电气控制及PLC应用技术（基于西门子S7-1200）(下篇共上中下3篇)

汤平、李纯主编重庆航天职业技术学院《电气控制及PLC应用技术-基于西门子S7-1200》——活页式教程第一部分低压电器控制知识

第三部分电气控制及PLC应用技术实训指导第二部分西门子S7-1200应用知识

项目三可编程控制器基础知识项目四西门子S7-1200编程基础知识第二部分西门子S7-1200应用知识

项目五S7-1200程序结构项目六可编程控制器程序设计方法项目七可编程控制器系统设计与应用项目八西门子S7-1200通信与网络技术项目九西门子S7-1200高级应用知识卡14可编程控制器系统设计与应用知识卡15PLC在工业控制中的应用项目七可编程控制器系统设计与应用本项目主要介绍可编程控制器系统设计与应用的基本原则、步骤等知识。可编程控制系统的硬件设计、软件方法及工业应用案例。【知识目标】能熟知可编程控制器系统设计的基本原则、步骤；会看PLC控制系统的相关图纸，具有控制要求分析的基础知识；初步了解工业控制系统的构成及软硬件设计方法。【能力目标】会进行控制要求的分析，并根据控制要求完成PLC软硬件设计。【素质目标】初步理解并建立系统设计思维；耐心细致；沟通交流与团队合作能力。知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述1.可编程控制系统设计的基本原则优先满足控制要求在PLC程序设计过程中，优先满足控制要求是最重要的一条原则，也是系统能否成功的关键。充分考虑性价比既要考虑系统的性能达到要求，也要考虑系统的成本，这样才能取得双赢的效果。保证系统的安全可靠设计者应该在设计、元器件选择、软件编程上全面考虑，确保系统的安全可靠。先进性设计的时候充分考虑今后系统发展和完善的需要，这要求PLC选型时对PLC类型、内存容量及I/O点数要留有一定的裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。1324知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤知识卡14可编程控制器系统设计与应用知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤1分析被控对象，明确控制要求2确定系统总体设计方案3确定系统的硬件构成

4确定PLC的输入/输出点分配5设计应用程序6应用程序的调试7制作电气控制柜和控制面板8联机调试程序9编写技术文件知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤1分析被控对象，明确控制要求通过现场的详细调研，弄清哪些是PLC的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；哪些是PLC的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容；了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施等；了解是否有通信连网要求等。知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；确定保护、报警、显示元件的种类和数量；计算所需PLC的输入/输出点数，并参照其他要求选择合适的PLC机型。

确定系统总体设计方案2

确定系统的硬件构成

知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤确定各输入/输出元件并作出PLC的I/O分配表，设计I/O连接图。根据控制要求，拟定几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案。当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接起来。

确定PLC的输入/输出点分配

设计应用程序

知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修改，使程序满足控制要求。在开始制作控制柜及控制面板之前，要画出电气控制主回路电路图；要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题；在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号；要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。

应用程序的调试

制作电气控制柜和控制面板

知识卡14可编程控制器系统设计与应用一．PLC控制系统设计概述2.可编程控制系统设计的步骤调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。程序调试完毕，必须运行试机一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，整理电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制系统说明书等。

联机调试程序

编写技术文件知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——集中控制系统单台控制：由1台PLC控制单台被控对象。这类系统对PLC的I/O点数要求较少，对存储器的容量要求较小，控制系统的构成简单明了。虽然该系统一般不需要与其他控制器或计算机进行通信，但设计者还应该考虑将来是否有通信联网的需要。如果有的话，则应该选择具有通信功能的PLC，以备今后系统扩展需要。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——集中控制系统多台控制：用一台PLC控制多台被控设备，每个被控对象与PLC的指定I/O相连接。该控制系统多用于控制对象所处的地理位置比较接近，且相互之间的动作有一定联系的场合。由于采用一台PLC控制，因此被控对象之间的数据状态的变化，不需要另设专门的通信线路。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——集中控制系统远程控制：用一台PLC构成远程I/O控制系统，PLC通过通讯模块控制远程I/O模块。图中系统使用了三个远程I/O单元（A、B、C），分别控制被控对象1、2、3，被控对象4由PLC所带的I/O单元直接控制。远程I/O控制系统，适用于被控制对象远离集中控制室的场合。一个控制系统需要多少个远程I/O通道，视被控对象的分散程度和距离而定，同时还受所选PLC所能驱动I/O通道数的限制。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——集中控制系统

集中控制系统的最大缺点是当某一控制对象的控制程序需要改变，或PLC出现故障时，必须停止整个系统工作。因此对于大型的集中控制，可以采用冗余系统克服上述缺点。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——分布式控制系统分布式控制系统的被控对象较多，它们分布在一个较大区域内，相互之间的距离较远，而且被控对象之间要求经常交换数据和信息。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——分布式控制系统通信方式1：PLC只能和上位机通信，PLC相互之间不能通信知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——分布式控制系统通信方式2：PLC除了可以和上位机通信之外，PLC相互之间也可以通信。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案1）控制系统的类型——分布式控制系统

