《电气控制与S7-1200PLC应用》课件 第6-11章 S7-1200 PLC程序块 -监控界面设计

第6章S7-1200PLC程序块本章内容6.1组织块程序设计6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.3物品输送电动机控制FC程序设计6.1组织块程序设计组织块OBDB函数块函数数据块程序结构FBOBFCDB程序块程序结构概述程序结构概述在程序中，当一个代码块调用另一个代码块时，CPU会执行被调用块中的程序代码；执行完后，CPU会继续执行调用块。也可以执行块的嵌套调用，实现更加模块化结构。6.1组织块程序设计6.1.1组织块OBOB6.1组织块程序设计OB：操作系统与用户程序的接口，可用于控制用户程序的执行。无法被其它块调用。图创建OB表OB的编号及其优先级6.1.1组织块OB6.1组织块程序设计事件类型OB编号OB数量优先级程序循环1或≥1231个，允许多个1启动100或≥1231个，允许多个1延时中断20~23，≥123最多4个，每个事件1个OB3~6循环中断30~38，≥123最多4个，每个事件1个OB7~17硬件中断40~47，≥123最多50个18时间错误801个22诊断错误821个5拔出/插入中断831个6机架或站故障861个6时间钟10~17，≥123最多2个2状态551个4更新561个4配置文件571个4CPU遵从高优先级在前，低优先级在后的顺序执行OB。6.1.1组织块OB6.1组织块程序设计程序循环OB在CPU处于RUN模式时，周期性地循环执行。项目中至少有一个程序循环OB，OB1是默认设置。主程序循环执行一次需要的时间即为程序的循环扫描周期时间。最长循环时间缺省设置为150ms。6.1.1组织块OB6.1组织块程序设计启动OB在CPU的操作模式从STOP切换到RUN时，包括启动模式处于RUN模式时CPU断电再上电，以及执行STOP到RUN命令切换时，启动组织块OB将被执行一次。启动OB执行完毕后，才开始执行主程序循环OB1。循环中断OB在经过一段固定的时间间隔后，执行循环中断OB中的程序。6.1.1组织块OB6.1组织块程序设计硬件中断OB在发生相关硬件事件时执行，用于处理需要快速响应的过程事件，例如立即停止某些关键设备。延时中断OB经过一段设定的时间延时后，才执行相应的OB中的程序。6.1.2循环中断示例6.1组织块程序设计采用循环中断方式，每隔1秒MD130加1计数，程序循环OB1中，M3.0的上升沿使MD130清零。例

OB1程序：OB30程序：6.1.3硬件中断示例6.1组织块程序设计采用硬件中断方式对输入脉冲（上升沿）计数，输入信号I0.2由0变1时，MD30的计数值加1。首先将硬件中断组织块OB40分配给I0.2的上升沿中断事件，该中断事件出现时，调用OB40，执行MD30加1操作。例

6.1.3硬件中断示例6.1组织块程序设计OB1程序：OB40程序：PLCSIM实例：6.2物品输送电动机控制FB程序设计函数块FB背景DBFB作用：被另一个程序块（OB、FB、FC）调用的子例程，FB使用背景数据块保存其参数和静态数据。编程方式：局部变量特点：更改背景数据块可以很方便的实现一个通用FB块控制多个相似的设备（如电机），方法是在每次调用时为各设备分配不同的背景数据块。每个背景DB存储单个设备的数据。6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.1电动机控制的FB编程与调用物品输送系统中，在FB中编写电动机的起停程序，并在OB1中调用。例

添加FB：FB变量、程序：6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.1电动机控制的FB编程与调用例

OB1程序：6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.2多重实例DB的FB电动机控制程序为了使调用FB块时只生成一个总的背景DB，在FB中使用定时器、计数器指令时，可以在FB的界面区定义数据类型为IEC_Timer或IEC_Counter的静态变量，用这些静态变量来提供定时器和计数器的背景数据，这种功能的背景数据块称为多重背景DB。多重背景DB6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.2多重实例DB的FB电动机控制程序例

物品输送系统中，在FB程序中增加一个TON，采用多重背景DB，当电动机输出为1，TON延时后将使延时输出为1。FB程序：6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.2多重实例DB的FB电动机控制程序更新块调用6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.2多重实例DB的FB电动机控制程序图调用FB电动机控制程序OB1程序：6.2物品输送电动机控制FB程序设计6.2.2多重实例DB的FB电动机控制程序多重实例DB的FB电动机控制程序调试6.2物品输送电动机控制FB程序设计函数FCFC６.３

