任务6 认识西门子S7-1200 PLC

任务6认识西门子S7-1200PLC6.1任务导入

如图所示，继电器-接触器控制电路实现了电动机自锁控制功能，如果改用S7-1200PLC实现该功能，应当如何做呢？6.2知识预备——PLC的定义1968年研制成功了世界上第一台可编程控制器PDP-14，并在汽车自动装配线上试用成功。可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC。国际电工委员会（IEC）于1985年对可编程控制器作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字、模拟的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充功能的原则设计。6.2知识预备——PLC的分类1.按I/O点数分类

小于256点的为小型机256～2048点的为中型机

超过2048点的为大型机2.按结构形式分类

整体式PLC组合式PLC3.按品牌分国产和进口

国产品牌有信捷、汇川、和利时等；进口品牌有德国的西门子（SIEMENS）、美国的通用（GE）、法国的施耐德（SCHNEIDER）、日本的欧姆龙（OMRON）、三菱等。PLC的种类很多，其功能、内存容量、控制规模、外形等方面差异较大，因此PLC的分类标准也不统一，但仍然可以按照其I/O点数、结构形式、实现功能进行大致的分类。6.2知识预备——西门子S7家族介绍

如图所示，老款西门子S7系列PLC主要包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400，新款西门子S7系列PLC主要包括Smart200、S7-1200、S7-1500。随着智能制造业的快速发展，对工控机的配置要求越来越高，尤其是对TCP/IP/Profinet通讯需求。

如图所示，S7-1200PLC是小型PLC，它主要由CPU模块(简称为CPU)、信号板（SB）、输入/输出信号模块（SM）、通信模块（CM）等组成，各种模块安装在标准DIN导轨上。S7-1200PLC的硬件组成具有高度的灵活性，用户可以根据自身需求确定PLC的结构，系统扩展十分方便。6.2知识预备——S7-1200PLC的硬件组成6.2知识预备——S7-1200CPU模块S7-1200CPU模块将微处理器、集成电源、数字量输入/输出电路、模拟量输入/输出电路、PROFINET接口集成到一个设计紧凑的外壳中。S7-1200CPU外形结构如图所示。9.2.6S7-1200CPU选型扩展DI/DO模块：扩展AI/AO模块：通讯口：6.2知识预备——S7-1200CPU模块6.2知识预备——S7-1200CPU选型6.2知识预备——S7-1200CPU选型6.2知识预备——S7-1200CPU选型6.2知识预备——S7-1200CPU选型L+为24VDC电源正极

M为24VDC电源负极

为地线1M为开关量输入信号公共端(可接正，也可以接负).0～.7为每组输入信号端2M为模拟量输入信号公共端（接负极）0为模拟量通道CH1，1为模拟量通道CH2，均接正极PNP型传感器和NPN型传感器能接入S7-1200PLC。6.2知识预备——S7-1200CPU外部接线图6.2知识预备——S7-1200CPU外部接线图6.2知识预备——S7-1200CPU外部接线图6.2知识预备——S7-1200CPU外部接线图PLC输出信号的类型包括包括：1.数字量输出（DigitalOutput）。2.模拟量输出（AnalogOutput）。数字量输出的类型包括：

1.继电器输出：使用继电器作为输出元件，适用于较大功率的负载，可驱动AC或DC负载。2A

2.晶体管输出：使用晶体管作为输出元件，适用于小功率负载，仅可驱动DC负载。500mA

3.双向可控硅输出：可以控制AC负载的开关，适用于调光或调速等应用。模拟量输出的类型包括：

1.电压输出：通常为0-10V或-10V至+10V的连续变化电压信号。2.电流输出：通常为0-20mA或4-20mA的连续变化电流信号，更适用于长距离传输。6.2知识预备——S7-1200CPU输出信号的类型6.2知识预备——S7-1200继电器输出端子接线6.2知识预备——S7-1200晶体管输出端子接线6.2知识预备——S7-1200驱动中间继电器带交流负载6.2知识预备——S7-1200信号板S7-1200的信号板主要包括：SB1221（开关量4输入）SB1222（开关量4输出）SB1223（开关量2输入2输出）SB1231（模拟量1输入、热电阻1输入、热电偶1输入）SB1232（模拟量1输出）CB1241（485通信板）BB1297(电池板)6.2知识预备——

