PLC编程及应用技术 课件全套1-7 PLC概述 -S7-1200 PLC通信

讲授人：老师第1章

PLC概述绿色教材1.1PART1.1认识PLC1.1.1PLC是什么PLC是什么

国际电工委员会（IEC）于1985年对可编程序控制器（PLC）作了如下定义：可编程序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的指令，并通过数字、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

（a）西门子PLC

（b）AB

PLC

（c）三菱PLC

（d）信捷PLCPLC实际就是一种特殊的工业控制计算机!1.1.2.PLC的历史

1231969年，美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC，即PDP-141971年日本引进这项技术，很快研制出日本第一台PLC欧洲于1973年研制出第一台PLC4我国从1974年开始研制，1977年国产PLC正式投入工业应用1.1.3.PLC的应用范围PLC的应用范围

1.顺序控制2.计数和定时控制3.位置控制4.模拟量处理5.数据处理6.通信联网各行各业都有应用1.1.4PLC的分类与性能指标

分类

（1）从组成结构形式分类可以将PLC分为两类：一类是整体式PLC（也称单元式）；另一类是标准模板式结构化的PLC（也称组合式）。（2）按I/O点容量分类（不统一）①小型PLC。小型PLC的I/O点数一般在128/256点以下。②中型PLC。中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256～1024/2048点之间。③大型PLC。一般I/O点数在1024/2048点以上的称为大型PLC。1.1.4PLC的分类与性能指标

2.PLC的性能指标

（1）输入/输出(I/O)点数输入/输出(I/O)点数是最重要的一项技术指标，是指PLC面板上连接外部输入、输出的端子数，常称为“点数”，用输入与输出点数的和表示。（2）扫描速度扫描速度是指PLC执行程序的速度。用执行1千步指令所需的时间衡量。l步占1个地址单元。（3）存储容量存储容量通常用千字节(kB，kByte)或者千位(kb，kbit)表示。这里1k＝1024。（4）指令系统指令系统表示该PLC软件功能的强弱。指令越多，编程功能就越强。（5）内部寄存器（继电器）PLC内部有许多寄存器用来存放变量、中间结果、数据等。（6）扩展能力。1.1.5.国内外知名PLC介绍在目前已经上市的众多PLC产品中，单从技术角度来看，国产小型PLC与国际知名品牌小型PLC差距很小。有的国产PLC开发了很多适合亚洲人使用的方便指令，其使用越来越广泛。1.1.5.国内外知名PLC介绍深圳汇川、无锡信捷和深圳合信的PLC在应用中，其可靠性的到了验证。在小型PLC中有较高占用率。是自主品牌的骄傲。我国台湾地区的台达、永宏等品牌有一定的占有率。在中低端应用中有一定的认可度。自主可控的国产PLC技术，及其在工业中特别是在电力等核心部门的应用，无疑对于国家工业安全至关重要。国内PLC1.1.5.国内外知名PLC介绍美国有100多家PLC生产厂家。其中AB公司（罗克韦尔）的PLC产品规格比较齐全，主推大中型PLC，如PLC-5系列。通用电气（GE）也是知名PLC生产厂商，RX3i、RX7i。大中型PLC市场份额仍然有优势。欧洲德国的西门子公司、AEG公司、倍福，法国的TE公司都是欧洲著名的PLC制造商。大中型PLC市场份额仍然有优势。日本小型PLC具有一定的特色，性价比较高，比较有名的品牌有三菱、欧姆龙、松下、富士、日立和东芝等，在小型机市场，日系PLC的市场份额曾经高达70%。随着国产PLC的崛起，其市场份额逐年下降。国外PLC1.2PLC的结构和工作原理1.1PART1.2.1PLC的硬件组成-PLC总体结构PLC基本结构1.2.1PLC的硬件组成-CPU中央处理单元CPU

CPU是按照系统程序所设计的功能来工作，它能监测和诊断电源、内部电路工作状态和用户程序中的语法错误，并按照扫描方式执行用户程序。

(1)取样外部输入信号送入输入映像存储器中存储起来。

(2)按存储的先后顺序取出用户指令，进行编译。

(3)完成用户指令规定的各种操作。

(4)将输出映像存储器中的结果送到输出端子。3.PLC的存储器存储器

PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放PLC生产厂家编写的系统程序，用户不能修改。如：存放系统工作程序（监控程序）；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。用户存储器包括用户程序存储器和用户数据存储器。用户程序存储器用来存放用户编写的PLC程序，用户数据存储器用来存放用户程序中所使用到器件的状态、数据等。1.2.1PLC的硬件组成-输入/输出接口单元输入/输出接口单元

PLC输入、输出接口单元是CPU与外部设备连接的桥梁，通过I/O接口，PLC可实现对工业设备或生产过程的参数检测和控制。

输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号送入CPU。

输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制继电器线圈、电磁阀、指示灯等外部电器的通断。PLC的输入/输出接口电路一般采用光电耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。1.2.1PLC的硬件组成-输入接口电路输入接口电路

PLC的输入接口电路可以分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关、光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于有无、粉尘等恶劣环境下使用。1.2.1PLC的硬件组成-输出接口电路输出接口电路输出接口就是将PLC与现场各种负载设备连接起来的部件。输出接口电路将CPU输出的信号加以放大，用于驱动外部设备。输出接口电路通常有3种：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。输出接口电路输出接口就是将PLC与现场各种负载设备连接起来的部件。输出接口电路将CPU输出的信号加以放大，用于驱动外部设备。输出接口电路通常有3种：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。1.2.1PLC的硬件组成-输出接口电路1.2.1PLC的硬件组成-扩展接口和通信接口扩展接口和通信接口通信接口：可与打印机、监视器、其他PLC、计算机等设备实现通信。扩展接口：PLC基本单元模块与其他功能模块连接的接口，以扩展PLC的控制功能。1.2.2PLC的工作原理电源