物品输送电动机控制FC程序设计作用：另一个程序块OB、FB或FC进行调用时执行的子程序块。编程方式：全局变量，局部变量特点：仅在被其它程序调用时才执行

简化程序代码和减少扫描时间

可在程序中的不同位置多次调用

模块化编程

没有固定的存储区６.３

物品输送电动机控制FC程序设计6.3.1电动机控制无形参FC编程无形参函数FC，是指在编辑函数（FC）时，在局部变量声明表不进行形式参数的定义，在FC中直接使用绝对地址完成控制程序的编程，这种方式一般应用于完成特定任务的程序编写，不重复调用。６.３

物品输送电动机控制FC程序设计6.3.1电动机控制无形参FC编程例

物品输送系统中，采用FC块编写物品输送入口电机的控制程序，在FactoryIO的物品输送场景控制箱上，按起动按钮（I0.3常开）时，入口输送电机（Q0.1）和缓冲输送电机（Q0.2）运行，按停止按钮（I0.4常闭）时，入口输送电机和缓冲输送电机停止。OB1程序：FC程序：６.３

物品输送电动机控制FC程序设计6.3.2电动机控制有形参FC编程例

物品输送系统中，采用FC块编写物品输送入口电机的控制程序，在FactoryIO的物品输送场景控制箱上，按起动按钮（I0.3常开）时，入口输送电机（Q0.1）和缓冲输送电机（Q0.2）运行，按停止按钮（I0.4常闭）时，入口输送电机和缓冲输送电机停止。OB1程序：FC程序：第7章S7-1200PLC

顺序控制程序设计7.1顺序控制设计法7.2顺序功能组成7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.4顺序控制应用实例

本章内容7.1顺序控制设计法输出输入继电接触器控制电路PLC梯形图相似接触器线圈指示灯电磁阀……传感器按钮行程开关……中间继电器定时器软元件（程序指令）经验设计，没有规律7.1顺序控制设计法7.2顺序功能图组成组成步与步对应的动作有向连线转换与转换条件图物品输送系统的顺序功能图转换与转换条件步与步对应的动作有向连线步7.2顺序功能图组成控制系统中一个相对不变的稳定状态。步系统等待启动，用户程序从初始步开始执行。初始步活动步不活动步执行动作不执行动作表示方法：数字（步0）

编程元件的地址（M2.0）表示方法：双线框执行为1不执行为07.2顺序功能图组成动作系统处于不活动步时没有动作，只有处于活动步时才执行相应动作。编号动作1动作2编号动作1动作2图动作的两种画法每个步可有多个动作，它们可水平或垂直布置。相邻两个步输出量结果是不同的。7.2顺序功能图组成步与步之间，表示顺序功能图的执行顺序有向连线从上向下画时，有向连线可省略箭头；从下向上画时，有向连线必须画上箭头以表示方向。有向连线顺序功能图一般为由步和有向连线组成的闭环。单周期完成一次工艺过程的全部操作后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态。7.2顺序功能图组成转换与转换条件系统由前级活动步进入后续步转换转换条件外部输入信号：按钮限位开关接近开关……内部信号：定时器计数器……若干信号的与、或、非逻辑组合M4.1I0.0·I0.2I0.1图转换条件表示7.3顺序功能图的编程方法及基本结构编程思想

顺序控制过程分解为若干步，不同步具有不同的动作。步与步之间由转换条件分隔，相邻步之间的转换条件实现步的转移，即上一步动作结束，而下一个步动作开始。7.3.1顺序功能图的编程方法初始步的编程方法第一种方法，采用系统存储器位第二种方法，添加初始化组织块OB1007.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.1顺序功能图的编程方法步转换控制的编程方法使用置位和复位指令用当前步存储器位的常开触点与转换条件触点或电路串联，条件一旦成立则使所有前级步存储器位复位，而将后续步存储器位置位。7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.1顺序功能图的编程方法输出控制的编程方法

步是根据输出量的状态变化来划分的，如果某一输出量仅在某一步中为1状态，直接用它们所在步对应存储器位的常开触点来控制它们的线圈。

如果某一输出在几步中都为1状态，可以将代表各有关步存储器位的常开触点并联后，驱动输出的线圈。7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.1顺序功能图的编程方法输出控制的编程方法也可以在画顺序功能图时置位输出量和复位输出量，用代表有关步的存储器位的常开触点置位输出的线圈或复位输出线圈。7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.2物品输送系统的单序列顺序控制单序列顺序功能图每个步仅连接一个转换条件，每个转换条件前后也仅连接一个步。123de图单序列示意转换条件步7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.2物品输送系统的单序列顺序控制例

7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.2物品输送系统的单序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.2物品输送系统的单序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.2物品输送系统的单序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.3物品输送系统的选择序列顺序控制选择序列顺序功能图图选择序列示意

分支

合并456hi789mknj步4活动步转换条件h=1k=1步5步7步6j=1步9步8n=1活动步7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.3物品输送系统的选择序列顺序控制物品输送系统中，按起动按钮I0.3，缓冲输送电机Q0.2起动运行，延时8s后自动停止运行，5s后自行起动，缓冲输送电机自动起停5次后停止。例

