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傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 版權信息
- ISBN：9787518450183
- 條形碼：9787518450183 ; 978-7-5184-5018-3
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 本書特色
在JY部組織制定的《高職高專教育專門課課程基本要求》、《高職高專教育專業人才培養目標及規格》以及《新世紀高職高專教育人才培養模式和內容體系改革與建設項目計劃》基本精神指導下，本著以就業為導向，以企業需要什么樣的技術人才為教學目標的宗旨，通過教學實踐，我們編寫了**版《傳感器與PLC技術》教材。在**版教材中突出了理論教學，在第二版的修訂中升級為西門子S7-1200型號PLC，且將理論教學和實踐教學相結合，以項目導入的方式貫穿于理論知識，符合現代職業教育的教學模式。
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 內容簡介
主要以S7-1200系列PLC為教授對象，約12個項目，教為詳盡的介紹S7-1200 PLC的基礎知識、編程軟件、位邏輯指令、數據處理指令、通訊指令等。每個項目都以‘教學做’一體化模塊式編寫，選題均來自于工業生產線。強調職業技能訓練，注重培養職業能力。項目中均 配有電路圖和控制程序，并且每個項目容易操作與實現。本書的讀者群體包括：機電一體化，電氣自動化等專業的學生；高級技工考證學員；企業PLC培訓；PLC興趣愛好者為了適應不同的市場需求。本書分為三個部分，初級篇，提升篇，高級篇。初級篇主要是PLC的一個 入門，適合零基礎學者，例如：（1）S7-1200 PLC的發展應用；（2）如何操作STEP7 (TIA Portal)編程軟件及仿真軟件；（3）如何進行模塊編址；（4）如何使用PLC的基本指令等；提升篇主要是適合有一定基礎的PLC學習者，對應課程例如：(1)模擬量的控制；（2）變 頻器的控制；（3）基于PLC的運動控制等；高級篇主要包括：以太網通信等內容。讀者可以根據自己的需求選擇適合的篇章學習，由簡到難。
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版)傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 前言
前 言
在JY部組織制定的《高職高專教育專門課課程基本要求》、《高職高專教育專業人才培養目標及規格》以及《新世紀高職高專教育人才培養模式和內容體系改革與建設項目計劃》基本精神指導下，本著以就業為導向，以企業需要什么樣的技術人才為教學目標的宗旨，通過教學實踐，我們編寫了**版《傳感器與PLC技術》教材。在**版教材中突出了理論教學，在第二版的修訂中升級為西門子S7-1200型號PLC，且將理論教學和實踐教學相結合，以項目導入的方式貫穿于理論知識，符合現代職業教育的教學模式。
本書主要以PLC S7-1200作為主講對象，對其工作原理、結構硬件、編程軟件、指令???進行了細致入微的解析。本教材的編寫目的就是要使學生學以致用，提高學生動腦與動手能力。同時，在教學組織上進行小班教學，教學地點就在實訓室；授課教師全部為“雙師型”人才。學生在學習了基本理論知識后，馬上用計算機軟件進行模擬仿真設計，然后用真實的元件對自己設計的系統進行組裝、編程和調試。我們強調學生必須有很強的動手能力，我們希望學生進入企業后，能夠快速適應企業，并快速成為具有實干能力的工程技術人員。
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 目錄
項目1 認識S7-1200 PLC 1
1.1項目導入 1
1.2項目目標 1
1.3 PLC概述 1
1.4 S7-1200 PLC的硬件 12
1.5 S7-1200 PLC 的工作原理與程序結構 18
1.6 S7-1200 PLC的編程語言 21
1.7 S7-1200 PLC 的安裝與接線 24
思政園地 30
思考練習 31
項目2 指示燈閃爍控制 32
2.1 項目導入 32
2.2 項目目標 32
2.3 基礎知識 32
2.4 項目實施 50
2.5 項目拓展 57
思政園地 71
思考練習 71
項目3 三相異步電機正反轉控制 72
3.1項目導入 72
3.2項目目標 72
3.3基礎知識 72
3.4項目實施 76
3.5項目拓展 86
思政園地 89
思考練習 90
項目4 十字路口交通信號燈系統設計 91
4.1項目導入 91
4.2項目目標 91
4.3基礎知識 92
4.4 項目實施 102
思政園地 107
思考練習 107
項目5 數碼管顯示控制 109
5.1項目導入 109
5.2項目目標 109
5.3基礎知識 109
5.4 項目實施 123
思政園地 128
思考練習 128
項目6 霓虹燈控制 130
6.1 項目導入 130
6.2項目目標 130
6.3 基礎知識 130
6.4 項目實施 136
6.5 項目拓展 141
思政園地 148
思考練習 148
項目7 物料分揀單元控制 150
7.1 項目導入 150
7.2 項目目標 150
7.3 基礎知識 150