分布式控制系统多用于多台机械生产线的控制，各生产线间有数据连接。由于各控制对象都有自己的PLC，当某一台PLC停止时，不需要停止其他的PLC。

分布式控制系统相对于集中控制系统而言，系统总价偏高，但从运行、维护、试运转或增设控制对象等方面看，其灵活性要大得多。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案2）系统运行方式运行方式特点自动运行在系统工作过程中，系统按给定的程序自动完成被控对象的动作，不需要人工干预。系统的启动，可由PLC本身的启动系统来控制，也可以由PLC发出启动预告，由操作人员确认，并按下启动响应按钮后，PLC自动启动系统。半自动运行半自动运行方式的特点是系统在启动和运行过程中的某些步骤，需要人工干预才能进行下去。半自动方式多用于检测手段不完善，需要人工判断，或某些设备不具备自动自控条件，需要人工干涉的场合。单步运行系统运行中的每一步都需要人工的干预才能进行下去。单步运行方式常用于调试，调试完成后可将其删除。手动运行手动运行方式不是控制系统的主要运行方式，而是用于设备调试、系统调整和故障情况下的运行方式，因此它是自动运行方式的辅助方式。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计1.硬件系统总体设计方案3）系统停止方式停止方式描述正常停止正常停止由PLC的程序执行，当系统的运行步骤执行完毕，且不需要重新启动执行程序时，或PLC接收到操作人员的停止指令后，PLC按规定的停止步骤停止系统运行。暂时停止暂时停止用于暂停执行当前程序，使所有输出都设置成OFF状态，待暂停解除时继续执行被暂停的程序。另外也可用暂停开关，直接切断负载电源，同时将此信号传给PLC，以停止执行程序，或者把CPU的RUN换成STOP，以实现对系统的暂停。紧急停止紧急停止方式是在系统运行过程中设备出现异常情况或故障，若不中断系统运行，将导致重大事故或有可能损坏设备时，必须使用紧急停止按钮使整个系统立即停止。紧急停止时，所有设备都必须停止，且程序控制被解除，控制内容恢复到原始状态。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件

系统硬件设计形成一个初步的方案、对所配置的PLC也基本确定后，应完成硬件系统设计，设计的结果是硬件设计文件。

一般硬件系统设计文件应包括系统硬件配置图、模块统计表、I/O地址分配表和I/O接线图等。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件1）系统硬件配置图系统硬件配置图应完整地给出整个系统硬件组成，它应包括系统构成级别、系统联网情况、网上可编程序控制器的站数、每个可编程控制器站上的CPU单元和扩展单元构成情况、每个可编程序控制器中的各种模块构成情况。图7.4系统硬件配置图知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件2）模块统计表由系统硬件配置图就可得知系统所需各种模块数量。为了便于了解整个系统硬件设备状况和硬件设备投资计算，应做出模块统计表。模块统计表应包括模块名称、模块类型、模块订货号、所需模块个数等内容。模块统计表在工程项目中也称为项目配置清单，是后续设备采购的依据，因此必须保证设备型号的准确性，避免买错设备，耽误工程进度。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件3）I/O地址分配表在系统设计中，还要把输入/输出列成表，给出相应的地址和名称，以备编程和系统调试时使用，这在前面已经有所描述。如某小车自动往返运行控制系统，采用西门子S7-1200PLC的I/O地址分配表如表7.1所示。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件3）I/O地址分配表知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件4）I/O接线图

硬件接线图是系统设计的一部分，它反映的是可编程控制器输入/输出模块与现场设备的连接。小车自动往返运行控制系统的I/O硬件连接如图7.6所示，注意电路图中S7-1200使用的是DC/DC/DC型，接线图与AC/DC/Rly有所不同。知识卡14可编程控制器系统设计与应用二．可编程控制系统硬件设计2.硬件系统设计文件4）I/O接线图知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计1.软件设计概述

软件设计的基本要求是由可编程控制器本身的特点，及其在工业控制中要求完成的控制功能所决定的，其基本要求如下：紧密结合生产工艺熟悉控制系统的硬件结构具备计算机和自动化方面的知识知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

可编程控制器程序设计的基本内容一般包含参数表的定义、程序框图绘制、程序的编制和程序说明书编写四项内容。当设计工作结束时，程序设计人员应向使用者提供含有以下设计内容的文本文件。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

参数表是为编制程序做准备，按一定格式对系统各接口参数进行规定和整理的表格。参数表的定义包括对输入信号表、输出信号表、中间标志表和存储单元表的定义。参数表的定义格式和内容根据公司的规定（没有的话按个人的爱好）和系统的情况而不尽相同，但所包含的内容基本相同。总的原则就是要便于使用，尽可能详细。1）参数表知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

一般情况下输入/输出信号表要明显的标出模块的位置、信号端子号或线号、输入/输出地址号、信号名称和信号的有效状态等；中间标志表的定义要包括信号地址、信号处理和信号的有效状态等；存储单元表中要含有信号地址和信号名称。信号的顺序一般是按信号的地址从小到大排列，实际中没有使用的信号也不要漏掉，便于在编程和调试时查找。1）参数表知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