电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。PLC配有开关电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使得PLC能够正常工作。1.2.2PLC的工作原理PLC工作原理PLC的本质是一种工业控制计算机，其功能是从输入设备接收信号，根据用户程序的逻辑运算结果，输出信号去控制外围设备的整个控制流程。PLC工作原理

一般来说，当PLC运行后，其工作过程可分为输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段，完成上述3个阶段即称为一个扫描周期。1.2.2PLC的工作原理输入采样阶段程序执行阶段输出刷新阶段1.2.3PLC的立即输入、输出功能1.立即输入功能立即输入适用于要求对反应速度很严格的场合，例如几毫秒的时间对于控制来说十分关键的情况下。1.2.3PLC的立即输入、输出功能2．立即输出功能所谓立即输出功能就是输出模块在处理用户程序时，能立即被刷新。PLC临时挂起（中断）正常运行的程序，将输出映像表中的信息输送到输出模块，立即进行输出刷新，然后再回到程序中继续运行。1.3自动化技术助推绿色发展1.1PART1.3自动化技术助推绿色发展党的二十大报告指出：推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。工信部发文鼓励企业将自动化、信息化、智能化及绿色化等贯穿于设计、生产、管理、检测和服务的各个环节。以PLC为控制核心的自动化技术在助推绿色发展大有可为。具体如下：1．项目设计环节，助推绿色、循环、低碳发展2．项目的实施过程中，助推绿色、循环、低碳发展3.设备运行过程中，助推绿色、循环、低碳发展感谢您的聆听THANKYOU!讲授人：老师第2章S7-1200PLC的软件和硬件系统绿色教材2.1S7-1200CPU模块的接线1.1PART2.1.1西门子PLC简介2.1.2S7-1200PLC的体系S7-1200PLC的体系

S7-1200PLC的硬件主要包括电源模块、CPU模块、信号模块、通信模块和信号板（CB和SB）。通信模块安装在CPU模块的左侧，信号模块安装在CPU模块的右侧，西门子早期的PLC产品，扩展模块只能安装在CPU模块的右侧。2.1.2S7-1200PLC的体系-本地数字量S7-1200PLC的扩展S7-1200PLC最多可以扩展8个信号模块、1个信号板和3个通信模块，最大本地数字I/O点数为284个（24+32*8+4）。本地就是不把总线扩展计算在内信号板2.1.2S7-1200PLC的体系-本地模拟量S7-1200PLC的扩展最大本地模拟I/O点数为37个。1212C能扩展2个模块，1个信号板，自身集成2路，最多4×2+1+2=11路；1214C能扩展4个模块，1个信号板，自身集成2路，最多8×4+1+2=35路；

1215C、1217C能扩展4个模块，1个信号板，自身集成4路，最多8×4+1+4=37路2.1.2S7-1200PLC的体系-通信S7-1200PLC的扩展S7-1200PROFINET最多16个IO设备，最多256个模块；S7-1200PROFIBUSDP从站最多32个，最多512个模块；DP主站和PN控制器站数据区的大小：输入区最大1024字节，输出区最大1024字节。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-CPU模块的常规规范S7-1200PLC的CPU模块是S7-1200PLC系统中最核心的成员。目前，S7-1200PLC的CPU有5类：CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C、CPU1215C、和CPU1217C。每类CPU模块又细分三种规格：DC/DC/DC、DC/DC/RLY和AC/DC/RLY，印刷在CPU模块的外壳上。其含义如图所示。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-CPU模块的常规规范1.CPU模块的外部介绍。S7-1200PLC的CPU模块将微处理器、集成电源、模拟量I/O点和多个数字量I/O点集成在一个紧凑的盒子中。（1）电源接口。（2）存储卡插槽。（3）接线连接器。（4）板载I/O的状态LED。（5）集成以太网口（PROFINET连接器）。（6）运行状态LED。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-CPU模块的常规规范特征CPU1211CCPU1212CCPU1214CCPU1215CCPU1217C

本地板载

I/O数字量6点输入/4点输出8点输入/6点输出14点输入/10点输出

模拟量2路输入2点输入/2点输出

过程映像存储区大小输入

(I)1024个字节

输出

(Q)1024个字节

信号模块

(SM)扩展，右侧扩展无28信号板(SB)、电池板(BB)或通信板

(CB)1通信模块(CM)，左侧扩展3高速输入最多可组态6个，100/80kHz最多可组态6个，100/80kHz，1MHz高速输出最多可组态4个，100kHz最多可组态4个，100kHz，1MHz存储卡SIMATIC存储卡（选件）实时时钟保持时间通常为

20天，40℃

时最少为

12天（免维护超级电容）PROFINET以太网通信端口122.CPU模块的常规规范这个表是CPU选型的主要依据。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-S7-1200PLC的指示灯说明RUN/STOP（绿色/黄色）ERROR（红色）MAINT（黄色）断电灭灭灭启动、自检或固件更新闪烁（黄和绿交替）-灭停止模式亮（黄色）--运行模式亮（绿色）--取出存储卡亮（黄色）-闪烁错误亮（黄色或绿色）闪烁-请求维护∙强制

I/O∙需要更换电池亮（黄色或绿色）-亮硬件出现故障亮（黄色）亮灭LED测试或

CPU固件出现故障闪烁（黄和绿交替）闪烁闪烁CPU组态版本未知或不兼容亮（黄色）闪烁闪烁2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-S7-1200PLC的指示灯01