7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.3物品输送系统的选择序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.3物品输送系统的选择序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制图并行序列示意

分支

合并345678hifg为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示并行序列顺序功能图步3活动步转换条件h=1步4步6步5i=1步8步7活动步7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制例

7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.3.4物品输送系统的并行序列顺序控制7.3顺序功能图的编程方法及基本结构7.4顺序控制应用实例7.4.1机械手控制程序设计7.4.2物品分拣控制程序设计P164~169P169~175第8章模拟量处理与PID控制8.1模拟量设备组态8.2模拟量处理程序8.3PID指令8.4液位PID控制程序设计

本章内容8.1模拟量设备组态

工业控制现场，特别是流程行业，需要检测液位、流量、温度、压力等物理量，以便进行监视或控制，确保工艺生产过程和产品质量的稳定。S7-1200PLC检测模拟量，进行设备组态时，需根据输入量的点数，选择相应的模拟量输入模块。8.1模拟量设备组态例

液位控制系统中，模拟量输入有罐液位信号和出口流量信号；模拟量输出有罐入口处的填充阀，罐出口处的排放阀。图

设备组态添加AI/AQ模块SM1234AI4×13位模拟量输入/AQ2×14位模拟量输出8.1模拟量设备组态液位检测采用液位计，范围0.0~3.0m，精度±0.5%FS，对应输出4~20mA，DC24V供电（两线制/四线制）；出口流量采用电磁流量计，检测范围0.0~10.0m3/h，精度±0.5%FS，对应输出4~20mA，DC24V供电（两线制/四线制）。罐入口处的填充阀，罐出口处的排放阀均为比例调节阀，控制信号4~20mA，AC220V供电，流量特性为流量与开度成线性关系，执行机构为电动执行器等参数。例

8.1模拟量设备组态液位计接模拟量输入通道0电磁流量计接模拟量输入通道1填充阀接模拟量输出通道0排放阀接模拟量输出通道1图

输入量（液位计）属性设置图

输出量（填充阀）属性设置例

8.1模拟量设备组态模拟量输入还有检测温度的热电偶（TC）和热电阻（RTD）信号模块，TC和RTD都有4点和8点16位的信号模块。类型欠范围最小值℃额定范围下限℃额定范围上限℃超出范围最大值℃25°C时的正常范围精度℃标称范围精度℃

(20℃至60℃)J-210.0-150.01200.01450.0±0.3±0.6K-270.0-200.01372.01622.0±0.4±1.0T-270.0-200.0400.0540.0±0.5±1.0E-270.0-200.01000.01200.0±0.3±0.6R&S-50.0100.01768.02019.0±1.0±2.5B0.0200.0800.0--±2.0±2.5--800.01820.01820.0±1.0±2.3N-270.0-200.01300.01550.0±1.0±1.6C0.0100.02315.02500.0±0.7±2.7表

热电偶（TC）的类型及温度范围SM1231TC8.1模拟量设备组态温度系数RTD类型低于范围最小值°C额定范围下限°C额定范围上限°C超出范围最大值°C25°C时的额定范围精度°C‑20°C到60°C时的额定范围精度°CPt0.00385055

ITS90

DINEN

60751Pt100气候型-145.0-120.0145.0155.0±0.20±0.40Pt10-243.0-200.0850.01000.0±1.0±2.0Pt50、Pt100、Pt200、Pt500、Pt1000-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt0.003902

Pt0.003916

Pt0.003920Pt100-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt500、Pt1000-243.0-200.0850.01000.0±0.5±1.0Pt0.003910Pt10-273.2-240.01100.01295.0±1.0±2.0Pt50、Pt100、Pt500-273.2-240.01100.01295.0±0.8±1.6Ni0.006720Ni0.006180Ni100、Ni120、Ni200、Ni500、Ni1000-105.0-60.0250.0295.0±0.5±1.0LG-Ni

0.005LG-Ni1000-105.0-60.0250.0295.0±0.5±1.0Ni0.006170Ni100-105.0-60.0180.0212.4±0.5±1.0Cu0.004270Cu10-240.0-200.0260.0312.0±1.0±2.0Cu0.004260Cu10-60.0-50.0200.0240.0±1.0±2.0Cu50、Cu100-60.0-50.0200.0240.0±0.6±1.2Cu0.004280Cu10-240.0-200.0200.0240.0±1.0±2.0Cu50、Cu100-240.0-200.0200.0240.0±0.7±1.4表