程序框图是指根据工艺流程而绘制的控制过程框图，程序框图包括程序结构框图和控制功能框图。程序结构框图(状态转移图)是一台PLC的全部应用程序中各功能单元在内存中的先后顺序，使用中可以根据此结构框图去了解所有控制功能在整个程序中的位置。控制功能框图（控制流程图）是描述某一种控制功能在程序中的具体实现方法及控制信号的流程。设计者根据控制功能框图编制实际控制程序。使用者根据控制功能框图可以详细阅读程序清单。程序设计时一般要先绘制程序结构框图，然后再详细绘制控制功能框图，程序结构框图和控制功能框图，二者缺一不可。2）程序框图知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

PLC控制程序组成PLC控制程序要求编写过程3）程序清单知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

PLC控制程序除了尽可能满足控制要求外，还要包含以下内容：①初始化程序。初始化程序可以为系统启动作好必要的准备，如：将某些数据区清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出位置位/复位；显示某些初始状态等。②检测、故障诊断、显示程序。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时，它们也是相对独立的程序段。③保护、连锁程序。其作用为：杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱，保证系统安全、可靠地运行。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。3）程序清单—PLC控制程序组成知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容①程序的正确性。正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。②程序的可靠性。能保证系统在正常和非正常（短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等）情况下都能安全可靠地运行；能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮等）情况下不至于出现系统失控。③参数的易调整性好。经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。④程序结构简练。简练的程序，可以减少程序扫描时间、提高PLC对输入信号的响应速度。⑤程序的可读性好。养成在编程的时候加上注释、说明的习惯，增加程序的可读性。3）程序清单—PLC控制程序要求知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容程序的编制是程序设计的最主要阶段，是控制功能的具体实现过程。①应根据操作系统所支持的编程语言，选择最合适的语言形式，了解PLC的指令系统；②再按照程序框图所规定的顺序和功能编写程序；③然后测试所编制的程序是否符合工艺要求。编程是一项繁重而复杂的脑力劳动，需要清醒的头脑和足够的耐心。3）程序清单—编程过程知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容

程序说明书是对整个程序内容的注释性的综合说明，主要是让使用者了解程序的基本结构和某些问题的处理方法，以及程序阅读方法和使用中应注意的事项，此外还应包括程序中所使用的注释符号、文字编写的含义说明和程序的测试情况。详细的程序说明书也为日后的设备维修和改造带来方便。4）程序说明书知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤通过系统设计方案，了解控制系统的全部功能、控制规模、控制方式、输入/输出信号种类和数量，是否有特殊功能接口、与其他设备的关系、通信内容与方式等，并作详细记录。没有对整个控制系统的全面了解，就不能联系各种控制设备之间的功能，统观全局。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤将被控对象和控制功能分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模，及其之间的关系和预见可能出现的问题，使程序设计有的放矢，在程序设计之前掌握的东西越多，对问题思考得越深入，程序设计时就会越得心应手。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤根据系统的生产工艺、控制规模、功能要求、控制方式和被控对象的特殊控制要求，分析输入与输出之间的逻辑关系，涉及系统及各设备的操作内容和操作顺序。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤定义输入/输出信号表的主要依据就是硬件接线原理图，根据具体情况，内容要尽可能的详细，信号名称要尽可能的简明，中间标志和存储单元表也可以一并列出，待编程时再填写内容。要在表中列出框架号、模块序号、信号端子号，便于查找和校对，输入/输出信号按输入/输出地址由小到大的顺序排列。有效状态中要标明上升沿有效还是下降沿有效，高电平有效还是低电平有效，是脉冲信号还是电平信号，或其他方式。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤框图设计的主要工作是根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构，按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘制出各功能单元的详细功能框图。框图是编程的主要依据，应尽可能的详细。框图设计可以对全部控制程序功能的实现有一个整体概念。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤程序编写就是根据设计出的框图和对工艺要求的领会，逐字逐条地编写控制程序，这是整个程序设计工作的核心部分。如果有操作系统支持，尽量使用编程语言的高级形式，如梯形图语言。在编写过程中根据实际需要对中间标志信号表和存储单元表进行逐个定义。为了提高效率，相同或相似的程序段，尽可能的使用复制功能，但是修改的时候一定要注意地址。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤

程序编写有两种方法：第一种是直接用地址进行编写，这样对信号较多的系统不易记忆，但比较直观；第二种方法是容易记忆的符号编程，编完后再用信号地址和程序进行编码。

另外编写程序过程中要及时的对编出的程序进行注释，以免忘记其相互关系，要随编随注。注释应包括程序的功能、逻辑关系的说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤

图7.7小车往返控制程序程序编写范例知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤

程序测试是整个程序设计工作中一项很重要的内容，它可以初步检查程序的实际效果。程序测试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在测试中修改和完善的。测试时，先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化。或功能单元测试完成后，在连通全部程序，测试各部分的接口情况，直到满意为止。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤

程序测试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行程序测试，那就要将可编程控制器系统与现场信号隔离，切断输入/输出模块的外部电源，以免引起不必要的损失。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计3.程序设计的一般步骤1）了解系统概况2）熟悉被控对象3）制定系统运行方案4）定义输入输出信号表5）框图设计6）程序编写7）程序测试8）编写程序说明书程序设计的八大步骤