Link（绿色）点亮，表示通信连接成功。02R×/T×（黄色）点亮，表示通信传输正在进行。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-S7-1200PLC的指示灯4.CPU的工作模式（1）在STOP模式下，CPU不执行程序，但可以下载项目。（2）在STARTUP模式下，执行一次启动OB（如果存在）。在启动模式下，CPU不会处理中断事件。（3）在RUN模式，程序循环OB重复执行。可能发生中断事件，并在RUN模式中的任意点执行相应的中断事件OB。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-数字量输入端子的接线CPU1215C输入端子的接线（PNP）高电平有效，以输入器件为对象；接PNP接近开关当电源的负极与公共端子1M相连时，为PNP型接法（高电平有效，电流从开关流入CPU模块）2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-数字量输入端子的接线CPU1215C输入端子的接线（NPN）低电平有效，以输入器件为对象；接NPN接近开关把PLC作为负载，以输入开关（通常为接近开关）为对象，若信号从PLC向开关流出，则PLC的输入为NPN型接法。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-数字量输出端子的接线CPU1215C（DC/DC/RLY）的数字量输出端子的接线无极性，响应速度慢，应用最广泛负载电源交流、直流均可，通常是24VDC输出是分组安排的，每组既可以是直流电源，也可以是交流电源，而且每组电源的电压大小可以不同，接直流电源时，CPU模块没有方向性要求。工程应用最广泛。2.1.3S7-1200PLC的CPU模块及接线-数字量输出端子的接线CPU1215C（DC/DC/DC）的数字量输出端子的接线高电平有效，响应速度快，有高速输出时用负载电源只能直流，通常是24VDC负载电源只能是直流电源，且输出高电平信号有效，因此是PNP输出。2.2S7-1200PLC的数据类型与数据存储区1.1PART2.2.1数据类型

1.数据类型的分类数据的类型决定了数据的属性，例如数据长度和取值范围等。TIAPortal软件中的数据类型分为：基本数据类型、复合数据类型。基本数据类型定义了无法再划分为更小单元的数据元素的结构。如布尔型。复合数据类型描述了由固定数量的组件组成的数据类型。如结构和数组。细分为：二进制数、整数、浮点数、定时器、日期和时间、字符串、PLC数据类型(UDT)、命名值数据类型(S7-1500)、STRUCT数据结构（匿名结构）、ARRAY、指针、参数类型、系统数据类型合和硬件数据类型。2.2.1数据类型-基本数据类型（布尔、整数型和实数型）关键字长度（位）取值范围/格式示例说明Bool1True或False（1或0）布尔变量Byte8B#16#0~B#16#FF（255）字节Word16十六进制：W#16#0~W#16#FFFF字（双字节）DWord32十六进制：DW#16#0~DW#16#FFFF_FFFF双字（四字节）关键字长度（位）取值范围/格式示例说明SInt8-128~1278位有符号整数Int16-32768~3276716位有符号整数DInt32-L#2147483648~L#214748364732位有符号整数USInt80~2558位无符号整数UInt160~6553516位无符号整数UDInt320~429496729532位无符号整数Real32-3.402823E38~-1.175495E-38+1.175495E-38~+3.402823E3832位标准浮点数LReal6464位标准浮点数布尔实数整数2.2.1数据类型-基本数据类型（时间、日期和时间数据类型）关键字长度（位）取值范围/格式示例说明Time32T#-24d20h31m23s648ms~T#+24d20h31m23s647ms时间关键字长度（位）取值范围/格式示例说明Date2D#1990-01-01~D#2168-12-31日期Time_Of_Day4TOD#00:00:00.000~TOD#23:59:59.999日时间Date_And_Time8最小值：DT#1990-01-01-00:00:00.000最大值：DT#2089-12-31-23:59:59.999日期时间时间日期和时间2.2.1数据类型-数据类型的举例【例】请指出以下数据的含义：DINT#58、BCD#58、t#58S和P#M0.0Byte10。1）DINT#58：表示双整数58；2）58：表示整数58；3）BCD#58：表示BCD码58；4）t#58s：表示IEC定时器中定时时间58s；5）P#M0.0Byte10：表示从MB0开始的10个字节。2.2.2S7-1200PLC的存储区1.装载存储器装载存储器用于保存逻辑块、数据块和系统数据。下载程序时，用户程序下载到装载存储器。在PLC上电时，CPU把装载存储器中的可执行的部分复制到工作存储器。而PLC断电时，需要保存的数据自动保存在装载存储器中。对于S7-300/400PLC符号表、注释和UDT不能下载，只保存在编程设备中。而对于S7-1200PLC，变量表、注释和UDT均可以下载到装载存储器。2.工作存储器工作存储器集成在CPU中的高速存取的RAM存储器，用于存储CPU运行时的用户程序和数据，如组织块、功能块等。用模式选择开关复位CPU的存储器时，RAM中程序被清除，但FEPROM中的程序不会被清除。3.系统存储器系统存储器是CPU为用户提供的存储组件，用于存储用户程序的操作数据，例如过程映像输入、过程映像输出、位存储、定时器、计数器、块堆栈和诊断缓冲区等。2.2.2S7-1200PLC的存储区（1）过程映像输入区（I）过程映像输入区与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。在每次扫描周期的开始，CPU对物理输入点进行采样，并将采样值写入过程映像输入区中。位格式：I[字节地址].[位地址]，如I0.0。字节、字和双字格式：I[长度][起始字节地址]，如IB0、IW0和ID0。过程映像输入区I0.0的等效电路位表示方法2.2.2S7-1200PLC的存储区（2）过程映像输出区（Q）过程映像输出区是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。过程映像输出区线圈是由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。位格式，Q[字节地址].[位地址]，如Q1.1。字节、字和双字格式，Q[长度][起始字节地址]，如QB8、QW8和QD8。过程映像输出区Q0.0的等效电路123输入扫描。程序执行。输出刷新。2.2.2S7-1200PLC的存储区-工作的三个阶段2.2.2S7-1200PLC的存储区-PLC等效电路11.输入扫描3.输出刷新2.程序执行注意SB2与I0.1触点对应常开触点常闭触点2.2.2S7-1200PLC的存储区-PLC等效电路21.输入扫描3.输出刷新2.程序执行注意SB2与I0.1触点对应常闭触点常开触点2.2.2S7-1200PLC的存储区（3）标识位存储区（M）标识位存储区是PLC中数量较多的一种存储区，一般的标识位存储区与继电器控制系统中的中间继电器相似。标识位存储区不能直接驱动外部负载。位格式：M[字节地址].[位地址]，如M2.7。字节、字和双字格式：M[长度][起始字节地址]，如MB10、MW10和MD10。2.2.2S7-1200PLC的存储区2.2.2S7-1200PLC的存储区-双字、字、字节和位的格式位的格式位格式：I[字节地址].[位地址]。举例I0.7,…I0.1,I0.0I1.7,…I1.1,I1.0字节的格式I[长度][起始字节地址]。举例IB0,IB1,IB2,IB3IB4,