7.4項目實施 170
思政園地 174
思考練習 175
項目8 工件加工單元控制 176
8.1 項目導入 176
8.2 項目目標 176
8.3 基礎知識 176
8.4 項目實施 186
思政園地 194
思考練習 194
項目9 多種液體混合控制 196
9.1 項目導入 196
9.2 項目目標 196
9.3 基礎知識 197
9.4 項目實施 216
思政園地 222
思考練習 223
項目10 S7-1200 PLC 的通信及應用 224
10.1項目導入 224
10.2項目目標 224
10.3通訊的基礎知識 224
10.4 S7-1200 PLC以太網通信方式 230
10.5 S7-1200串口通信 244
思政園地 256
思考練習 257
展開全部
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 相關資料
項目2 指示燈閃爍控制
2.1 項目導入
TIA Portal是西門子全新的全集成自動化軟件，中文名稱是博途。這個軟件提供了一個新的平臺，是所有自動化工程、編程組態、調試設備及驅動產品的基礎。本書以博途V15為例進行講授。
TIA Portal V15（博途V15）是一款由西門子打造的全集成自動化編程軟件，整合了STEP7,WINCC,STARTDRIVE等，讓工程師只需要用博途一個軟件就能對觸摸屏，PLC,驅動進行編程調試和仿真操作。新版本增強了性能，提高了兼容性，完美支持windows10操作系統，并進行了Engineering options和Runtime options兩個層面同步更新，增強了對 SIMATIC S7-1200、S7-1500、S7-300/400 和 WinCC 控制器的支持。
2.2 項目目標
素養目標
（1）樹立學生安全意識、質量意識、工程意識；
（2）培養學生獨立工作、遇到問題上網查詢的能力；
（3）養成良好的思維、學習、工作習慣，增加職業意識。
知識目標
（1）掌握TIA博途V15軟件的安裝步驟及方法；
（2）掌握S7-1200項目的創建步驟與方法；
（3）掌握PLC硬件配置操作及CPU1212C DC/DC/DC屬性設置。
能力目標
（1）能正確使用TIA博途V15軟件創建新項目；
（2）能夠掌握PLC的硬件接線；
項目2 指示燈閃爍控制
2.1 項目導入
TIA Portal是西門子全新的全集成自動化軟件，中文名稱是博途。這個軟件提供了一個新的平臺，是所有自動化工程、編程組態、調試設備及驅動產品的基礎。本書以博途V15為例進行講授。
TIA Portal V15（博途V15）是一款由西門子打造的全集成自動化編程軟件，整合了STEP7,WINCC,STARTDRIVE等，讓工程師只需要用博途一個軟件就能對觸摸屏，PLC,驅動進行編程調試和仿真操作。新版本增強了性能，提高了兼容性，完美支持windows10操作系統，并進行了Engineering options和Runtime options兩個層面同步更新，增強了對 SIMATIC S7-1200、S7-1500、S7-300/400 和 WinCC 控制器的支持。
2.2 項目目標
素養目標
（1）樹立學生安全意識、質量意識、工程意識；
（2）培養學生獨立工作、遇到問題上網查詢的能力；
（3）養成良好的思維、學習、工作習慣，增加職業意識。
知識目標
（1）掌握TIA博途V15軟件的安裝步驟及方法；
（2）掌握S7-1200項目的創建步驟與方法；
（3）掌握PLC硬件配置操作及CPU1212C DC/DC/DC屬性設置。
能力目標
（1）能正確使用TIA博途V15軟件創建新項目；
（2）能夠掌握PLC的硬件接線；
（3）能使用TIA博途V15軟件進行仿真調試。
2.3 基礎知識
2.3.1 TIA Portal 博途軟件概述
西門子推出的TIA博途軟件將所有的自動化軟件工具統一到一個開發環境中，可在同一開發環境下組態西門子絕大部分的可編程控制器、HMI和驅動器,如圖2-1所示。在控制器和驅動器以及HMI之間建立通信時的共享任務，可降低連接成本和組態難度。
圖2-1 TIA博途軟件平臺
TIA博途軟件包含TIA博途STEP 7、TIA博途WinCC、TIA博途Start drive和TIA博途SCOUT等。用戶可以根據實際應用情況， 購買以上任意一種軟件產品或者多種產品的組合。TIA博途軟件各種產品所具有的功能和覆蓋的產品范圍如圖2.2所示。
圖2-2 TIA博途軟件的產品版本概覽
2.3.2 博途V15軟件的安裝
本書安裝的操作系統是Windows10專業版，安裝STEP7ProfessionalV15.1軟件，安裝博途軟件之前，建議關閉殺毒軟件。將安裝介質插入計算機的光驅，安裝程序將自動啟動，如果安裝程序沒有自動啟動，則可通過雙擊“Start.exe”文件手動啟動。具體安裝步驟如下：
步驟1：選擇安裝所使用的語言，如圖2-3所示，選擇“安裝語言：中文”，單擊“下一步”按鈕。
步驟2：這里選擇“中文”，如圖2-4所示，然后單擊“下一步”按鈕。
圖2-3 選擇安裝語言
圖2-4選擇程序界面語言
步驟3：選擇要安裝的產品，如圖2-5所示，可以選擇最小配置、典型配置和自定義配置安裝，同時選擇安裝路徑。本書選擇“典型”安裝，然后單擊“下一步”按鈕。
圖2-5選擇安裝產品
步驟4：選擇接受許可條款，如圖2-6所示，然后單擊“下一步”按鈕。
圖2-6 許可條款