热电阻（RTD）的类型及温度范围SM1231RTD8.2模拟量处理程序模拟量输入的电压和电流范围当输入模拟量是电压信号时，若使用的是16位电压输入的模拟量模块，在设备组态时，共有±10V、±5V、±2.5V、±1.25V四种电压测量范围可供选择，根据模块的实际输入电压范围选择相对应的一种；若使用的是13位电压输入的模拟量模块，输入电压测量范围共有±10V、±5V、±2.5V三种。8.2模拟量处理程序表

模拟量输入电压测量范围（16位）系统采样值电压测量范围十进制

十六进制±10V±5V±2.5V±1.25V

327677FFF11.851V5.926V2.963V1.481V上溢325127F00…………325117EFF11.759V5.879V2.940V1.470V过冲范围276496C01…………276486C0010V5V2.5V1.25V额定范围2073651007.5V3.75V1.875V0.938V11361.7μV180.8μV90.4μV45.2μV000V0V0V0V-1FFFF-361.7μV-180.8μV-90.4μV-45.2μV-20736AF00-7.5V-3.75V-1.875V-0.938V-276489400-10V-5V-2.5V-1.25V-2764993FF…………下冲范围-325128100-11.759V-5.879V-2.940V-1.470V-3251380FF…………下溢-327688000-11.851V-5926V-2.963V-1.481V8.2模拟量处理程序当输入模拟量是电流信号时，有输入电流的范围0~20mA或4~20mA两种，在设备组态时，选择与实际对应电流范围，例如，2线制的传感器电流测量范围选择4mA到20mA。系统采样值电流测量范围十进制

十六进制0mA到20mA4mA到20mA

327677FFF>23.52mA>22.81mA上溢325117EFF23.52mA22.81mA过冲范围276496C01……276486C0020mA20mA额定范围20736510015mA16mA11723.4nA4mA+578.7nA000mA4mA-1FFFF……下冲范围-4864ED00-3.52mA1.185mA-327677FFF…<1.185mA断路（4到20mA）-327688000<-3.52mA

下溢（0到20mA）表

模拟量输入电流测量范围8.2模拟量处理程序模拟量输出的电压和电流范围当模拟量模块用于电压输出时，电压输出范围是±10V；当模拟量模块用于电流输出时，电流输出范围可选择0~20mA或4~20mA。8.2模拟量处理程序系统输出值电压输出范围十进制

十六进制±10V额定范围276486C0010V2073651007.5V11361.7μV000V-1FFFF-361.7μV-20736AF00-7.5V-276489400-10V-2764993FF…下冲范围-325128100-11.759V-3251380FF（STOP模式的替代值）下溢-327688000表

模拟量模块电压输出范围表

模拟量模块电流输出范围系统输出值电流输出范围十进制

十六进制0mA到20mA4mA到20mA

327677FFF（STOP模式的替代值）上溢325127F00325117EFF23.52mA22.81mA过冲范围276496C01……276486C0020mA20mA额定范围20736510015mA16mA11723.4nA4mA+578.7nA000mA4mA-1FFFF…4mA到578.7nA下冲范围-6912E500

0mA-6913E4FFF

输出值

限制在0mA-325128100

-3251380FF

（STOP模式的替代值）下溢-3276880008.2模拟量处理程序模拟量处理程序（1）模拟量电压或电流输入信号处理程序模拟量电压或电流输入时，电压额定测量范围或电流额定测量范围，对应的采样值均为0~27648。将模拟量输入的数字量按照一定的比例关系，转换为实际工程物理量（如液位、温度、压力、流量等）的过程称为标度变换或工程量转换。8.2模拟量处理程序例

液位控制系统中，罐液位范围0~300cm，对应的液位计电流范围为4~20mA，PLC采样值为0~27648，采用标准化指令、缩放指令得到实际液位值（液位过程值）、或用百分数表示的液位值（液位过程值%）。液位检测程序8.2模拟量处理程序流量检测程序对于液位控制系统的罐出口处的流量计，若流量检测范围0.0~10.0m3/h，对应的采样值均为0~27648。例

8.2模拟量处理程序（2）TC和RTD的温度检测模拟量处理程序采用TC模块检测温度时，在TC的温度检测范围之内，采样值除以10.0得到温度值；如通道测量值为268，则对应的温度值为26.8度。采用RTD模块检测温度时，在RTD的温度检测范围之内，气候型RTD的精度为0.01，即转换时采样值需除以100.0，若通道测量值为2680，则对应的温度值为26.8度；标准型RTD的精度为0.1，即转换时采样值（先转换为Real型数据）需除以10.0，如通道测量值为268，则对应的温度值为26.8度。8.2模拟量处理程序模拟量处理程序8.3PID指令PID用于对闭环过程进行控制，PID适用于温度、压力、流量、液位等物理量的控制，是工业现场中应用最为广泛的一种控制方式。STEP7和S7-1200提供PID控制，可控制具有连续输入变量和输出变量的工艺过程；可控制电机驱动的设备，如需要通过离散信号实现打开和关闭动作的阀门；通用PID控制，可用于处理温度控制的特定需求。8.3PID指令1.PID_Compact指令a)集成视图b)扩展视图图PID_Compact指令块视图c添加循环中断，在循环中断添加PID指令2.PID_3Step指令8.3PID指令a)集成视图b)扩展视图图PID_3Step指令块视图3.PID_Temp指令8.3PID指令a)集成视图b)扩展视图图PID_Temp指令块视图8.4液位PID控制程序设计FactoryIO液位控制场景设置图FactoryIO驱动配置8.4液位PID控制程序设计图PLC变量导入FactoryIO场景变量图PLC变量FactoryIO液位控制场景设置8.4液位PID控制程序设计液位检测程序在创建的检测信号处理FC1块中，编写液位过程值、液位给定值程序。8.4液位PID控制程序设计编写PID控制程序添加循环中断组织块OB30，设定循环时间为300ms，名称为“液位PID控制”在循环中断OB30中编写PID程序。图