IB5,IB6,IB7字的格式I[长度][起始字地址]。举例IW0,IW2IW4,

IW6字的格式I[长度][起始双字地址]。举例ID0ID42.2.2S7-1200PLC的存储区-举例1

【例】如果MD0=16#1F，那么，MB0、MB1、MB2、MB3、M0.0和M3.0的数值是多少？

MD0=16#1F=16#0000001F=2#0000_0000_0000_0000_0000_0000_0001_1111，根据图，MB0＝0；MB1＝0；MB2＝0；MB3＝16#1F=2#0001_1111。由于MB0＝0，所以M0.7~M0.0=0；又由于MB3＝16#1F=2#0001_1111，将之与M3.7~M3.0对应，所以M3.0=1。2.2.2S7-1200PLC的存储区-举例2

【例】如图所示的梯形图，是某初学者编写的，请查看有无错误。MW10包含M10.0，当MW10=0时，M10.0会断开2.3TIAPortal（博途）软件的安装与使用1.1PART2.3.1初识TIAPortal（博途）软件-TIAPortal组成

TIA博途（Portal）软件是西门子推出的，面向工业自动化领域的新一代工程软件平台，主要包括三个部分。SIMATICSTEP7用于组态SIMATICS7-1200、S7-1500、S7-300/400和WinAC控制器系列的工程组态软件。SIMATICWinCC使用WinCCRuntimeAdvanced或SCADA系统WinCCRuntimeProfessional可视化软件。组态SIMATIC面板、SIMATIC工业PC以及标准PC的工程组态软件。SINAMICSStartDriveSINAMICSStartDrive可以独立的安装，也可以集成安装到TIAPortal中，TIAPortal中必须安装SINAMICSStartDrive软件才能设置变频器的参数。2.3.1初识TIAPortal（博途）软件-TIAPortal组成Portal2.3.1初识TIAPortal（博途）软件-安装软件的硬件条件

项目最低配置要求推荐配置RAM8GB16GB或更大硬盘20GB固态硬盘（大于50GB）CPUIntel®Core™i3-6100U，2.30GHzIntel®Core™i5-6440EQ（最高3.4GHz）屏幕分辨率1024×76815.6"宽屏显示器（1920×1080）2.3.1初识TIAPortal（博途）软件-安装软件的软件条件

序号操作系统1Windows10（64位）Windows10HomeVersion1909**Windows10HomeVersion2004**Windows10HomeVersion2009/20H2**Windows10ProfessionalVersion1909Windows10ProfessionalVersion2004Windows10ProfessionalVersion2009/20H2Windows10EnterpriseVersion1909Windows10EnterpriseVersion2004Windows10EnterpriseVersion2009/20H2Windows10Enterprise2016LTSBWindows10Enterprise2019LTSC2WindowsServer（64位）WindowsServer2016Standard（完全安装）WindowsServer2019Standard（完全安装2.3.1初识TIAPortal（博途）软件-支持的防病毒软件

123•SymantecEndpointProtection14•TrendMicroOfficeScan12.0•McAfeeEndpointSecurity(ENS)10.5•KasperskyEndpointSecurity11.1•WindowsDefender•Qihoo360"SafeGuard11.5"+"VirusScanner"2.3.2TIAPortal软件的安装及注意事项注意事项

1.TIAPortal软件与Window10操作系统的家庭版、专业版和企业版兼容，TIAPortal软件仅与WindowsServer完全版兼容。32位操作系统的专业版与TIAPortalV14及以后的软件不兼容，TIAPortalV13及之前的版本与32位操作系统兼容。2.安装TIAPortal软件时，最好关闭监控和杀毒软件。3.安装软件时，软件的存放目录中不能有汉字，此时弹出错误信息，表明目录中有不能识别的字符。例如将软件存放在“C:/软件/STEP7”目录中就不能安装。建议放在根目录下安装。这一点初学者最易忽略。2.3.2TIAPortal软件的安装及注意事项注意事项4.在安装TIAPortal软件的过程中出现提示“Pleaserestartwindows……”字样。重启电脑有时是可行的方案，有时计算机会重复提示重启电脑，在这种情况下解决方案如下：在Windows的菜单命令下，单击“开始”→“运行”，在运行对话框中输入“regedit”，打开注册表编辑器。选中注册表中的HKEY_LOCAL_MACHINE\Sysytem\CurrentControlset\Control”中的“Sessionmanager”，删除右侧窗口的“PendingFileRenameOperations”选项。重新安装，就不会出现重启计算机的提示了。这个解决方案也适合安装其他的软件。5.允许在同一台计算机的同一个操作系统中安装STEP7V5.5、STEP7V15、STEP7V16和STEP7V17，经典版的STEP7V5.6和STEP7V5.7不能安装在同一个操作系统中。6.应安装新版本的IE浏览器，安装老版本的IE浏览器，会造成帮助文档中的文字乱码。2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-硬件组态2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-硬件组态2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-输入变量表2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-编写程序