步驟5：如圖2-7的對話框顯示安裝設置概覽，然后單擊“下一步”按鈕。
圖2-7安裝設置概覽
步驟6：單擊“安裝”按鈕，啟動安裝。
圖2-8 啟動安裝
步驟7：當安裝完成之后，會出現許可證傳送畫面，如圖2-9所示，需要對軟件進行許可證秘鑰授權，如果沒有軟件的許可證，則單擊“跳過許可證傳送”按鈕。
圖2-9許可證傳送
步驟8：跳過許可證傳送之后，直到安裝成功，出現如圖2-10所示畫面，單擊“重新啟動”按鈕即可。
圖2-10安裝成功信息
步驟9：安裝S7-PLCSIM V14 和WinCC Professional V14。
S7-PLCSIM V14和WinCC Professional V14與STEP7 Professional V14的安裝過程幾乎完全相同，這里不再詳述。
最后安裝自動化許可證，如果沒有軟件的自動化許可證，第一次使用如那就是，將會出現提示未激活的對話框。選中“STEP 7 Professional”，單擊“激活”按鈕，激活試用許可證密鑰，可以獲得21天試用期。
能正常創建項目，如圖2-11所示，表示安裝成功可以正常使用了。
圖2-11 創建新項目
2.3.3 博途V15軟件的操作界面介紹
（1）Portal視圖
Portal視圖是一種面向任務的視圖，初次使用者可以快速上手使用，并且可以進行具體的任務選擇。
Portal視圖布局包括以下幾個部分，如圖2-12所示。包括：任務選項、所選任務選項對應的操作、所選操作的選擇面板、切換到項目視圖和當前打開項目的顯示信息。
圖2-12 Portal視圖
（2）項目視圖
項目視圖是有項目組件的結構化視圖，使用者可以在項目視圖中直接訪問所有的編輯器、參數及數據，并進行高效的組態和編程，項目視圖的布局包括以下幾個部分，如圖2-13所示。包括：標題欄、菜單欄、工具欄、項目樹、詳細視圖、工作區、巡視窗口、Portal視圖入口、編輯器欄、任務卡和狀態欄。
圖2-13 項目視圖
（3）項目樹
在項目視圖左側項目樹界面中主要包括的區域如圖2-14所示。
①標題欄
項目樹的標題欄有兩個按鈕，可以自動 和手動折疊項目樹，手動折疊項目樹時，此按鈕將“縮小”到左邊界。它此時會從指向左側的箭頭變為指向右側的箭頭，并可用于重新打開項目樹。在不需要時，可以使用“自動折疊”按鈕自動折疊到項目樹。
②工具欄
可以在項目樹的工具欄下，點擊 按鈕，可以執行創建新的用戶文件夾任務。點擊按鈕，可顯示或隱藏列標題。點擊按鈕，可最大化或者最小化概覽視圖。
③項目
在“項目”文件夾中，可以找到與項目相關的所有對象何操作，例如：設備、語言資源、在線訪問等。
④設備
項目中的每個設備都有一個單獨的文件夾，該文件夾具有內部的項目名稱。屬于該設備的對象和操作都排列在此文件夾中。
⑤公共數據
此文件夾包含可跨多個設備使用的數據，例如公用消息類、日志、腳本和文本列表。
⑥文檔設置
在此文件夾中，可以指定要在以后打印的項目文檔的布局。
⑦語言和資源
可在此文件夾中確定項目語言和文本。
⑧在線訪問
該文件夾包含了PG/PC的所有接口，即使未用于與模塊通信的接口也包括在其中。
⑨讀卡器/USB存儲器
該文件夾用于管理連接到PG/PC的所有讀卡器和其他USB存儲介質。
2.3.3 項目組態與調試
這里以一個簡單的項目指示燈的亮滅控制為例來介紹PORTAL軟件的使用及下載。軟件向用戶提供了非常簡單、靈活的項目創建、編輯和下載調試。
(1)創建新項目
新建博途項目的方法如下：
①方法1：打開TIA博途軟件，如圖2.15所示，選中“啟動”→“創建新項目”，在
“項目名稱”右側方框中輸人新建的項目名稱，單擊“創建”按鈕， 完成新建項目。
②方法2：如果TIA博途軟件處于打開狀態，在項目視圖中，選中菜單欄中“項目”，單擊“新建”命令，如圖2-16所示，彈出如圖2-18所示的界面，在“項目名稱”右側方框中輸人新建的項目名稱，單擊“創建”按鈕，完成新建項目。
③方法3：如果TIA博途軟件處于打開狀態，而且在項目視圖中，單擊工具欄中“新建按鈕，彈出如圖2-17所示的界面，在“項目名稱”右側方框中輸人新建的項目名稱，單擊“創建”按鈕，完成新建項目。
圖2-15 新建項目
圖2-16 新建項目（1）
圖2-17新建項目（2）
(2)硬件配置
①添加新設備
項目視圖是TIA博途軟件的硬件組態和編程的主窗口，在項目樹的設備欄中， 雙擊“添加新設備”選項卡欄，彈出“添加新設備”對話框，如圖2-18所示。可以修改設備名稱，也可保持系統默認名稱。選擇需要的設備，本例為：6ES7211-1AE40-0XB0，勾選“打開設備視圖”，單擊“確定”按鈕，完成新設備添加，并打開設備視圖，如圖2-19所示。
如果要完成硬件配置,則在選擇PLC的CPU類型后,還需要添加和定義其他擴展模塊及網絡等重要信息。對于擴展模塊來說，只需要從右邊的“硬件目錄”中拖入相應的擴展模塊即可。本項目只用到CPU一個模塊,因此不用再添加其他的擴展模塊。
圖2-18 添加新設備
圖2-19 添加新設備
(3)設置IP地址
單擊CPU，再單擊“屬性”選項卡，在“以太網地址”選項中配置網絡，如圖2-20所示。在“子網”下拉列表中選擇新子網，然后將IP地址改為192.168.0.1，子網掩碼為255.255.255.0。注意，CPU的IP地址和PC的IP地址在同一網段內，即前3個字節相同，最后一個字節不同。