添加PID_Compact指令及背景数据块8.4液位PID控制程序设计编写PID控制程序图

液位PID控制程序8.4液位PID控制程序设计Main[OB1]程序8.4液位PID控制程序设计工艺对象组态设置图

控制器类型图Input/Output参数选择图PID参数组态8.4液位PID控制程序设计S7-1200PLC与FactoryIO连接因PLCSIM不支持S7-1200PLC的PID控制仿真（PLCSIM支持S7-1500PLC的PID控制仿真），采用硬件PLC（CPU1214CDC/DC/DC）控制FactoryIO场景的液位控制。图CPU与FactoryIO通信正常界面8.4液位PID控制程序设计工艺对象调试图

预调节状态图

精确调节状态图PID参数预调节及精确调节的曲线图

精确调节后的PID参数8.4液位PID控制程序设计液位PID控制测试在FactoryIO液位控制场景中，液位设定值显示为170cm，通过PID控制入口阀开度，实际液位显示为170cm。8.4液位PID控制程序设计可加干扰改变排放阀的开度大小，PID控制能使液位能快速稳定在液位设定值170cm处，也可改变液位设定值，通过PID控制使液位能够快速稳定在新的设定值。液位PID控制测试第9章步进电动机控制9.1步进驱动系统9.2步进电动机控制的组态与调试9.3步进电动机控制指令及应用

本章内容9.1步进驱动系统9.1.1步进电动机将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。步进电动机（脉冲电动机）9.1步进驱动系统9.1.1步进电动机步进电动机的基本原理电脉冲信号（数字信号）脉冲频率速度/加速度（调速控制）脉冲个数角位移量（定位控制）通电顺序旋转方向（正反转控制）步进电机定子绕组+永磁转子定子绕组通电产生矢量磁场磁场相互作用转子跟随旋转步距角固定角度步进角位移输出精确位置+可控速度+方向9.1步进驱动系统步进电动机的主要参数9.1.1步进电动机参数说明常用值相数电机内部线圈组数2相、3相、5相步距角每脉冲信号转动角度2相：1.8°/0.9°；3相：1.2°；5相：0.72°保持转矩通电静止时锁定转子的力矩—（核心参数，低速力矩接近此值）定位转矩断电状态下转子自锁定力矩—额定电压工作电压（由驱动器决定）12V、24V、48V额定电流每相绕组最大持续电流1A、2A、5A最大启动频率负载下直接启动的最高脉冲频率—最大运行频率加速后可持续运行的最高脉冲频率受电感限制，高速扭矩下降9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器步进驱动器：控制步进电机的核心部件。主要作用：将来自PLC等控制器的信号（如脉冲、方向）转换为电机所需的电流和相位驱动信号，从而精确控制步进电机的运动，将弱控制信号转换为电机所需的高电流，防止过流、过热、短路等保护功能，通过细分、半流模式等提高运行平稳性和能效。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器无细分步进驱动器：主要靠选择不同相数的步进电机来满足对步距角的要求。细分步进驱动器：通过驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。驱动器将PLC等控制器发来的每个脉冲按驱动器设定的细分倍数后对电机进行控制，将电机的步距角按照细分倍率进行缩小。通常细分有2、4、8、16、32、64、128、256。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器两相步进电机的基本步距角是1.8°，即一个脉冲电机旋转1.8°。如果没有细分，则是200个脉冲步进电机旋转一圈360°，若驱动器细分设置为32，则脉冲当量1.8°/32=0.05625°，或者理解为细分为32倍时，步进电机驱动器需要输出200*32=6400个脉冲步进电机才转一圈。9.1步进驱动系统9.1.2步进驱动器电源输入端（24V）电动机绕组连接端（接步进电动机）控制信号接线端（接PLC输出端）拨码开关设置细分、电流等9.1步进驱动系统9.1.3步进驱动系统图步进驱动系统的接线图9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.1CPU模块的PTO设置S7-1200本体及信号板的最大的开环轴个数为4，该值不能扩展。如果需要控制多个轴，并且对轴与轴之间的配合动作要求不高的情况下，可以使用多个S7-1200CPU，这些CPU之间通过以太网的方式进行通信。图CPU属性中配置PTO9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.1CPU模块的PTO设置图参数分配图PTO硬件输出设置9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