2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-下载、仿真和监视

2.3.4用在线检测法创建TIAPortal项目-硬件组态2.3.4用在线检测法创建TIAPortal项目-硬件组态2.3.3用离线硬件组态法创建TIAPortal项目-输入变量表2.3.4用在线检测法创建TIAPortal项目-编写程序

4．下载和监视

2.4S7-1200PLC的扩展模块及其接线1.1PART123DI：数字量输入模块（SM1221）。DO：数字量输出模块（SM1222，含直流、交流和继电器输出）。混合模块：数字量输入/输出模块（SM1223，含直流、交流和继电器）2.4.1S7-1200PLC数字量扩展模块及接线-数字量模块的分类2.4.1S7-1200PLC数字量扩展模块及接线-数字量模块的介绍数字量输入模块

S7-1200PLC的数字量输入模块主要将外部的开关量信号转换成PLC可以识别的信号，通常与按钮和接近开关等连接。2.4.1S7-1200PLC数字量扩展模块及接线-数字量模块的介绍数字量输出模块

S7-1200PLC的数字量输出模块主要把PLC运算的布尔结果送到外部设备，最常见的是与中间继电器的线圈和指示灯相连接。2.4.1S7-1200PLC数字量扩展模块及接线-数字量输入模块的接线NPN输入

PNP输入高电平有效，以输入器件为对象；接PNP接近开关低电平有效，以输入器件为对象；接NPN接近开关2.4.1S7-1200PLC数字量扩展模块及接线-数字量输出模块的接线（a）继电器输出（b）晶体管输出（PNP）高电平有效，响应速度快，有高速输出时用无极性，响应速度慢，应用最广泛123AD：模拟量输入模块、热电偶和热电阻模拟量输入模块（SM1231）DA：模拟量输出模块（SM1232）混合模块：模拟量输入/输出模块（SM1234）。2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量模块的分类2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量模块的介绍模拟量输入模块

S7-1200PLC的模拟量输入模块主要把外部的电流或者电压信号转换成数字量。模拟量输入模块主要与各类模拟量传感器、变送器相连接。2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量模块的介绍模拟量输出模块

S7-1200PLC的模拟量输出模块主要把数字量转换成模拟量（电流或者电压）信号输出，一般与变频器或者比例控制类阀门相连接。2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量输入模块的接线2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量输出模块的接线2.4.2S7-1200PLC模拟量模块-模拟量模块的接线举例2.4.3S7-1200PLC通信模块通信模块

S7-1200PLC通信模块安装在CPU模块的左侧，而一般扩展模块安装在CPU模块的右侧。S7-1200PLC通信模块规格较为齐全，主要有串行通信模块CM1241、紧凑型交换机模块CSM1277、PROFIBUS-DP主站模块CM1243-5、PROFIBUS-DP从站模块CM1242-5和I/O主站模块CM1278。2.4.3S7-1200PLC通信模块1.串行通信模块CM1241用于执行点对点高速串行通信，支持RS-485/422/232。执行协议有ASCII、USS和Modbus-RTU等。2.4.3S7-1200PLC通信模块2．PROFIBUS-DP主站模块、从站模块通过使用PROFIBUS-DP主站通信模块，S7-1200可以其他CPU、编程设备、人机界面和、ROFIBUS-DP从站设备（例如ET200和SINAMICS）等可以做DP从站设备通信。通过使用PROFIBUS-DP从站通信模块CM1242-5，S7-1200可以作为一个智能DP从站设备与任何PROFIBUS-DP主站设备通信。2.4.3S7-1200PLC通信模块通信处理器CP1243-1作为附加以太网接口连接S7-1200，以及通过远程控制协议（DNP3、IEC60870、TeleControlBasic）、安全方式（防火墙、VPN、SINEMA远程连接）连接控制中心。2.4.3S7-1200PLC信号/通信板信号/通信板安装在CPU模块的上方、一个CPU只能安装一块。有数字量、模拟量和通信模板。2.4.4案例2-3离心机控制系统设计离心机某药厂，有2台离心机，每台离心机用S7-1200PLC控制，已知离心机有20个数字量输入，其中按钮10个（1个急停，1个停止，一个手自转换，其余为常开按钮）和接近开关10个；16个数字量输出（指示灯3个，其余为中间继电器）；模拟量输入3路（1路热电偶，1路热电阻1路测力的电压信号），2路模拟量输出控制阀门的开度。S7-1200PLC通过PROFINET现场总线控制G120变频器。此外，DCS（分布式控制系统）通过以太网监控S7-1200PLC。2.4.4案例2-3离心机控制系统设计感谢您的聆听THANKYOU!讲授人：老师第3章S7-1200PLC的指令应用绿色教材3.1S7-1200PLC的编程基础知识1.1PART3.1.1全局变量与区域变量

全局变量与区域变量

1.全局变量全局变量可以在CPU的整个范围内被所有的程序块调用。例如“btnStart”的地址是I0.0，“btnStart”在同一台S7-1200的组织块OB1、函数FC1等中，“btnStart”都代表同一地址I0.0。全局变量用双引号引用。2．区域变量也称为局部变量。区域变量只能在所属块（OB、FC和FB）范围内调用。例如#Start的地址是L10.0，#Start在同一台S7-1200的组织块OB1和函数FC1中不是同一地址。区域变量前面加前缀#。3.1.2编程语言

编程语言

（1）S7-GraphTIAPortal软件中的Graph实际就是顺序功能图，S7-Graph是针对顺序控制系统进行编程的图形编程语言，特别适合顺序控制程序编写。S7-300/400/1500支持S7-Graph。（2）梯形图（LAD）梯形图直观易懂，适合于数字量逻辑控制。梯形图适合于熟悉继电器电路的人员使用。设计复杂的触点电路时适合用梯形图，其应用广泛。（3）语句表（STL）语句表的功能比梯形图的功能强。语句表可供擅长用汇编语言编程的用户使用。语句表输入快，可在每条语句后加注释。语句表有被淘汰的趋势。S7-300/400/1500支持STL。3.1.2编程语言