如果操作系統是Windows 10，在計算機右下方打開“網絡和Internet”設置，打開“以太網”里的相關設置“更改適配器選項”，出現一個“以太網”圖標，雙擊圖標打開“以太網屬性”窗口，如圖2-21所示。雙擊“此連接使用下列項目”列表中的“Internet協議版本4(TCP/IPv 4) ”，打開“Internet協議版本4(TCP/IPv 4) 屬性”對話框， 如圖2-22所示。選中“使用下面的IP地址”，輸人PLC以太網地址的前3個字節：192.168.0， 最后一個字節可以?0~255中的某個值，但不能與PLC、觸摸屏等其他設備的IP地址重復。單擊“子網掩碼”輸人框，自動出現默認的子網掩碼255.255.255.0，一般不用設置網關的IP地址。設置好地址，單擊“確定”即可完成。
圖2-20 設置IP地址
圖2-21 “以太網屬性”窗口 圖2-22計算機IP地址設置
(4)硬件組態下載
在項目樹中單擊“PLC_1”，然后單擊“下載”按鈕， 彈出如圖2-23所示的下載界面，選擇PG/PC接口的類型為PN/IE。PG/PC接口為實際的連接以太網的網卡名稱：子網的連接這一項選擇兩者都可以；在找到PLC_1后擊“下載”按鈕。
圖2-23 硬件組態下載界面
在下載過程中，根據要求選擇停止PLC，下載后啟動PLC。
下載完成后若各個設備都示為綠如明件組態成功：若不能正常運行，則說明組態錯誤，可使用CPU的在線診斷工具進行診斷與排錯。
注意：若固件版本不同。則可能會發生下載失敗現象，可通過在線訪問檢查固件版本。
(5)編輯變量
S7-1200PLC CPU的編程理念中，特別強調符號變量的使用。在開始編寫程序之前，用戶應當為輸入變量、輸出變量、中間變量定義相應的符號名，也就是標簽，如圖2-24所示。
圖2-24 變量定義
具體步驟如下。
(1)在PLC變量表中聲明變量。
(2)在程序編輯器中選用和顯示變量。
(3)在程序編輯器中定義和改變變量。
(6)編輯程序
單擊項目視圖左下角的“Portal視圖”，切換到Portal視圖，選擇“PLC編程”，再雙擊對象列表中的“Main”，打開項目視圖中的主程序，進入OB1編輯界面，如圖2-25和圖2-26所示。也可以在項目樹“程序塊”中雙擊“Main[OB1]”，在右側詳細視圖中輸入如圖2-26所示程序。
圖2-25 打開主程序
圖2-26 OB1編輯界面
(7)下載程序
單擊博途軟件工具欄上的下載按鈕，打開“擴展的下載設備”對話框，單擊“開始搜索”按鈕，如圖2-27所示。這里要注意：PG/PC接口和仿真時選擇的接口是不一樣的，單擊“下載”按鈕。若PLC之前已經下載過程序， 可能會出現如圖2-28的對話框，單擊“在不同步的情況下繼續”。在“下載預覽”對話框，如圖2-29所示，停止模塊處選擇“全部停止”。單擊“ 裝載 ”按鈕， 彈出如圖2-30所示窗口， 單擊“完成”。PLC切換到RUN，可以用“在線”菜單中的命令或右鍵快捷鍵菜單中的命令啟動下載操作，也可以再打開某代碼塊時，單擊工具菜單欄上的下載按鈕，下載該代碼塊。
圖2-27 “擴展的下載到設備”
圖2-28 “裝載到設備的軟件同步”對話框
圖2-29 “下載預覽”對話框
圖2-30 “下載結果”對話框
(8)在線調試
a.程序運行監視。單擊工具欄中的“轉到在線”按鈕，再單擊“啟用/禁用監視”按鈕，如圖2-31所示。在硬件設備上，按下啟動按鈕I0.0，常開觸點I0.0閉合，有能流流過Q0.0線圈，Q0.0為“1”：松開啟動按鈕I0.0，常開觸點斷開，但能流通過與之并聯的常開觸點Q0.0，使Q0.0線圈保持得電狀態，如圖2-32所示。
b.用監控表監視和修改變量。在項目視圖中，選擇項目樹下的“監控與強制表”,雙擊添加新監控表,則自動建立并打開一個名稱為“監控表_1”的監控表,將PLC的變量名稱輸入到監控表的“名稱”欄，則該變量名稱所對應的地址和數據類型將自動生成。
圖2-31 程序運行監視
圖2-32 程序調試
單擊工具欄中的“全部監視”按鈕型，則在監控表中顯示所輸入地址的監視值，如圖2-33所示,監視變量的值為1(TRUE),對應顏色為綠色(圖2-32中Q0.0信號狀態);監視變量的值為“0”(FALSE),對應顏色為灰色(圖2-31中Q0.0信號狀態) 。
圖2-33 監控表中的監視值
用監控表監視和修改變量，同樣也可以在“修改值”列中對一些變量的值進行修改。選中需要修改的變量，單擊工具欄中的“一次性修改所有值”按鈕，再單擊“立即一次性修選中變量”按鈕；或者右擊該列，在彈出的快捷菜單中選擇“修改” “修改為1”命令，都可對變量的值進行修改，如圖2-34和圖2-35所示。注意,在RUN模式下不能改變I區分配給硬件的數字量輸入點的狀態，因為它們的狀態取決于外部輸入電路的通斷狀態。
圖2-34修改變量值（1）
圖2-35 修改變量值（2）
2.4 項目實施
【項目要求】
（1）設置啟動SB1和停止SB2按鈕，以及HL1 ~ HL3三個指示燈；
（2）按動SB1，三個指示燈同時閃爍，其中，HL1閃爍最快、HL2閃爍中等、HL3閃爍最慢；
（3）按動SB2，三指示燈同時熄滅。
【項目分析】
（1）根據任務2.1的步驟建立新項目，根據任務2.2，完成PLC硬件配置；
（2）在設備組態中進行CPU1212C屬性設置，將時鐘存儲字節指定為 MB100，保存編譯及下載；指定存儲字節： MB0~MB4095。
根據項目要求：
HL1指示燈閃爍最快，根據表2-2時鐘閃爍頻率，選用M100.0控制HLA，其閃爍周期為0.1s(亮50ms滅50ms),頻率為10Hz；