程序说明书是对程序的综合性说明，是整个程序设计工作的总结。编写程序说明书的目的是便于程序的使用者和现场调试人员使用，它是程序文件的组成部分。如果是编程人员本人去现场调试，程序说明书也是不可缺少的。程序说明书一般应包括程序设计的依据、程序的基本结构、各功能单元的分析、其中使用的公式和原理、各参数的来源和运算过程、程序的测试情况等。知识卡14可编程控制器系统设计与应用三．可编程控制系统软件设计2.软件设计的内容①程序的正确性。正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。②程序的可靠性。能保证系统在正常和非正常（短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等）情况下都能安全可靠地运行；能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮等）情况下不至于出现系统失控。③参数的易调整性好。经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。④程序结构简练。简练的程序，可以减少程序扫描时间、提高PLC对输入信号的响应速度。⑤程序的可读性好。养成在编程的时候加上注释、说明的习惯，增加程序的可读性。3）程序清单—PLC控制程序要求知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护1.PLC控制系统的安装PLC是专门为工业生产环境而设计的控制设备，具有很强的抗干扰能力，可直接用于工业环境。但也必须按照《操作手册》的说明，在规定的技术指标下进行安装、使用。一般来说应该注意以下几个问题。知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护1.PLC控制系统的安装电源是干扰进入PLC的主要途径。除在电源和接地设计中讲到的注意事项外，在具体安装施工时还要做到以下几点：（1）对PLC主机电源的配线应使用双绞线，并与动力线分开。（2）接地端子必须接地，接地线必须使用2mm2以上的导线。（3）输出/输入线应与动力线及其它控制线分开走线，尽可能不在同一线槽内布线。（4）传递模拟量的信号线应使用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层一端接地。（5）基本单元和扩展单元间传输要采用厂家提供的专用连接线。（6）所有配线必须使用压接端子或单线（多芯线接在端子上容易引起打火）。（7）系统的动力线应足够粗，防止大容量设备启动时引起的线路压降。1）PLC控制系统对布线的要求知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护1.PLC控制系统的安装

良好的工作环境是保证PLC控制系统正常工作，提高PLC使用寿命的重要因素，PLC对工作环境的要求一般有以下6点：（1）避免阳光直射，周围温度为0~55℃。因此安装时不要把PLC安装在高温场所，应努力避免高温发热元件；保证PLC周围有一定的散热空间；并按操作手册的要求固定安装。（2）避免相对温度急剧变化而凝结露水，相对湿度控制在10%RH~90%RH，以保证PLC的绝缘性能。（3）避免腐蚀性气体、可燃性气体、盐分含量高的气体的侵蚀，以保证PLC内部电路和触点的可靠性。2）输出/输入对工作环境的要求知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护1.PLC控制系统的安装良好的工作环境是保证PLC控制系统正常工作，提高PLC使用寿命的重要因素，PLC对工作环境的要求一般有以下6点：（4）避免灰尘、铁粉、水、油、药品粉末的污染。（5）避免强烈震荡振动和冲击。（6）远离强干扰源，在有静电干扰、电场强度很强、有放射性的地方，应充分考虑屏蔽措施。2）输出/输入对工作环境的要求知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护2.PLC控制系统的调试及试运行的操作（1）在通电前，认真检查电源线、接地线、输出/输入线是否正确连接，各接线端子螺丝是否拧紧。接线不正确或接触不良是造成设备重大损失的原因。（2）在断电情况下，将编程器或带有编程软件的PC等编程外围设备通过通讯电缆和PLC的通讯接口连接。（3）接通PLC电源，确认上电。（4）写入程序，检查控制梯形图的错误和语法错误。1）调试前的操作知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护2.PLC控制系统的调试及试运行的操作完成以上工作，进入调试及试运行阶段。调试分为模拟调试和联机调试。调试过程如图7.8所示。2）调试及试运行知识卡14可编程控制器系统设计与应用四.PLC控制系统的安装、调试及维护3.PLC控制系统的维护应做好定期的常规维护、检修工作。一般情况下以每六个月到一年一次为宜，若外部环境较差时，可视具体情况缩短检修时间。PLC日常维护检修的项目为：（1）供给电源在电源端子上判断电压是否在规定范围之内。（2）周围环境周围温度、湿度、粉尘等是否符合要求。（3）输入/输出电源在输入/输出端子上测量电压是否在基准范围内。（4）各单元是否安装牢固，外部配线螺丝是否松动，连接电缆有否断裂老化。（5）输出继电器输出触点接触是否良好。（6）锂电池PLC内部锂电池寿命一般为三年，应经常注意。知识卡15PLC在工业控制中的应用【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用1.控制要求分析三种液体混合装置的示意图如图7.9所示。图7.9液体混合装置示意图控制要求如下：（1）初始状态

装置投入运行时，液体A、B、C阀门关闭，混合液阀门打开20S，将容器放空后关闭。（2）启动操作

按下启动按钮SB1，装置开始按下面给定规律运转：

①液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面达到SQ3时，SQ3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。