编程语言（4）功能块图（FBD）“LOGO！”系列微型PLC使用功能块图编程。功能块图适合于熟悉数字电路的人员使用。功能块图与梯形图可以在程序中相互切换。（5）结构化控制语言（SCL）TIAPortal软件中的SCL（结构化控制语言）实际就是ST（结构文本），它符合IEC61131-3标准。SCL适合于复杂的公式计算、复杂的计算任务和最优化算法或管理大量的数据等。3.2位逻辑运算指令1.1PART3.2.1触点与线圈相关逻辑

4.2.1触点与线圈相关逻辑

4.2.1触点与线圈相关逻辑

2．触点的串联与并联的典型应用(1)取代一直导通的特殊寄存器使用4.2.1触点与线圈相关逻辑

2．触点的串联与并联的典型应用(2)取代首次扫描导通的特殊寄存器使用。常用于初始化3.2.2案例3-1：电动机起停控制案例3-1：电动机起停控制用S7-1200PLC控制三相异步电动机，实现电动机的起停控制（连续运行），原理图如图所示，要求编写梯形图程序。

3.2.2案例3-1：电动机起停控制1.硬件组态

2.编写程序3.2.3案例3-2：电动机多地起停控制案例3-2：电动机多地起停控制用S7-1200PLC控制三相异步电动机，实现电动机的两地起动和两地停止控制，原理图如图所示，要求编写梯形图程序。

3.2.3案例3-2：电动机多地起停控制1.硬件组态

2.编写程序3.2.4复位、置位、复位域和置位域指令复位和置位指令（1）S：置位指令将指定的地址位置位，即变为1，并保持。（2）R：复位指令将指定的地址位复位，即变为0，并保持。

3.2.4复位、置位、复位域和置位域指令双线圈输出，不允许3.2.4复位、置位、复位域和置位域指令复位域和置位域指令

（1）SET_BF：“置位位域”指令，对从某个特定地址开始的多个位进行置位。（2）RESET_BF：“复位位域”指令，可对从某个特定地址开始的多个位进行复位。S在后面是置位优先R在后面是复位优先3.2.5RS/SR触发器指令RS/SR触发器指令（1）RS（置位优先）：复位/置位触发器。（2）SR（复位优先）：置位/复位触发器。

3.2.6案例3-3：电动机正反转控制案例3-3：电动机正反转控制用置位/复位指令编写“正转－停－反转”的梯形图，其中I0.0与正转按钮关联，I0.1与反转按钮关联，I0.2与停止按钮（硬件接线接常闭触点）关联，Q0.0是正转输出，Q0.1是反转输出。3.2.6案例3-3：电动机正反转控制1.硬件组态

2.编写程序-方法13.2.6案例3-3：电动机正反转控制

2.编写程序-方法23.编写程序-方法33.2.7上升沿和下降沿指令上升沿指令操作数1的信号状态如从“0”变为“1”，则RLO=1保持一个扫描周期。该指令将比较<操作数1>的当前信号状态与上一次扫描的信号状态（<操作数2>）。如果该指令检测到逻辑运算结果(RLO)从“0”变为“1”，则说明出现了一个上升沿。

（a）梯形图（b）时序图3.2.7上升沿和下降沿指令下降沿指令

操作数1的信号状态如从“1”变为“0”，则RLO=1保持一个扫描周期。该指令将比较<操作数1>的当前信号状态与上一次扫描的信号状态（<操作数2>）。如果该指令检测到逻辑运算结果(RLO)从“1”变为“0”，则说明出现了一个下降沿。

（a）梯形图（b）时序图3.2.7上升沿和下降沿指令-应用举例应用举例

【例】梯形图如图所示，如果当与I0.0关联的按钮，闭合1s钟后弹起，请分析程序运行结果。

边沿检测指令示例边沿检测指令示例时序图3.2.7上升沿和下降沿指令-应用举例应用举例

【例】梯形图如图所示，如果当与I0.0关联的按钮，闭合1s钟后弹起，请分析程序运行结果。

编写程序-方法1编写程序-方法23.2.7上升沿和下降沿指令-特别提醒

不能重复不能重复不能重复3.2.8案例3-4：电动机单键起停控制案例3-4：电动机单键起停控制用S7-1200PLC控制一台三相异步电动机，实现单键起停控制，要求设计电气原理图，并编写控制程序。编写程序-方法1编写程序-方法23.2.8案例3-4：电动机单键起停控制编写程序-方法3编写程序-方法43.3定时器指令1.1PART3.3定时器指令-定时器的概念

定时器

定时器主要起延时作用，S7-1500PLC支持S7定时器和IEC定时器，S7-1200PLC只支持IEC定时器。IEC定时器集成在CPU的操作系统中，S7-1200PLC有以下定时器：脉冲定时器（TP）、通电延时定时器（TON）、通电延时保持型定时器（TONR）和断电延时定时器（TOF）。

最常用的定时器是通电延时定时器（TON）。3.3.1定时器指令TON-指令介绍当输入端IN接通，指令起动，定时开始，连续接通时间超出预置时间PT之后，即定时时间到，输出Q的信号状态将变为“1”，即高电平输出，任何时候IN断开，输出Q的信号状态将变为“0”。3.3.2案例3-5：传送带节能运行控制

案例3-5：传送带节能运行控制用S7-1200PLC控制一条传送带，如图3-36所示，当有物料流经过传感器，传送带起动运行，3秒内没有物料经过，传送带停机，起到节能的效果。1.设计电气原理图3.3.2案例3-5：传送带节能运行控制-编写控制程序3.3.3案例3-6：“气炮”的运行控制

