态软件使用电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器首先按照9.1.1节内容建立好PCStation与CPU1215C的HMI连接。组态变量项目树中，在“PLC变量”和“HMI变量”界面中创建变量，然后进行组态，如图所示。注意：若不想手动创建HMI变量，可以只创建PLC变量；在画面中组态对象时，直接选择创建好的PLC变量，系统会自动创建对应的HMI变量。279.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态变量本系统组态的变量表如下所示。289.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态画面(1)新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”。(2)按钮组态：在画面_1中，新建4个按钮：复位按钮、第一组抢答按钮、第二组抢答按钮、第三组抢答按钮，主要组态设置如下所示。299.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器组态画面(3)指示灯组态：画面_1中，新建3个“圆”对象：圆_1、圆_2、圆_3，设置“属性”→“动画”→“显示”→“动态化颜色和闪烁”→组态相应变量和选择范围，主要组态设置如下所示。309.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器编写PLC程序项目树中，双击“PLC_1[CPU1215C]”→“程序块”→“Main[OB1]”，编写PLC控制程序，如图所示。319.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术1.三人抢答器联合运行系统运行时，PLC程序可以下载到物理PLC或S7-PLCSIM仿真器中，同时启动程序监视功能；人机交互画面采用仿真运行方式(点击PC站点的“开始仿真”快捷键)。系统运行画面如图所示。329.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术2.表决电路首先按照9.1.1节内容建立好PCStation与CPU1215C的HMI连接。组态变量本系统组态的变量表如下所示。339.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术2.表决电路组态画面(1)新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”。(2)按钮组态：画面_1中，新建4个按钮：复位按钮、第一路报警、第二路报警、第三路报警，主要组态设置如下所示。349.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术2.表决电路组态画面(3)指示灯组态：在画面_1中，新建1个“圆”对象：圆_1，设置“属性”→“动画”→“显示”→“动态化颜色和闪烁”→选择组态变量为“报警指示灯”→选择范围及背景色(范围0/1分别对应白色/红色)。359.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术2.表决电路编写PLC程序项目树中，双击“PLC_1[CPU1215C]”→“程序块”→“Main[OB1]”，编写PLC控制程序，如图所示。369.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术2.表决电路联合运行系统运行画面如图所示。379.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术3.舞台灯光控制系统首先按照9.1.1节内容建立好PCStation与CPU1215C的HMI连接。组态变量本系统组态的变量表如下所示。389.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术3.舞台灯光控制系统组态画面(1)新建画面：项目树中，双击“PCstation”→“WinCCRTProfessional”→“画面”→“添加新画面”，画面默认名为“画面_1”。(2)按钮组态：画面_1中，新建2个按钮：启动按钮、停止按钮，主要组态设置如下所示。(3)指示灯组态：在画面_1中，新建9个“圆”对象：圆_1~圆9。每个“圆”对象组态过程相似：设置“属性”→“动画”→“显示”→“动态化颜色和闪烁”→选择组态变量分别为“L1”至“L9”→选择范围及背景色(范围0/1分别对应白色/红色)。399.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术3.舞台灯光控制系统编写PLC程序项目树中，双击“PLC_1[CPU1215C]”→“程序块”→“Main[OB1]”，编写PLC控制程序，可参考第6.2节中图6-17所示程序，将其中的I0.0、I0.1分别替换为M100.0和M100.1，将Q0.0~Q1.0分别替换为M110.0~M111.0。联合运行409.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术4.异步电机转速闭环控制系统首先按照9.1.1节内容建立好PCStation与CPU1215C的HMI连接。组态变量本系统组态的变量表如下所示。419.2S7-1200PLC与人机界面联合运行实例电气控制及S7-1200PLC应用技术4.异步电机转速闭环控制系统组态画面(1)新建画面：项目树中，双击“PC