添加工艺对象9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

基本参数-常规图

基本参数-驱动器9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-机械图

扩展参数-位置限制9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-动态-常规图

扩展参数-动态-急停9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

扩展参数-回原点-主动图

扩展参数-回原点-被动9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.2轴工艺对象组态图

参数视图9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试轴的调试通过轴控制面板实现，在手动模式下移动轴、优化轴设置和测试系统。只有与CPU建立在线连接后，才能使用轴控制面板。9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

激活主控制窗口图

轴控制面板9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

点动调试窗口图

激活后的控制面板9.2步进电动机控制的组态与调试9.2.3轴工艺对象调试图

定位调试窗口图

回原点调试窗口9.3步进电动机控制指令及应用S7-1200提供了工艺

>MotionControl指令集，实现对步进电机的控制。9.3步进电动机控制指令及应用（1）MC_Power启用/禁止轴a）轴启用正常b）轴错误状态图MC_Power指令9.3步进电动机控制指令及应用（2）MC_Reset确认错误，重新启动工艺对象图MC_Reset指令9.3步进电动机控制指令及应用（3）MC_Home归位轴，设置起始位置图MC_Home指令9.3步进电动机控制指令及应用（4）MC_Halt暂停轴图MC_Halt指令9.3步进电动机控制指令及应用（5）MC_MoveAbsolute以绝对方式定位轴图MC_MoveAbsolute指令（6）MC_MoveRelative以相对方式定位轴图MC_MoveRelative指令9.3步进电动机控制指令及应用（7）MC_MoveVelocity以预定义速度移动轴图

MC_MoveVelocity指令9.3步进电动机控制指令及应用（8）MC_MoveJog以点动模式移动轴图MC_MoveJog指令9.3步进电动机控制指令及应用第10章S7-1200PLC通信10.1S7-1200PLC的通信概述10.2S7-1200PLC之间S7通信10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信本章内容10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述S7-1200CPU集成的以太网通信接口，支持开放的、标准的、实时的工业以太网标准PROFINET。可以实现S7-1200CPU与编程设备、HMI、和其他CPU之间的多种通信，常将“PROFINET”作为西门子工业以太网通信的整体技术名称。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述SIMATICS7-1200以太网通信支持PG通信、HMI通信、S7通信、PROFINETIO通信、OUC通信、ModbusTCP通信、WebServer通信等，其中PROFINETIO是实时通信。（1）连接资源

对于以太网通信，所有1200CPU都集成以太网接口，本体集成的以太网接口最大支持68个连接资源。分为34个固定资源和34个动态资源。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述图V4.1~V4.4版本CPU连接资源及数量图V4.5~V4.6版本CPU连接资源及数量（1）连接资源分配给每个类别的最大连接资源数为固定值，无法更改这些值，但可组态动态资源以按照应用要求增加所需类别的连接数。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述（1）连接资源PG通信是指通过编程设备（如装有TIAPortal的PC或笔记本）与PLC进行数据交换，用于程序下载、在线监控、诊断等操作。HMI通信（人机界面通信）用于PLC与触摸屏（如西门子KTP、TP系列）或其他HMI设备（如WinCCRuntime）之间的数据交换。S7通信用于SIMATICCPU之间的通信。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述开放式用户通信（OUC）有：TCP（TransmissionControlProtocol，RFC793标准）、ISO-on-TCP（RFC1006标准）、UDP（UserDatagramProtocol，RFC768标准）。Web通信：S7-1200PLC从固件版本V4.0开始支持Web服务器功能，允许用户通过标准Web浏览器访问PLC数据、状态信息和诊断内容，而无需额外软件。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述OPCUA客户端/服务器通信：S7-1200PLC从固件版本V4.2开始支持OPCUA（开放平台通信统一架构），提供标准化、跨厂商的数据交换能力。固件版本V4.5以后独立显示OPCUA通信，连接资源显示为0是因为非S7协议占用不计入“最大连接数”统计。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述（2）PROFINETIO通信实时工业以太网协议通信，是PROFINET标准中专门针对分布式I/O控制的子集，它定义了PLC控制器与远程I/O设备（如传感器、驱动器）之间的实时数据交换机制。PROFINETIO只用到OSI参考模型的物理层和数据链路层，PROFINETIO通信不占用CPU属性中的连接资源数量。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.1S7-1200PLC的以太网通信概述（2）PROFINETIO通信IO控制器IO设备IO监视器10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.2S7-1200PLC的串口通信概述S7-1200PLC通过通信模块（CM1241RS232/RS485）或通信板（CB1241RS485）执行PtP通信，最多可连接3个通信模块、1个通信板的串口通信，支持多种协议与外部设备（如仪表、变频器、扫码枪等）交互。支持的通信协议有：ModbusRTU协议、USS协议、ASCII协议。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.2S7-1200PLC的串口通信概述名称CM1241RS232CM1241RS422/485CB1241RS485订货号6ES7241-1AH32-0XB06ES7241-1CH32-0XB06ES7241-1CH30-1XB0通讯口类型RS232RS422/RS485RS485波特率(bps)300；600；1.2k；2.4k；4.8k；9.6k；19.2k；38.4k；57.6k；76.8k；115.2k校验方式None（无校验）、Even（偶校验）、Odd（奇校验）