②当液面达到SQ2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。

③当液面达到SQ1时，关闭液体C阀门，搅拌电动机开始搅拌。

④搅拌电动机工作1min后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。

⑤当液面下降到SQ4时，SQ4由接通变断开，再过20S后，容器放空，混合液阀门关闭。再次按下启动按钮，开始下一周期。【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用2.I/O分配表表7.2液体混合装置I/O分配表输入信号输出信号启动按钮SB1I0.0A阀门Q0.0液面传感器SQ4I0.1B阀门Q0.1液面传感器SQ3I0.2C阀门Q0.2液面传感器SQ2I0.3混合阀门Q0.3液面传感器SQ1I0.4搅拌电动机Q0.4【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用3.液体混合装置控制电路图图7.10液体混合装置控制电路图【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-1】液体混合控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用1.控制要求三条传送带顺序相连，按下起动按钮I0.2，1号传送带开始运行，5s后2号传送带自动起动，再过5s后3号传送带自动起动。按了停止按钮I0.3后，先停3号传送带，5s后停2号传送带，再过5s停1号传送带【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用2.I/O分配表表7.3传送带装置I/O分配表输入信号输出信号启动按钮SB1I0.21号传送带Q0.2停止按钮SB2I0.32号传送带Q0.3

3号传送带Q0.4【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用3.控制电路图【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计将系统的一个工作周期划分为6步，即等待启动的初始步、4个延时步和3条运输带同时运行的步。用M4.0～M4.5来代表各步。顺序功能图如图7.14所示。图7.14顺序功能图【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计为了简化程序，在步M4.1将Q0.2置位，在步M4.0将Q0.2复位为0状态。同样地，在步M4.2将Q0.3置位；在步M4.5将它复位，程序设计如图7.15所示。【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计【案例7-2】传送带控制系统知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计在顺序起动3条运输带的过程中，操作人员如果发现异常情况，可以由起动改为停车。按下停止按钮I0.3后，将已经起动的运输带停车，仍采用后起动的运输带先停车的原则。在步M4.1，只起动了1号运输带。按下停止按钮I0.3，系统应返回初始步；

在步M4.2，已经起动了两条运输带。按下停止按钮，转换到步M4.5，2号运输带停车，延时后返回初始步，1号运输带停车。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用1.控制要求车道红灯亮20秒（人行道绿灯亮15秒，闪烁5秒，车道绿灯、人行道红灯和黄灯均灭20秒）；人行道红灯亮40秒（此时车道绿灯亮30秒，闪烁5秒，对应的车道红灯和人行道绿灯均灭40秒；在车道绿灯闪烁5秒后，车道黄灯亮5秒）。图7.16交通灯控制时序图【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用2.I/O分配表表7.4交通灯控制I/O分配表输入信号输出信号启动按钮SB1I0.0车道红灯LED1Q0.0停止按钮SB2I0.1车道绿灯LED2Q0.1

车道黄灯LED3Q0.2

人行道红灯LED4Q0.3

人行道绿灯LED5Q0.4【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用3.控制电路图图7.17交通灯控制电路图【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计图7.18交通灯控制顺序功能图【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计在程序第一个扫描周期，置位M4.0，复位其余的顺序功能步M4.1~M4.7，通过I0.0置位/复位M2.0，用于启停交通灯。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释1：以下程序为顺序功能步控制程序。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释1：以下程序为顺序功能步控制程序。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释1：以下程序为顺序功能步控制程序。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释1：以下程序为顺序功能步控制程序。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释1：以下程序为顺序功能步控制程序。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释2：以下程序为输出控制和定时控制。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释2：以下程序为输出控制和定时控制。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释2：以下程序为输出控制和定时控制。【案例7-3】人行横道交通灯顺序控制知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计注释2：以下程序为输出控制和定时控制。【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用1.控制要求某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的3大3小共6个孔，如图7.20所示。钻头的运动控制由电磁阀完成，大钻头下降由Q0.1控制，下限位为I0.2；大钻头上升由Q0.2控制，上限位为I0.3；小钻头下降由Q0.3控制，下限位为I0.4；小钻头上升由Q0.4控制，上限位为I0.5。图7.20

专用钻床工作示意图【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用2.I/O分配表【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用3．控制电路图图7.21钻床控制电路图【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计1）顺序功能图【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计①主程序新建项目“钻床控制”。OB1中符号名为“自动开关”的I1.0为ON时调用自动程序FC1，为OFF时调用手动程序FC2，如图7.23所示。在开机时（M1.0为1状态）和手动方式时（“自动开关”I1.0为0状态），将初始步对应的M4.0置位，将非初始步对应的M4.1～M5.1复位。【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计②手动程序（FC2）手动程序用8个手动按钮分别独立操作大、小钻头的升降、工件的旋转和夹紧、松开。每对相反操作的输出点用对方的常闭触点实现互锁，用限位开关对钻头的升降限位，程序如图7.24所示。【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计②手动程序（FC2）【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计②手动程序（FC2）【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）程序如图7.25所示，当步M4.1是活动步，并且转换条件I0.1为1状态时，步M4.2和M4.5同时变为活动步，两个序列开始同时工作。在梯形图中，用M4.1和I0.1的常开触点组成的串联电路，来控制对M4.2和M4.5的置位，以及对前级步M4.1的复位。