案例3-6：“气炮”的运行控制用S7-1200PLC控制“气炮”。“气炮”是一种形象叫法，在工程中，混合粉末状物料（例如水泥厂的生料、熟料和水泥等），通常使用压缩空气循环和间歇供气，将粉状物料混合均匀。也可用“气炮”冲击力清理人不容易到达的灌体的内壁。要求设计“气炮”，实现通气3秒，停2秒，如此循环。1.设计电气原理图3.3.3案例3-6：“气炮”的运行控制-编写控制程序3.3.4关断延时定时器（TOF）当输入端IN接通，输出Q的信号状态立即变为“1”，立输出，之后当输入端IN断开指令起动，定时开始，超出预置时间PT之后，即定时时间到，输出Q的信号状态立即变为“0”。3.3.5案例3-7：鼓风机的运行控制案例3-7：鼓风机的运行控制

用S7-1200PLC控制一台鼓风机，鼓风机系统一般有引风机和鼓风机两级构成。当按下启动按钮之后，引风机先工作，工作5s后，鼓风机工作。按下停止按钮之后，鼓风机先停止工作，5s之后，引风机才停止工作。通过完成此任务，了解一个PLC控制项目的实施的基本步骤，初步掌握IEC定时器指令。

1.设计电气原理图3.3.5案例3-7：鼓风机的运行控制3.3.6时间累加器（TONR）时间累加器也称通电延时累积定时器。当输入端IN接通，指令起动，定时开始，累计接通时间超出预置时间PT之后，即定时时间到，输出Q的信号状态将变为“1”。3.3.6时间累加器（TONR）

梯形图如图4-62所示，I0.0和I0.1的时序图如图4-62（a）所示，请补充Q0.0的时序图，并指出Q0.0得电几秒。3.3.7案例3-8：三级输送机的运行控制案例3-8：三级输送机的运行控制现有一套三级输送机，用于物料的传输，每一级输送机由一台交流电动机进行控制，电动机为Ml、M2和M3，分别由接触器KM1、KM2和KM3控制电动机的运行。系统的结构示意图如图所示。根据如下控制要求，设计电气原理图，并编写控制程序。(1)当系统上电时，系统进行复位，所有电动机停止运行。(2)按下系统起动按钮SB1时，电动机M1首先正转起动，运转5s以后，电动机M2正转起动，当电动机M2运转5s以后，电动机M3正转起动，此时系统完成起动过程，进入正常运转状态。(3)当按下系统停止按钮SB2时，电动机Ml首先停止，当电动机Ml停止5s钟以后，电动机M2停止，当M2停止5s以后，电动机M3停止。系统在起动过程中按下停止按钮SB2，电动机按起动的顺序反向停止运行。(4)压下急停按钮，电动机停止运行，取消急停按钮后，从压下急停按钮之前的运行状态继续运行。

3.3.7案例3-8：三级输送机的运行控制-设计原理图

3.3.7案例3-8：三级输送机的运行控制-编写程序

3.4计数器指令1.1PART3.4.1加计数器（CTU）

计数器

计数器主要用于计数，如计算产量等。S7-1500PLC支持S7计数器和IEC计数器，S7-1200PLC仅支持IEC计数器。IEC计数器集成在CPU的操作系统中。在CPU中有以下计数器：加计数器（CTU）、减计数器（CTD）和加减计数器（CTUD）。加计数器（CTU）也称为增计数器，更加常用。3.4.1加计数器（CTU）LAD参数数据类型说明CUBOOL计数器输入

RBOOL复位，优先于CU端PVInt预设值

QBOOL计数器的状态，CV>=PV，Q输出1，CV<PV,Q输出0CV整数、Char、WChar、Date当前计数值

加计数的CU是脉冲的计数输入端，计数值保存在CV中，当计数值达到预设值PV时，Q高电平输出，当R高电平时，CV清零复位。3.4.1加计数器（CTU）I0.0闭合3次，Q有高电平输出4.4.1加计数器（CTU）-应用例题【例】设计一个程序，实现用一个单按钮控制一盏灯的亮和灭，即按奇数次压下按钮时，灯亮，偶数次压下按钮时，灯灭。按钮SB1与I0.0关联。3.4.2案例3-9：密码锁的运行控制例题用S7-1200PLC控制密码锁，密码锁控制系统有5个按钮SB1~SB5，其控制要求如下：（1）SB1为开锁按钮，按下SB1按钮，才可以开锁。（2）SB2、SB3为密码按钮，开锁条件是：SB2压3次，SB3压2次；同时按下SB2、SB3有顺序要求，先压SB2，后压SB3。（3）SB5为不可按压的按钮，一旦按压，则系统报警。（4）SB4为复位按钮，按压SB4后，可重新进行开锁作业，所有计数器被清零。通过完成此任务，了解一个PLC控制项目的实施的基本步骤，掌握计数器指令。3.4.2案例3-9：密码锁的运行控制3.4.2案例3-9：密码锁的运行控制3.4.3减计数器（CTD）

LAD参数数据类型说明CDBOOL计数器输入LDBOOL装载输入PVInt预设值QBOOL使用LD=1置位输出CV的目标值CV整数、Char、WChar、Date当前计数值减计数器的CD是脉冲的计数输入端，计数值保存在CV中，当CV达到0时，Q高电平输出，当LD高电平时，装载PV值。3.4.3减计数器（CTD）

例题

【例】当I0.1闭合1次，PV值装载到当前计数值（CV），且为3。当I0.0闭合一次，CV减1，I0.0闭合3次，CV值变为0，所以Q0.0状态变为1。3.5传送指令、比较指令和转换指令1.1PART3.5.1移动操作指令

例说MOVE【例】当I0.0闭合，MW20中的数值（假设为8），传送到目的地地址MW22和MW30中，结果是MW20、MW22和MW30中的数值都是8。3.5.2案例3-9：电动机Y-△降压起动控制例题

【例】根据图所示电动机Y-△启动的电气原理图，编写控制程序。3.5.2案例3-9：电动机Y-△降压起动控制改进前3.5.2案例3-9：电动机Y-△降压起动控制改进后M20.2M20.1M20.0MB20=100000001MB20=2000000