Mark（校验位始终置为1）、Space（校验位始终为0）

流控硬件流控；软件流控RS422支持软件流控不支持接收缓冲区1kB通讯距离（屏蔽电缆）10m1000m1000m表

串行模块通讯口主要参数10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.2S7-1200PLC的串口通信概述ModbusRTU（远程终端单元）是一个标准的网络通信协议，它使用RS232或RS485电气连接在Modbus网络设备之间传输串行数据。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.2S7-1200PLC的串口通信概述USS协议：通用串行接口（USS）通信专用于西门子变频器（如G120、MM4）控制，USS协议使用主从网络通过串行总线进行通信。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.2S7-1200PLC的串口通信概述ASCII协议：S7-1200PLC的串口通信模块(如CM1241RS232/RS485)支持ASCII协议通信，这是一种基于文本的简单通信协议，广泛应用于工业自动化领域与各种设备(如仪表、打印机、扫描枪等)的数据交换。10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.3PROFIBUS通信口PROFIBUS通信口是工业自动化领域中实现高效数据交换的关键接口，通过该通信口，设备能够便捷地接入PROFIBUS网络，在主站与从站之间建立稳定可靠的通信连接，从而实现对现场设备的精准与高效控制。​硬件目录中可选的PROFIBUS通信模块有：CM1242-5（DP从站）和CM1243-5（DP主站）10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.3PROFIBUS通信口图CM1242-5从站通信示例10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.3PROFIBUS通信口图CM1243-5主站通信示例10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.3PROFIBUS通信口图

创建DP主站系统10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.4其他通信口（1）AS-i通信S7-1200PLC设备组态时可添加模块CM1243-2实现AS-i通信。执行器/传感器接口（或者说AS-i）是自动化系统中最低级别的单一主站网络连接系统，CM1243-2作为网络中的AS-i主站，仅需一条AS-i电缆，即可将传感器和执行器（AS-i从站设备）经由CM1243-2连接到CPU。图AS-i主从站网络视图10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.4其他通信口（2）IO-Link通信IO-Link通信是一种用于连接工业自动化系统中传感器和执行器的标准化通信协议（IEC61131-9），它提供了数字化、双向、点对点的通信能力，支持参数化配置、诊断功能和过程数据传输。图

带有IO-Link的工厂架构示例10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.4其他通信口（3）工业远程通信S7-1200PLC的设备组态，在CPU的左侧可连接最多3个通信处理器（CP），CP模块提供的通信类型，可以通过GPRS、LTE、IEC、DNP3等连接到CPU。模块通信方式CP1242-7GPRS移动通信telecontrolCP1243-7LTE移动通信telecontrolCP1243-1SecurityVPN/防火墙，以太网telecontrolCP1243-1DNP3DNP3telecontrolCP1243-1IECIEC60870-5-104telecontrolCP1243-8IRCtelecontrolTSmodules系列GSM、ISDN、Modem、RS-232TeleService表