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）并行序列合并处的转换有两个前级步M4.4和M4.7，当它们均为活动步并且转换条件满足时，将实现并行序列的合并。未钻完3对孔时，计数器C1输出位的常闭触点闭合，转换条件满足，将转换到步M5.0。在梯形图中，用M4.4、M4.7的常开触点和“C1”.Q的常闭触点组成的串联电路将M5.0置位，使后续步M5.0变为活动步；同时用R指令将M4.4和M4.7复位，使前级步M4.4和M4.7变为不活动步。调试程序时，应注意并行序列中各子序列的第1步（步M4.2和步M4.5）是否同时变为活动步，最后一步（步M4.4和步M4.7）是否同时变为不活动步。经过3次循环后，是否能进入步M5.1，最后返回初始步。【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计②手动程序（FC2）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

输出控制程序：【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

输出控制程序：【案例7-4】专用钻床顺序控制程序设计知识卡15PLC在工业控制中的应用4.程序设计2）程序设计③自动程序（FC1）

汤平、李纯主编重庆航天职业技术学院《电气控制及PLC应用技术-基于西门子S7-1200》——活页式教程第一部分低压电器控制知识

第三部分电气控制及PLC应用技术实训指导第二部分西门子S7-1200应用知识

项目三可编程控制器基础知识项目四西门子S7-1200编程基础知识第二部分西门子S7-1200应用知识

项目五S7-1200程序结构项目六可编程控制器程序设计方法项目七可编程控制器系统设计与应用项目八西门子S7-1200通信与网络技术项目九西门子S7-1200高级应用知识卡16

西门子S7-1200通信技术基础知识卡17

西门子S7-1200通信技术基础项目八

知识卡16西门子S7-1200通信技术基础本项目主要介绍西门子S7-1200的通信技术基础知识以及PROFINET和PROFIBUS两种通信协议的知识及应用。【知识目标】熟知通信技术的基础知识；熟知PROFINET和PROFIBUS两种通信方式的基础知识；了解S7、Modbus、PtP、USS等通信方式的基本知识。【能力目标】能正确的使用PROFINET和PROFIBUS两种通信方式进行通信。【素质目标】耐心细致；终身自主学习。知识卡16西门子S7-1200通信技术基础一．S7-1200通信技术基础知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

西门子按照国际标准化组织的OSI七层协议的架构建立了金字塔式的工业网络通信架构，采用了PROFINET、PROFIBUS、AS-i等现场总线结构实现了设备之间的互联，提供了Modbus及PtP通信模式。PROFINET主要用于使用用户程序通过以太网与其它通信伙伴交换数据，支持S7通信、用户数据报协议（UDP）、ISOonTCP和传输控制协议（TCP）四种通信协议。PROFIBUS主要用于用户程序与其它通信伙伴交换数据。另外S7-1200还实现了OSI高三层的S7通信以及Web服务器访问功能。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础1）OSI参考模型1979年，国际标准化组织（ISO）提出了开放系统互联模型（OSI），作为通信网络国际标准化的参考模型图8.1OSI参考模型一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是传输控制协议/网际协议（又称Internet协议）的缩写，它实际上是一个很大的协议包（簇），其中包括网络接口层、网际层、传输层和应用层中的很多协议，TCP和IP协议只是其中两个核心协议。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议

TCP/IP的基本作用是：要在网络上传输数据信息时，首先要把数据拆成一些小的数据单元（不超过64KB），然后加上“包头”做成数据报（段），才交给IP层在网络上陆续地发送和传输（叫做“分组交换”或“包交换”网络）。其次，在通过电信网络进行长距离传输时，为了保证数据传输质量，还要转换数据的格式即拆包或重新打包。最后，到了接收数据的一方，必须使用相同的协议，逐层拆开原来的数据包，恢复成原来的数据，并加以校验，若发现有错，就要求重发。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（1）TCP协议计算机网络中非常重要的一层就是传输层，它可以向源主机和目的主机提供端到端的可靠通信。TCP协议是一个面向连接的端到端的全双工通信协议，通信双方需要建立由软件实现的虚连接，它提供了数据分组在传输过程中可靠的并且无差错的通信服务。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（1）TCP协议

TCP协议规定首先要在通信的双方建立一种“连接”，也叫做实现双方的“握手”。建立“连接”的具体方式是呼叫的一方要找到对方，并由对方给出明确的响应，目的是需要确定双方的存在，并确定双方处于正常的工作状态。其次，在整个传递多个数据报的过程中，发送的每一个数据报都需要接受方给以明确的确认信息，然后才能发送下一个数据报。如果在预定的时间内收不到确认信息的话，发送方会重发信息。最后，数据传送结束后，发送方要发送“结束”信息，“握手”才断开。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（1）TCP协议

在计算机网络中，通常可以把连接在网络上的一台计算机叫做一台“主机”。传输层只能存在于端系统（主机）之中，所以又称为“端到端”层或“主机到主机”层,或者说，只有在作为“源主机”和“目的主机”的计算机上才有传输层，才有传输层的相应程序，才执行传输层的操作。而在网络中的其它节点上，如集线器、交换机、路由器上，都是不需要传输层的。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（1）TCP协议