HL3指示燈閃爍最慢，根據表2-2時鐘閃爍頻率，選用M100.7控制HLC，其閃爍周期為2s(亮1s滅1s)閃爍頻率為0.5Hz；
HL2指示燈閃爍中等，根據表2-2時鐘閃爍頻率，選用M100.5控制HLB，其閃爍周期為1s(亮0.5s滅0.5s)閃爍頻率為1Hz。
2.4.1 時鐘閃爍控制電路的硬件設計
(1) 輸入/輸出信號分析
入信號：啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2
輸出信號?指示燈HL1、HL2、HL3
(2)新建項目、硬件組態（參考項目2基本組態）
(3)輸入/輸出地址分配表
根據以上項目控制要求，輸入/輸出地址表如表2-1所示：
表2-1 時鐘存儲閃爍控制I/O地址表
輸入信號 輸出信號
絕對地址 符號地址 注釋 絕對地址 符號地址 注釋
I0.0 SB1 啟動按鈕 Q0.0 HL1 指示燈1
I0.1 SB2 停止按鈕 Q0.1 HL2 指示燈2
Q0.2 HL3 指示燈3
(4) CPU的時鐘存儲器屬性設置
修改CPU時鐘存儲器屬性，把MB100設置為時鐘存儲字節，如圖2-36所示。
圖2-36 CPU的時鐘存儲器屬性設置
(5)時鐘存儲閃爍控制電路的硬件設計
本書項目采用西門子S7-1200的CPU1212DC/DC/DC進行接線和編程,訂貨號為6ES7 212-1AE40-0XB0，是緊湊型CPU，硬件接線圖如圖2-37所示。
圖2-37 PLC硬件接線圖
2.4.2 時鐘閃爍控制電路的軟件設計
程序采用線性化編程，所以程序都在組織塊OB1中。根據任務要求和輸入輸出分配地址表，進行下面的編程如圖2-38所示。
圖2-38 時鐘存儲閃爍編程程序
2.4.3 時鐘閃爍控制電路的仿真調試
(1)啟動仿真。單擊菜單欄中按鈕，或執行菜單命令 “在線” “仿真” “啟動”，如圖2-39所示。仿真PLC S7-1200面板如圖2-40所示。
圖2-39 啟動仿真 圖2-40 仿真PLC S7-1200面板
(2)硬件組態下載。在項目樹中，單機“PLC_1”,再單擊“下載”按鈕，彈出如圖2-41所示界面，選擇“PG/PC接口類型”為“PN/IE”, PG/PC接口為PLCSIM的網卡名稱，如果是實際設備則為實際的網卡名稱，“接口/子網的連接”這一項選擇兩者都可以。點機“開始搜索”按鈕，找到“PLC_1”，點擊下載按鈕，下載硬件與軟件，系統自動進行編譯下載，裝載完成。根據要求可以選擇停止PLC，下載完成后啟動PLC。
下載完成，如各個設備都顯示綠色，則說明組態成功；若不能正常運行，則說明組態錯誤，可使用CPU的在線與診斷工具進行診斷與排錯。
圖2-41 下載界面
(3)仿真調試
①在TIA博途軟件中單擊“仿真”按鈕，可啟動S7-1200的仿真器，會彈出仿真器對話框的精簡圖。單擊右上角圖標切換到項目視圖，如圖2-42所示。
圖2-42項目視圖
②單擊左上角的“新建”按鈕，可以新建一個仿真項目。
③回到編輯界面，選中項目里的PLC，單擊“下載”按鈕，會彈出如圖2-41所示界面，按照圖中所示選擇接口，并單擊“開始搜索”按鈕，在兼容設備中會顯示出仿真器設備。
項目下載成果后，可以單擊仿真器上的“RUN”和“STOP”按鈕，更改CPU的運行模式。
④在項目樹中可以看到SIM表，用戶還可以添加自己的SIM表，然后再該表中添加變量，進行變量值的監控和修改，如圖2-43所示。
圖2-43仿真界面
⑤在“SIM表格_1”中添加程序中的變量I0.0、I0.1、Q0.0、Q0.1、Q0.2進行測試，復雜項目可根據需要添加變量，如圖2-44所示。
圖2-44添加變量
此時單擊“位”列的復選框，可以對I0.0的值進行更改，默認情況下，只有輸入點是允許更改的，Q點或者M點只能監視無法更改值。如果想更改非輸入點的值，需要單擊工具欄的“啟動/禁用非輸入修改”按鈕，便可以啟動非輸入變量的修改功能。啟動該功能后，可以對剛剛建立的Q點及M點變量進行賦值操作。按下啟動按鈕I0.0，常開觸點I0.0閉合，有能流流過M0.0線圈，M0.0為“1”，常開觸點M0.0閉合形成自鎖，M100.0、M100.4、M100.7三個常開觸點分別以不同頻率閉合，同時激勵Q0.0、Q0.1、Q0.2分別以不同頻率為“1” ，顯示“√”表示接通；按下停止按鈕I0.1，常閉觸點I0.0斷開，M0.0線圈失電，M0.0常開觸點恢復常開狀態，自鎖斷開，同時Q0.0、Q0.1、Q0.2狀態為“0”。仿真結果如圖2-45所示。
圖2-45仿真結果
回到編程界面，在工具欄中單擊“啟用/禁用監視”按鈕，如圖2-46也可以看到Q0.0線圈的接通與斷開狀態，其中虛線表示未接通，綠色表示已接通，如圖2-47所示。
圖2-46 程序運行監視
圖2-47調試程序
2.5 項目拓展
2.5.1 CPU屬性設置
本章以CPU1212C為例，具體介紹CPU參數設置如圖2-48所示。
圖2-48 CPU的屬性窗口
（1）常規
單擊屬性視圖中的“常規”選項，進行下列參數設置：
① “項目信息” 可以編輯名稱，作者及注釋等信息。
② “目錄信息” 查看CPU的訂貨號，組態的固件版本及特性描述。
③“標識與維護”用于標識設備的名稱，位置等 圖2-49 標識與維護及校驗和
信息，如圖2-49所示。可以使用“Get_IM_Data” 指令讀取信息進行識別。