10MB20=3000000

11MB20=5000001013.5.2案例3-9：电动机Y-△降压起动控制3.5.3比较指令

比较指令

比较指令有等于（CMP==）、不等于（CMP<>）、大于（CMP>）、小于（CMP<）、大于或等于（CMP>=）和小于或等于（CMP<=）。比较指令对输入操作数1和操作数2进行比较，如果比较结果为真，则逻辑运算结果RLO为“1”，反之则为“0”。比较指令相当于常开触点，条件满足则常开触点导通。操作数2操作数1RLO3.5.3比较指令-选择示意3.5.4案例3-10：喷泉周期喷水控制

应用举例【例】用S7-1200PLC控制2组喷头的花样喷泉，要求：（1）喷泉有A、B共2组喷头，由2台水泵控制。（2）按下开始按钮后，A组先喷水，10S后停；然后B组喷水。（3）B组喷水10S后，B组停止喷水5S。（4）A、B组同时喷水5S后，停5秒，重复2-5步，循环5次，自动停止。（5）按下停止按钮，A、B全部停止。要求设计电气原理图，编写控制程序。3.5.4案例3-10：喷泉周期喷水控制3.5.5转换指令（CONV）

转换指令

转换指令（CONV）是将一种数据格式转换成另外一种格式进行存储。例如，要让一个整型数据和实数据进行算术运算，一般要将整型数据转换成实数据。3.5.5转换指令（CONV）-选择示意3.5.5转换指令（CONV）-取整指令（ROUND）

取整指令--四舍五入

“取整”指令将输入IN的值四舍五入取整为最接近的整数。这两条指令，在此作用是等价的。3.5.5转换指令（CONV）-标准化指令（NORM_X）

标准化指令（NORM_X）

使用“标准化”指令，可将输入VALUE中变量的值映射到线性标尺对其进行标准化。实际上就是转换成0.0~1.0之间。为使用SACLE_X做准备。3.5.5转换指令（CONV）-缩放指令（SCALE_X）

缩放指令（SCALE_X）

使用“缩放”指令，通过将输入VALUE的值映射到指定的值范围来对其进行缩放。一般是把0.0~1.0之间数转换成所需要的的范围，常在NORM_X后使用。3.5.6案例3-11：温度监测和风机换新风节能系统的控制

应用举例某温室用S7-1200PLC控制换新风，当温度高于40℃，开启1号大功率风机。当温度低于40℃，开启2号小功率风机。为了避免频繁起停风机，风机一旦开启，至少运行2分钟，压下停止按钮风扇立即停机。要求设计电气原理图，并编写程序。3.5.6案例3-11：温度监测和风机换新风节能系统的控制

3.6数学函数指令、移位和循环指令1.1PART3.6.1数学函数指令-ADD加法指令介绍

当允许输入端EN为高电平“1”时，输入端IN1和IN2中的整数相加，结果送入OUT中。3.6.1数学函数指令-减指令（SUB）介绍

当允许输入端EN为高电平“1”时，输入端IN1和IN2中的数相减，结果送入OUT中。3.6.1数学函数指令-乘指令（MUL）介绍

当允许输入端EN为高电平“1”时，输入端IN1和IN2中的数相乘，结果送入OUT中。3.6.1数学函数指令-除指令（DIV）介绍

当允许输入端EN为高电平“1”时，输入端IN1中的数除以IN2中的数，结果送入OUT中。3.6.1数学函数指令-计算指令（CALCULATE）介绍

使用“计算”指令定义并执行表达式，根据所选数据类型计算数学运算或复杂逻辑运算，简而言之，就是把加、减、乘、除和三角函数的关系式用一个表达式进行计算，可以大幅减少程序量3.6.1数学函数指令-递增指令（INC）/递减指令（DEC）介绍

6．递增指令（INC）使用“递增”指令将参数IN/OUT中操作数的值加1。7．递减指令（DEC）使用“递减”指令将参数IN/OUT中操作数的值减1。3.6.1数学函数指令-应用

例：将53英寸（in）转换成以毫米（mm）为单位的整数，请设计控制程序。3.6.2案例3-12：三挡电加热炉的控制任务

用S7-1200PLC控制三挡电炉加热。

有一个电炉，加热功率有1000W、2000W和3000W三个档次，电炉有1000W和2000W两种电加热丝。要求用一个按钮选择三个加热挡，当按一次按钮时，1000W电阻丝加热，即第一挡；当按两次按钮时，2000W电阻丝加热，即第二挡；当按三次按钮时，1000W和2000W电阻丝同时加热，即第三挡；当按四次按钮时停止加热。

通过完成此任务，了解一个PLC控制项目的实施的基本步骤，掌握数学函数指令的使用。

3.6.2案例3-12：三挡电加热炉的控制-设计电气原理图

这里如用固态继电器，则可以直接连到CPU模块的输出端。3.6.2案例3-12：三挡电加热炉的控制-编写控制程序改进前QB0=100000001QB0=2

000000

10QB0=3

000000

11只需要5个或8个输出点，不符合工程规范。4.6.1数学函数指令-编写控制程序改进后M20.1M20.0MB20=100000001MB20=2000000

10MB20=3000000

11只需要2个输出点，符合工程规范。3.6.3移位和循环指令-SHL指令介绍

当左移指令（SHL）的EN位为高电平“1”时，将执行移位指令，将输入IN中操作数的内容按位向左移位，并在输出OUT操作数中查询结果。参数N用于指定将指定值移位的位数。3.6.3移位和循环指令-ROL循环指令介绍

当循环左移指令（ROL）的EN位为高电平“1”时，将执行循环左移指令，“将输入IN中操作数的内容按位向左循环移位，并在输出OUT中查询结果。参数N用于指定循环移位中待移动的位数。3.6.