信号模块信号模块（SignalModel，简称SM）安装在PLC的右侧，S7-1200PLC最多可以安装8个信号模块使用信号模块，可以增加数字量输入输出和模拟量输入输出的点数，实现对外部信号的采集和外部对象的控制。信号模块包括：

1.数字量输入/输出信号模块2.模拟量输入/输出信号模块6.2知识预备——

通信模块S7-1200PLC最多可以安装3个通信模块。加装通信模块并通过博途提供的相关通信指令，实现与外部设备的数据交互。1.点对点通信模块2.PROFIBUS通信模块3.工业远程通信GPRS模块4.AS-i接口模块5.IO-Link模块S7-1200的通信模块主要包括：1.CM1241（RS485/422通信模块、RS232通信模块）2.CM1243-5（PROFIBUSDP主站模块）3.CM1242-5（PROFIBUSDP从站模块）4.CP1242-7（GPRS模块）5.CM1278（4xI/0LinkMASTER）S7-1200

CPU有三种工作模式，分别是：STOP模式、STARTUP模式和RUN模式。CPU的状态LED指示了PLC的工作状态。1、STOP模式STOP工作模式下，PLC检查所有组态的模块是否可用，如果结果良好，PLC随后就将I/O信号设置为预定义的默认状态。PLC处于STOP工作模式时，PLC不执行程序，可以下载程序。6.2知识预备——S7-1200CPU的工作模式2、STARTUP模式STARTUP模式是PLC从STOP模式到RUN模式的一个过程，在这个过程中将清除非保持性存储器的内容，清除过程映像输出，执行一次启动OB块，更新过程映像输入等。如果启动满足条件，PLC将进入到RUN模式。6.2知识预备——S7-1200CPU的工作模式3、RUN模式

启动过程结束后，进入RUN模式，PLC执行用户程序，更新输入和输出信号，响应中断请求，对故障信息进行处理等。如图9-22所示，运行过程按照下列5个阶段执行操作：

阶段①：将过程映像输出区的值写入到输出模块；

阶段②：将输入模块处的输入传送到过程映像输入区；

阶段③：执行程序循环OB，首先执行主程序OB1；

阶段④：处理通讯请求和执行自检诊断

阶段⑤：在扫描周期的任何阶段处理中断和通信

只要处于运行状态，PLC就按照阶段①～阶段④顺序循环执行，这种周而复始的循环工作方式称为扫描循环。期间如有中断请求，PLC将调用中断程序。S7-1200CPU上没有用于更改工作模式的物理开关，运行模式（STOP或RUN）可使用博途软件的操作员面板上来切换。如图9-23所示，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。6.2知识预备——S7-1200CPU的工作模式输入映像就是映射输入信号的寄存器，用I表示。I的状态由物理输入决定。I对应的输入端子有信号时，I=1；I对应的输入端子无信号时，I=0输出映像就是映射输出信号的寄存器，用Q表示。Q的状态决定物理输出。Q=1时，Q对应的物理输出端子接通；Q=0时，Q对应的物理输出端子断开。6.2知识预备——S7-1200PLC的输入/输出映像6.2知识预备——S7-1200PLC的工作原理6.3任务实施——

硬件设计6.3任务实施——程序设计6.3任务实施——

程序调试6.4知识拓展——PLC的发展趋势可编程控制器的发展趋势有三大趋势：1、朝着小型、简易、价格低廉低的方向发展。2、朝着大型、高速、网络化、多功能方向发展。3、不断提高编程软件的功能，PLC软件化与PC化。其他趋势：1、智能化2、国产化S7-1200PLC的主要功能：1.通信功能2.高速计数功能3.运动控制功能4.PID