④“校驗和” 在編譯過程中，系統將通過唯一的校驗和來自動識別PLC程序。基于該校驗和，可快速識別用戶程序并判斷兩個PLC程序是否相同。通過指令 “Get Checksum” 可以讀取校驗和，如圖2-49所示。
（2）PROFINET接口
單擊“PROFINET接口[X1] ”， 配置以下參數：
① “常規”：標識PROFINET接口的名稱、作者和注釋。
② “以太網地址”：如圖2-50所示。
配置以太網地址的步驟如下：
“接口連接到”：可以從下拉菜單中選擇本接口連接到的子網，也可以添加新的網絡。 “IP協議”：默認為“在項目中設置IP地址”，此時在項目組態中設置IP地址，子圖網掩碼等。如果使用路由器，則激活 “使用路由器”，并設置路由器地址。也可以選擇“在設備中直接設定IP地址”，則可以在程序中使用指令 “T_CONFIG” 分配 IP地址。
“PROFINET”： 激活 “在設備中直接設定PROFINET設備名稱”：表示不在硬件組態中組態設備名稱，而是在程序中使用指令“T_CONFIG”設置設備名。 激活“自動生成PROFINET設備名稱”，TIA博途軟件根據接口名稱自動生成PROFINET設備名稱。III. “轉換的名稱”：指此PROFINET設備名稱轉換為符合DNS慣例的名稱，用戶不能修改。
“設備編號”：指PROFINET IO設備的編號。在發生故障時，可以通過編程讀取該編號。對于I/O控制器默認為0，無法修改。③ “時間同步”：
a.可以激活 “通過NTP服務器啟動同步時間”。NTP (Network Time Protocol)即網絡時間協議，可用于同步網絡中系統時鐘的一種通用機制。可以實現跨子網的時間同步，精度則取決于所使用的NTP服務器和網絡路徑等特性。在NTP時間同步模式下，CPU的接口按設定的“更新間隔”時間(單位為秒) 從NTP服務器定時獲取時鐘同步，時間間隔的取值范圍在10秒到一天之間， 這里最多可以添加4個NTP服務器。
b.“CPU與該設備中的模塊進行數據同步”：指同步CM/CP的時間和CPU的時間。注意：建議在CM/CP和CPU中，只對一個模塊進行時間同步，以便使站內的時間保持了一致。
④“操作模式”：可以設置“IO控制器”或是“IO設備”。如果該CPU作為智能設備，則激活“IO設備”，并在“已分配的IO控制器中”，選擇該IO設備的IO控制器(如果IO控制器不在同一項目中，則選擇“未分配”)。并根據需要，選擇是否激活“PN接口的參數，由上位IO控制器進行分配”和“優先啟用”等參數，以及設置智能設備的通信傳輸區等。
⑤ “高級選項”：可以對“接口選項” “介質冗余” “實時設定”和“端口”進行設置。
⑥ “Web”服務器訪問：激活“啟用使用該接口訪問Web服務器”， 則可以通過該接口訪問集成在CPU內部的Web服務器。
⑦ “硬件標識符”：接口的診斷地址。
（3）數字量輸入輸出
① “常規”：單擊數字量輸人/輸出的“常規”選項，可以輸人項目信息：
“名稱”：定義更改組件的名稱； “注釋”：說明模塊或設備的用途；②“數字量輸入”：以通道0的組態為例進行說明，如圖2-51所示。
圖2-51 配置數字量輸入通道
配置數字量輸入通道的步驟如下：
“通道地址”：輸人通道的地址，首地址在“I/O地址”項中設置。 “輸入濾波器”：為了抑制寄生干擾，可以設置一個延遲時間，即在這個時間之內的干擾信號都可以得到有效抑制，被系統自動濾除掉，默認的輸入濾波時間為6.4ms。 “啟用上升沿或下降沿檢測”：可為每個數字量輸人啟用上升沿和下降沿檢測，在檢測到上升沿或下降沿時觸發過程事件。“事件名稱”：定義該事件名稱。 “硬件中斷”：當該事件到來時，系統會自動調用所組態的硬件中斷組織塊一次。如果沒有已定義好的硬件中斷組織塊，可以單擊后面的省略按鈕并新增硬件中斷組織塊連接該事件。d.“啟用脈沖捕捉”：根據CPU的不同， 可激活各個輸入的脈沖捕捉。激活脈沖捕捉后，即使脈沖沿比程序掃描循環時間短，也能將其檢測出來。
③“數字量輸出”設置如圖2-52所示。
圖2-52 配置數字量輸出通道
配置數字量輸出通道的步驟如下：
“對CPUS TOP模式的響應”：設置數字量輸出對CPU從運行狀態切換到STOP狀態的響應， 可以設置為保留最后的有效值或者使用替代值。 “通道地址”：輸出通道的地址，在 “I/O地址” 項中設置首地址。 “從RUN模式切換到STOP模式加時，替代值1”：如果在數字量輸出設置中，選擇 “使用替代值”，則此處可以勾選，表示從運行切換到停止狀態后，輸出地址設置出使用 “替代值1”，如果不勾選表示輸出使用 “替代值0” 。如果選擇了 “保持上一個值” 則此處為灰色不能勾選。④ “I/O地址”：數字量輸人、輸出地址設置如圖2-53所示。
圖2-53數字量輸入、輸出地址設置
數字量輸人輸出地址的設置的步驟如下：
“輸入地址”： “起始地址”：模塊輸人的起始地址。 “結束地址”：系統根據起始地址和模塊的IO數量，自動計算并生成結束地址。III.“組織塊”：可將過程映像區關聯到一個組織塊，當啟用該組織塊時，系統將自動更新所分配的過程映像分區。
“過程映像”：選擇過程映像分區。“自動更新”：在每個程序循環內自動更新I/O過程映像(默認)。 “無”：無過程映像，只能通過立即指令對此I/O進行讀寫。 “PIP x”：可以關聯到③中所選的組織塊。同一個映像分區只能關聯一個組織塊， 一個組織塊只能更新一個映像分區。系統在執行分配的OB時更新此PIP。如果未分配OB， 則不更新PIP。 “PIPO B伺服”：為了對控制進行優化，將運動控制使用的所有I/O模塊(如，工藝模塊，硬限位開關)均指定給過程映像分區“OB伺服PIP”。這樣I/O模塊即可與工藝對象同時處理。“輸出地址”：設置與輸入類似。⑤ “硬件標識符”：用于尋址硬件對象，常用于診斷，也可以在系統常量中查詢。