“全双工”通信指通信的双方主机之间，即可以同时发送信息，又可以接受信息。

TCP协议还有一个作用就是保证数据传输的“可靠性”。TCP协议实际上是通过一种叫做“进程通信”的方式，在通信的两端（双方）传递信息，以保证发出的数据报不仅都能到达目的地，而且是按照它们发出时的顺序到达的。如果数据报的顺序乱了，它要负责进行“重新排列”，如果传输过程中，某个数据丢失了或出现了错误，TCP协议就会通知发送端重发该数据报。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（2）IP协议

IP协议称为Internet协议或网际协议，工作在网络层，是TCP/IP的心脏，也是网络层中最主要的协议，它利用一个共同遵守的通信协议，使Internet成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。IP协议的内容包括：IP报文的类型与定义、IP报文的地址以及分配方法、IP报文的路由转发以及IP报文的分组与重组。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（2）IP协议

IP协议提供了能适应各种各样网络硬件的灵活性，对底层网络硬件几乎没有任何要求。IP协议根据其版本分为IPv4和IPv6，目前局域网较多使用IPV4，广域网较多使用IPV6。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（3）协议体系

TCP/IP协议在物理网基础上分为4个层次，它与OSI模型的对应关系及各层协议组成如图8.2所示。图8.2TCP/IP协议体系结构网络接口层：定义与物理网络的接口规范，负责接受IP数据报，传递给物理网络。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（3）协议体系

TCP/IP协议在物理网基础上分为4个层次，它与OSI模型的对应关系及各层协议组成如图8.2所示。图8.2TCP/IP协议体系结构网际层：实现两个不同IP地址的计算机（主机）的通信，这两个主机可能位于两个不同网络中。具体工作包括形成IP数据报和寻址。如果目的主机不是本网的，就要经路由器予以转发直到目的主机。包括4个协议：网际协议（IP）、网际控制报文协议（ICMP）、地址解析协议（ARP）、逆向地址解析协议（RARP）。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（3）协议体系

TCP/IP协议在物理网基础上分为4个层次，它与OSI模型的对应关系及各层协议组成如图8.2所示。图8.2TCP/IP协议体系结构传输层：提供应用程序间（即端到端）的通信。包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（3）协议体系

TCP/IP协议在物理网基础上分为4个层次，它与OSI模型的对应关系及各层协议组成如图8.2所示。图8.2TCP/IP协议体系结构应用层：支持应用服务，向用户提供了一组常用的应用协议，包括远程登录（Telnet）、文件传送协议（FTP）、简单文件传送协议（TFTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、域名系统（DNS）、简单网管协议（SNMP）等。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（3）协议体系

注意：与Internet完全连接必须安装TCP/IP协议，操作系统时可自动安装TCP/IP协议，且每个节点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“DNS服务器IP地址”。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址

①IP地址

IP协议为Internet上的每一个节点（主机）定义了一个唯一的统一规定格式的地址，称IP地址。每个主机的IP地址由32位（4个字节）组成，通常采用“点分十进制表示方法”表示。例如，32位的二进制地址，分成四段，每段8位：“11001010011011000010010100101001”，再转换成十进制，并用点连起来，就构成了IP地址：1。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址

①IP地址

每一个IP地址又可分为网络号和主机号两部分网络号（NetworkID）表示网络规模的大小，用于区分不同的网络主机号（HostID）表示网络中主机的地址编号，用于区分同一网络中的不同主机。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址

①IP地址

按照网络规模的大小，IP地址可以分为A、B、C、D、E五类，其中常用的是A、B、C三类地址，D类为组播地址，E类为扩展备用地址。图8.3IP地址格式一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址

①IP地址

A、B、C三类IP地址的有效范围和保留的IP地址见表8.1。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

子网掩码是一个32位的位模式。位模式中为1的位用来定位网络号，为0的位用来定位主机号。其主要的作用是划分子网以及让计算机很容易地区分网络号和主机号。A、B、C三类网络默认的子网掩码如下表8.2所示。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

子网掩码区分IP地址中的网络号和主机号的方法：将IP地址与子网掩码逻辑与运算，结果即为网络号；将子网掩码取反与IP地址逻辑与运算，结果即为主机号。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

【例8-1】已知一主机的IP地址为3，子网掩码为。求该主机IP地址的网络号和主机号。（1）先将IP地址和子网掩码化为二进制数为：3→11000000000010011100100000001101→11111111111111111111111100000000一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

【例8-1】已知一主机的IP地址为3，子网掩码为。求该主机IP地址的网络号和主机号。（2）按两组数字进行逻辑与（AND）运算为：11000000000010011100100000000000，即得网络号为。一．S7-1200通信技术基础1.以太网通信协议知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）TCP/IP协议——（4）IP地址②子网掩码

【例8-1】已知一主机的IP地址为3，子网掩码为。求该主机IP地址的网络号和主机号。（3）子网掩码取反为：00000000000000000000000011111111

3→11000000000010011100100000001101

逻辑与运算：00000000000000000000000000001101，即得主机号为：3。一．S7-1200通信技术基础2.现场总线现场总线（FieldBus）知识卡16西门子S7-1200通信技术基础1）现场总线技术概念

现场总线（FieldBus）技术是实现现场级设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术，是“安装在过程区域的现场设备、仪表与控制室内的自动控制装置系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。”