工业远程通信处理器模块通信方式10.1SIMATICS7-1200PLC的通信概述10.1.4其他通信口（4）识别系统RF120C通信模块可以与S7-1200PLC直接连接，读卡器通过点对点连接方式连接到RF120C。最多可将三个通信模块连接到CPU左侧的S7-1200。图RF120C通信模块属性10.2S7-1200PLC之间S7通信S7-1200PLC的PROFINET通信口可以做S7通信的服务器（Server）端或客户（Client）端（CPUV2.0及以上版本）。S7-1200PLC仅支持S7单边通信，仅需在客户端单边组态连接和编程，配置通信指令（如GET/PUT）；服务器PLC无需编程，只需要准备好通信的数据。适用于S7-1200与S7-1200/S7-1500/S7-300/400等PLC之间的数据交换。10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信在同一个项目中，新建两个S7-1200PLC站点进行S7通信。1.组态2个PLC站点客户端IP:192.168.0.10服务器端IP:192.168.0.2010.2S7-1200PLC之间S7通信10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信2.组态S7连接客户端PLC和服务器端PLC建立S7连接10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信3.S7连接属性10.2S7-1200PLC之间S7通信4.软件编程10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信分别创建客户端和服务器端发送、接收数据块10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信4.软件编程编写客户端OB1程序10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信5.监控结果通信连接在线状态客户端PLC给定发送数服务器端PLC给定发送数10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.1同一项目S7-1200PLC之间的S7通信5.监控结果服务器端PLC接收到整型数据客户端PLC接收到浮点数10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信在两个不同的项目中，两个S7-1200PLC站点，实现PLC之间的S7通信，1.组态不同项目的PLC站点客户端IP:192.168.0.10服务器端IP:192.168.0.2010.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信2.组态S7连接仅在客户端PLC的“设备组态”中10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信3.S7连接属性客户端PLC“网络视图”中10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信3.S7连接属性客户端PLC10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信4.编程与监控结果客户端PLC的发送数给定值服务器端PLC的发送数给定值10.2S7-1200PLC之间S7通信10.2.2不同项目S7-1200PLC之间的S7通信4.编程与监控结果服务器端PLC接收到数据客户端PLC接收到数据10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信S7-1200CPUV4.0及以上版本支持智能IO设备功能，CPU的“I-Device”（智能设备）功能简化了与IO控制器的数据交换和CPU操作过程，智能设备可作为IO设备链接到上位IO控制器中。模块固件版本设备类型设备名称IP地址子网掩码CPU1214CDC/DC/DCV4.2及以上IO控制器PLC1192.168.0.11255.255.255.0CPU1214CDC/DC/DCV4.2及以上智能IO设备I-Device192.168.0.22255.255.255.0表PROFINETIO通信设备角色及地址10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信

通过PROFINETIO通信，将智能IO设备（I-Device）的6个字节QB10…15的内容传送给IO控制器（PLC1）的IB10…15字节，将IO控制器的4个字节QB20…23的内容传送给智能IO设备的IB20…23字节。10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信1.智能IO设备组态I-Device以太网地址配置创建I-Device站点10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信2.操作模式配置10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信3.IO控制器设备组态创建PLC1站点IO控制器不需要进行操作模式配置10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信4.PROFINETIO通信测试PROFINETIO通信时两个PLC都不需要编写通信程序。I-Device与PLC1的网络连接10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信I-Device和PLC1的发送与接收数据4.PROFINETIO通信测试10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.1同一项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信4.PROFINETIO通信测试I-Device和PLC1接收到的数据可传送至M存储器或输出端Q等，如I-Device接收到的IB20、IB21数据送至MB20、MB21中10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信创建两个新项目：智能设备项目名“不同项目PLC之间PROFINETIO通信Device”IO控制器项目名“不同项目PLC之间PROFINETIO通信-PLC”1.智能IO设备组态在智能设备项目中，创建Device站点以太网地址配置10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信2.操作模式配置智能IO设备的操作模式10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信3.导出GSD文件10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信4.IO控制器与导入GSD文件在IO控制器项目中，创建Device站点，设置IP地址192.168.0.22，子网掩码255.255.255.0，导入GSD文件10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信5.添加智能IO设备硬件目录DevicePLC1和Device的网络连接IO控制器侧传输区地址10.3S7-1200PLC的PROFINETIO通信10.3.2不同项目S7-1200PLC之间的PROFINETIO通信6.不同项目PROFINETIO通信测试IO控制器传输区数据智能IO设备传输区数据第11章监控界面设计11.1西门子精简系列面板 11.2电动机自锁控制的KTP700触摸屏界面设计11.3机械手HMI界面的设计与仿真11.4液位控制PC系统监控界面设计与运行 本章内容11.1西门子精简系列面板操作人员控制系统人机界面HMI对话相互作用控制领域11.1西门子精简系列面板HMI——触摸屏作用：集输入与输出一体的交互设备。通过触摸感应技术，让用户能够直接在屏幕上进行操作。优点：易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间，而且画面上的按钮和指示灯可取代相应的硬件元件，减少PLC的I/O点数，降低系统的成本，提高设备性能和附加价值，因此触摸屏也是HMI主流产品。HMI的功能设备运行数据状态信息接收指令进行控制报表报警通信11.1西门子精简系列面板Portal可组态的西门子HMI设备主要包括：精简系列面板精智系列面板移动面板HMISIPLUSHMISIPLUSRAIL精简系列面板主要与S7-1200配套的触摸屏S7-1200与精简系列面板在Portal的同一个项目中组态、编程，采用以太网接口通信。11.1西门子精简系列面板KTP400BasicPNKTP700BasicPN/KTP700BasicDPKTP900BasicPNKTP1200BasicPN/K