（4）模擬量
① “常規”?單擊模擬量輸人/輸出的“常規”選項，可?輸入項目信息：
“名稱”：定義更改組件的名稱； “注釋”：說明模塊或設備的用途。② “模擬量輸人”：組態如圖2-54所示。
圖2-54 模擬量輸入組態
模擬量輸入組態的步驟如下：
“積分時間”：通過設置積分時間可以抑制指定頻率的干擾。 “通道地址”：在模擬量的“I/O地址”中設置首地址。 “測量類型”：本體上的模擬量輸入只能測量電壓信號，所以選項為灰，不可設置。 “電壓范圍”：測量的電壓信號范圍為固定的0~10V。 “濾波”：模擬值濾波可用于減緩測量值變化，提供穩定的模擬信號。模塊通過設置濾波等級(無、弱、中、強)計算模擬量平均值來實現平滑化。 “啟用溢出診斷”：如果激活“啟用溢出診斷”，則發生溢出時會生成診斷事件。③ “模擬量輸出”：組態如圖2-55所示。
模擬量輸出的步驟如下：
a.“對CPUS TOP模式的響應”：設置模擬量輸出，對CPU從RUN模式切換到STOP模式的響應，可以設置為保留最后的有效值或者使用替代值。
b.“通道地址”：在模擬量的“I/O地址”中設置模擬量輸出首地址。
c.“模擬量輸出的類型”：本體上的模擬量輸出只支持電流信號，所以選項為灰，不可設置。
d.“電流范圍”：輸出的電流信號范圍為固定的0~20mA。
“從RUN模式切換到STOP模式時， 通道的替代值”：如果在模擬量輸出設置中,選擇“使用替代值”，則此處可以設置替代的輸出值，設置值的范圍為0.0~20.0mA，表示從運行切換到停止狀態后，輸出使用設置的替代值。如果選擇了“保持上一個值” 則此處為灰色不能設置。f.“啟用溢出(上溢)/下溢診斷”：激活溢出診斷，則發生溢出時會生成診斷事件。集成模擬量都是激活的，而擴展模塊上的則可以選擇是否激活。
④ “I/O地址”模擬量I/O地址設置與數字量I/O地址設置相似。
圖2-55 模擬量輸出組態
（5）啟動
“啟動”：設置如圖2-56所示。
圖2-56 CPU啟動選項設置
CPU啟動選項設置的步驟如下：
① “上電后啟動”：定義了CPU上電后的啟動特性， 共有以下3個選項， 用戶可根據項目的特點及安全性來選擇，默認選項為“暖啟動-斷電前的操作模式”。
“不重新啟動(保持為STOP模式) ”：CPU上電后直接進入STOP模式； “暖 啟動-RUN模式”：CPU上電后直接進入RUN模式； “暖啟動-斷電前的操作模式”：選擇該項后， CPU上電后將按照斷電前該CPU的操作模式啟動， 即斷電前CPU處于RUN模式， 則上電后CPU依然進人RUN模式; 如果斷電前CPU處于STOP狀態, 則上電后CPU進入STOP模式。② “比較預設與實際組態”：定義了S7-1200PLC站的實際組態與當前組態不匹配時的CPU啟動特性。
“僅在兼容時， 才啟動CPU”：所組態的模塊與實際模塊匹配(兼容)時, 才啟動CPU； “即便不匹配， 也啟動CPU”：所組態的模塊與實際模塊不匹配(不兼容) 時，也啟動CPU。③ “組態時間”：在CPU啟動過程中， 為集中式I/O和分布式I/O分配參數的時間，包括為CM和CP提供電壓和通信參數的時間。如果在設置的“組態時間”內完成了集中式I/O和分布式I/O的參數分配， 則CPU立刻啟動； 如果在設置的“組態時間”內, 集中式I/O和分布式I/O未完成參數分配， 則CPU將切換到RUN模式， 但不會啟動集中式I/O和分布式I/O。
④ “OB應該可中斷”：激活“OB應該可中斷”后，在OB運行時，更高優先級的中斷可以中斷當前OB，在此OB處理完后，會繼續處理被中斷的OB。如果不激活“OB應該可中斷”，則優先級大于2的任何中斷只可以中斷循環OB，但優先級為2~25的OB不可被更高優先級的OB中斷。
（6）循環
“循環”的設置如圖2-57所示。CPU循環時間設置的步驟如下：
① “循環周期監視時間”：設置程序最大的循環周期時間，范圍為1~6000ms，默循環周期監視時間：150ms。超過這個設置時間, CPU會報故障。超過2倍的最大循環周期檢測時間，無論是否編程時間錯誤中斷OB80，CPU都會停機。在編程時間錯誤中斷OB80后, 當發生循環超時CPU將響應觸發執行OB80的用戶程序， 程序中可使用指令 “RE_TRIG R” 來重新觸發CPU的循環時間監控， 最長可延長到已組態“循環周期監視時間”的10倍。
② “最小循環時間”：如果激活了“啟用循環OB的最小循環時間”，當實際程序循環時間小于這個時間，操作系統會延時新循環的啟動，直到達到了最小循環時間。在此等待時間內，將處理新的事件和操作系統服務。
圖2-57 CPU循環時間設置
（7）系統和時鐘存儲器
“系統和時鐘存儲器”：頁面可以設置M存儲器的字節給系統和時鐘存儲器，然后程序邏輯可以引用他們的各個位用于邏輯編程。
① “系統存儲器位”：用戶程序可以引用4個位：首次循環、診斷狀態已更改、始終為1、始終為0，設置如圖2-58。
系統存儲器設置的步驟如下：
圖2-58 系統存儲器設置