以单个分散、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连，实现信息的相互交换，使得不同网络、不同现场设备之间可以信息共享。一．S7-1200通信技术基础2.现场总线现场总线（FieldBus）知识卡16西门子S7-1200通信技术基础2）主要现场总线

目前现场总线标准主要有基金会现场总线、PROFIBUS、PROFINET实时以太网、LonWorks、CAN等。

西门子公司的S7-1200系列PLC在配备相应的通信模块后可以接入PROFIBUS网络和AS-i网络，S7-1200系统PLC中则直接配备有PROFINET网络、PROFIBUS网络和AS-i网络三种端口，其中ROFINET网络功能最为强大，具有替代其他两种网络的态势。一．S7-1200通信技术基础3.西门子的通信体系知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

西门子目前提供了一整套各种开放的、应用于不同控制级别的工业环境的通信系统，统称为SIMATICNET。

通信协议按照OSI七层参考模型架构设计，具有金字塔式结构，顶层为基于国际标准IEEE802.3的开放式工业以太网，中间层则采用PROFIBUS端口实现工业总线级通信。

S7-1200PLC的CPU中集成了一个PROFINET以太网接口，可以与编程计算机、人机界面（HMI）和其它S7系列的PLC通信。在中间层则采用PROFIBUS端口实现工业现场总线级通信。一．S7-1200通信技术基础3.西门子的通信体系知识卡16西门子S7-1200通信技术基础通信协议按照OSI七层参考模型架构设计，具有金字塔式结构，顶层为基于国际标准IEEE802.3的开放式工业以太网，中间层则采用PROFIBUS端口实现工业总线级通信图8.4西门子的通信体系二、PROFINET通信知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

PROFINET是由西门子公司和PROFIBUS用户协会联合开发的基于工业以太网的新型开放式通信标准，是一种真正的工业以太网，标准序号为IEC61158/61784，也是西门子公司在后续产品开发中主推的网络标准。借助该标准，用户能够通过一根电缆实现自动化设备与标准以太网设备等多制造商产品之间的无缝连接。

二、PROFINET通信知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

借助PROFINET通信标准，西门子能够有效减少通信接口数量，同时实现从PROFIBUS解决方案到PROFINET之间的有效转换，增加了产品向上兼容性。

PROFINET协议具有开放、灵活、高效和高性能特性四个特征。采用PROFINET，1个SIMANTIC控制器可以管理多达512台设备，轻松实现大型网络结构。二、PROFINET通信1.本地/伙伴连接知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

本地/伙伴连接是S7-1200实现不同设备之间通信的主要手段，通过定义两个逻辑分配来建立通信服务，其中发起者为本地设备，被连接方为远程伙伴设备。建立逻辑分配时，需要对通信伙伴的主从关系进行定义，同时还需要通过通信伙伴属性来确定连接类型（例如PLC、HMI或设备连接）以及确定连接路径。

通信连接通过相关指令来实现。连接建立之后，CPU会自动保持和监视该连接。如果连接由于意外的原因发生终止（如断续），连接中的主动方将自动尝试重新建立组态连接，并需要重新执行通信指令实现通信连接功能。二、PROFINET通信1.本地/伙伴连接知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

PROFINET一共支持TCP、UDP和ISOonTCP三种通信协议，其中最常使用的是TCP协议。通过该协议，CPU可以实现与其它CPU、编程设备、HMI设备和非Siemens设备通信，如图8.5所示。二、PROFINET通信1.本地/伙伴连接知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

S7-1200PLC的产品中，只有部分CPU设置有以太网交换机，多数CPU（如1211C、1212C和1214C等）则没有。对这些设备来说，如果网络中除编程设备、HMI设备和非Siemens设备外CPU数量超过1个，都需要通过外置以太网交换机来实现网络通信，除非系统中只有1个CPU或网络只实现2个CPU间的通信。二、PROFINET通信2.PROFINET指令知识卡16西门子S7-1200通信技术基础

PROFINET一共支持TCP/IP、UDP和ISOonTCP三种以太网通信协议，针对不同协议设置了不同的控制指令，三种协议指令如表8.3所示。通常，在TCP/IP和ISOonTCP两种协议中，只接收指定长度的数据包，对于变长度的数据包则采取特殊模式。二、PROFINET通信2.PROFINET指令知识卡16西门子S7-1200通信技术基础PROFINET中基于TCP的指令共有6个，分别用来建立连接、组态配置和数据传输：TSEND_C、TRCV_C、TCON、TDISCON、TSEND、TRCV。二、PROFINET通信2.PROFINET指令知识卡16西门子S7-1200通信技术基础1）连接IDPROFINET的网络连接中，需要对每一个连接设备设置具有唯一性的连接ID。连接ID可以在连接建立指令中直接设定，也可以在组态配置时设定。连接ID需要满足三个条件。二、PROFINET通信2.PROFINET指令知识卡16西门子S7-1200通信技术基础1）连接ID

连接ID需要满足的三个条件：（1）连接ID对于CPU必须是唯一的，每个连接必须具有不同的DB和连接ID。（2）本地CPU和伙伴CPU都可以对同一连接使用相同的连接ID编号，但连接ID编号不需要匹配。（3）CPU