激活：“啟用系統存儲器字節”。 系統存儲器字節地址：設置分配給 “統存儲器字節地址”的MB的地址。 首次循環：在啟動OB完成后，第一個掃描周期該位置為“1”，之后的掃描周期復位為“0”。 診斷狀態已更改：在診斷事件后的一個時鐘存儲器位掃描周期內置位“1”。由于直到啟動OB和程序循環OB首次執行完才能置位該位，所以在啟動OB和程序循環OB首次執行完成才能判斷是否發生診斷更改。e.始終為“1”(高電平)：該位始終置位為“1”。
f.始終為“0”(低電平)：該位始終設置為“0”。
② “時鐘存儲器位”：設置時鐘存儲器如圖2-59所示，組態的時鐘存儲器的每一個位都是不同頻率的時鐘方波。
時鐘存儲器設置步驟如下：
a.激活“啟用時鐘存儲器字節”。
b.時鐘存儲器字節地址：設置分配給“時鐘存儲器字節地址”的MB的地址。
c.被組態為時鐘存儲器中的8個位提供了8種不同頻率的方波，可在程序中用于周期性觸發動作。其每一位對應的周期與頻率，參考表2-2。
圖2-59 時鐘存儲位設置
表2-2時鐘存儲器
位號 7 6 5 4 3 2 1 0
周期/s 2.0 1.6 1.0 0.8 0.5 0.4 0.2 0.1
頻率/Hz 0.5 0.625 1 1.25 2 2.5 5 10
（8）Web服務器
如果要使用Web服務器， 在此界面激活 “在此設備上的所有模塊上激活Web器”。
（9）支持多語言
用于在Web服務器或HMI上顯示消息和診斷的文本語言，S7-1200PLC最多支持兩種語言，在下拉列表中選擇所使用的語言，如圖2-60所示。可選擇的語言是在項目樹的 “語言與資源 > 項目語言” 中啟用。
圖2-60 支持多種語言設置
（10）時間
為CPU設置時區， 如圖2-61所示。
時間設置的步驟如下：
①“本地時間”：為CPU設置本地時間的“時區”， 一般中國選擇東8區，如圖2-61所示。
②“夏令時”：如果需要使用夏令時，則可以選擇 “激活夏令時”，并進行相關設置，中國目前不支持夏令時。
（11）防護與安全
① “訪問級別”：此界面可以設置該PLC的訪問等級， 共可設置4個訪問等級， 如圖2-62所示。
圖2-61 時間設置
圖2-62防護與安全設置
可以選擇以下保護等級：
“完全訪問權限(無任何保護)”：為默認設置，無密碼保護，允許完全訪問。 “讀訪問權限”：在沒有輸入密碼的情況下， 只允許進行只讀訪問， 無法更改CPU上的任何數據，也無法裝載任何塊或組態。選擇這個保護等級需要指定“完全訪問權限(無任何保護)”的密碼：“密碼1”。如果需要寫訪問，則需要輸人“密碼1”。 “HMI訪問權限”：選擇這個保護等級對于SIMATIC HMI訪問沒有密碼保護， 但需要指定“完全訪問權限(無任何保護)”的密碼：“密碼1”。“讀訪問權限”的密碼：“密碼2” 可選擇設置，如果不設置則無法獲得該訪問權限。 “不能訪問(完全保護)”：不允許任何訪問，但需要指定“完全訪問權限(無任何保護)” 的密碼：“密碼1”。“讀訪問權限”的密碼：“密碼2”和“HMI訪問權限”的密碼：“密碼3”為可選設置，但如果不設置，就無法獲得相應的訪問權限。對于 “讀訪問權限”、“HMI訪問權限”、“不能訪問”這三種保護等級都可以設置層級保護密碼，設置的密碼分大小寫。其中“完全訪問權限”的“密碼1”永遠是必填密碼，而 “讀訪問權限”、“HMI訪問權限”為可選密碼。可以根據不同的需要將不同的保護等級分配給不同的用戶。
如果將具有“HMI訪問權限”的組態下載到CPU后， 可以在無密碼的情況下實現HMI訪問功能。要具有“讀訪問權限”，用戶必須輸人“讀訪問權限”的已組態密碼“密碼2”。要具有“完全訪問權限”，用戶必須輸入“完全訪問權限”的已組態密碼“密碼3”。
② “連接機制”：設置激活“允許來自遠程對象的PUT/GET通信訪問”后，如圖2-63
所示， CPU才允許與遠程伙伴進行PUT/GET通信。
圖2-63 連接機制設置
③ “安全事件”：部分安全事件會在診斷緩沖區中生成重復條目，可能會堵塞診斷緩沖區。通過組態時間間隔來匯總安全事件可以抑制循環消息，時間間隔的單位可以設置為秒、分鐘或小時，數值范圍設置為1~255。在每個時間間隔內，CPU僅為每種事件類型生成一個組警報， 如圖2-64所示。
圖2-64 安全事件設置
如果選擇對安全事件進行限定，即激活“在出現大量消息時匯總安全事件”，將限定(匯總)以下幾種類型的事件：
使用正確或錯誤的密碼轉至在線狀態； 檢測被操控的通信數據； 檢測存儲卡上被操控的數據； 檢測被操控的固件更新文件； 更改后的保護等級(訪問保護) 下載到CPU； 限制或啟用密碼合法性(通過指令或CPU顯示器) ； 由于超出允許的并行訪問嘗試次數，在線訪問被拒絕； 當前在線連接處于禁用狀態的超時； 使用正確或錯誤的密碼登錄到Web服務器； 創建CPU的備份； 恢復CPU組態； 在啟動過程中：a.SIMATIC存儲卡上的項目發生變更(SIMATIC存儲卡不變) ；
b.更換了SIMATIC存儲卡。
④ “外部裝載存儲器”激活“禁止從內部裝載存儲器復制到外部裝載存儲器”，可以
防止從CPU集成的內部裝載存儲器到外部裝載存儲器的復制操作，如圖2-65所示。
傳感器與PLC技術(西門子S7-1200)(第二版) 作者簡介
吳衛榮，男，1968年12月生，江蘇吳江人，中共黨員，教授，高級工程師。曾入選江蘇省“333工程”第三層次人才培養對象，榮獲第三屆江蘇省高等學校教學名師獎、江蘇省教育系統先進工作者、國家級教學成果二等獎（4/9）和江蘇省高等教育教學成果一等獎（1/5）等榮譽稱號。
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