西門子S7-1200 PLC與TIA博途軟件編程一本通

第1章 西門子S7-1200 PLC概述 001
1.1　PLC（可編程序控制器）簡(jiǎn)介 002
1.1.1　PLC的優(yōu)點(diǎn) 002
1.1.2　PLC與繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別 003
1.2　S7-1200 PLC的主要特點(diǎn)和硬件結(jié)構(gòu) 004
1.2.1　S7-1200 PLC的主要特點(diǎn) 004
1.2.2　S7-1200 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 007
1.3　CPU和信號(hào)模塊、信號(hào)板的型號(hào) 008
1.3.1　CPU本體模塊的型號(hào) 008
1.3.2　數(shù)字量信號(hào)模塊的型號(hào) 009
1.3.3　模擬量信號(hào)模塊的型號(hào) 009
1.3.4　信號(hào)板的型號(hào) 009
1.3.5　通信板、通信模塊的型號(hào) 010
1.4　S7-1200 PLC硬件設(shè)備的安裝 011
1.4.1　S7-1200 PLC對(duì)使用環(huán)境的要求 011
1.4.2　S7-1200 PLC本體在電控柜內(nèi)的安裝 011
1.4.3　其他硬件設(shè)備的安裝 012
1.5　S7-1200 PLC供電電流的計(jì)算 012
1.5.1　S7-1200 PLC的供電能力 013
1.5.2　各種I/O模塊消耗的電流 014
1.5.3　S7-1200 PLC供電電流計(jì)算實(shí)例 015
1.5.4　S7-1200 PLC主模塊的端子數(shù)量 016
1.6　S7-1200 PLC CUP外部端子的接線 016
1.6.1　CPU 1211C的接線 017
1.6.2　CPU 1212C的接線 019
1.6.3　CPU 1214C的接線 020
1.6.4　CPU 1215C的接線 022
1.7　S7-1200 PLC數(shù)字量模塊的接線 026
1.7.1　數(shù)字量輸入模塊的接線 026
1.7.2　數(shù)字量輸出模塊的接線 027
1.7.3　數(shù)字量輸入/輸出模塊的接線 027
1.8　S7-1200 PLC模擬量模塊的接線 030
1.8.1　模擬量輸入模塊的接線 030
1.8.2　模擬量輸出模塊的接線 032
1.8.3　模擬量輸入/輸出模塊的接線 032
1.8.4　熱電偶和熱電阻的接線 034
1.9　S7-1200 PLC的編程語(yǔ)言和數(shù)據(jù)類型 036
1.9.1　梯形圖（LAD） 036
1.9.2　FBD和SCL 037
1.9.3　S7-1200 PLC的數(shù)據(jù)類型 038
1.10　S7-1200 PLC的數(shù)據(jù)訪問(wèn) 041
1.10.1　CPU存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的匯總 041
1.10.2　輸入過(guò)程映像區(qū)（I） 041
1.10.3　輸出過(guò)程映像區(qū)（Q） 043
1.10.4　位存儲(chǔ)區(qū)（M） 043
1.10.5　數(shù)據(jù)塊（DB） 045
1.10.6　臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)（L） 045
1.10.7　全局常量和局部常量 046
1.10.8　變量的尋址 047

第2章 TIA博途編程軟件的操作 049
2.1　TIA Portal編程軟件的技術(shù)優(yōu)勢(shì) 050
2.2　TIA博途編程軟件的類型 051
2.3　TIA博途編程軟件的安裝 052
2.3.1　TIA博途編程軟件對(duì)計(jì)算機(jī)的要求 052
2.3.2　TIA博途編程軟件的授權(quán) 053
2.3.3　TIA博途編程軟件的安裝步驟 053
2.4　TIA博途編程軟件視圖的解析 056
2.4.1　Portal視圖 056
2.4.2　項(xiàng)目視圖的結(jié)構(gòu) 057
2.4.3　標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄 058
2.4.4　項(xiàng)目樹 058
2.4.5　程序編輯區(qū) 060
2.4.6　巡視窗口 062
2.4.7　資源卡 062
2.5　程序編輯區(qū)工具條的基本操作 065
2.6　編程指令的添加 067
2.6.1　從指令資源卡中拖拽 067
2.6.2　從收藏夾中拖拽 067
2.6.3　從空功能框中選取指令 068
2.6.4　就地更換指令 068
2.6.5　從程序中復(fù)制指令 069
2.7　變量的添加 069
2.7.1　從變量表中拖拽/復(fù)制變量 069
2.7.2　從數(shù)據(jù)塊中拖拽/復(fù)制變量 070
2.7.3　在程序塊中拖拽/復(fù)制變量 070
2.7.4　從硬件組態(tài)界面中拖拽變量 071
2.7.5　從接口參數(shù)表中拖拽變量 072
2.7.6　從Excel表格中復(fù)制變量 073

第3章 TIA博途編程軟件的基本編程指令 074
3.1　位邏輯指令 075
3.2　定時(shí)器指令 082
3.3　計(jì)數(shù)器指令 087
3.4　比較操作指令 091
3.5　數(shù)學(xué)函數(shù)指令 095
3.6　移動(dòng)操作指令 098
3.7　轉(zhuǎn)換操作指令 102
3.8　程序控制指令 105
3.9　字邏輯運(yùn)算指令 107
3.10　位移指令 111

第4章 S7-1200 PLC的硬件組態(tài)和參數(shù)設(shè)置 114
4.1　S7-1200 PLC的硬件組態(tài) 115
4.1.1　創(chuàng)建新的S7-1200 PLC設(shè)計(jì)工程 115
4.1.2　組態(tài)新的CPU機(jī)架 115
4.1.3　添加機(jī)架上的其他設(shè)備 117
4.1.4　啟用模塊暫存功能 119
4.1.5　構(gòu)建設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)視圖 119
4.2　設(shè)置CPU模塊的各項(xiàng)參數(shù) 120
4.2.1　設(shè)置PROFINET通信參數(shù) 120
4.2.2　設(shè)置CPU的啟動(dòng)參數(shù) 121
4.2.3　CPU不能啟動(dòng)的問(wèn)題 123
4.2.4　設(shè)置CPU模塊的其他參數(shù) 123

第5章 TIA博途編程軟件的梯形圖編程 125
5.1　分配模塊的輸入和輸出地址 126
5.1.1　在設(shè)備概覽表中修改I/O地址 126
5.1.2　在模塊屬性中修改I/O地址 126
5.1.3　創(chuàng)建I/O地址分配表 127
5.2　變量表的創(chuàng)建和編輯 127
5.3　數(shù)據(jù)塊DB的編輯 129
5.3.1　數(shù)據(jù)塊DB的類型 129
5.3.2　DB中變量的屬性 130
5.3.3　在共享數(shù)據(jù)塊DB中添加變量 131
5.4　組織塊OB的編輯 131
5.4.1　組織塊OB的創(chuàng)建 132
5.4.2　OB的編號(hào)、名稱、優(yōu)先級(jí) 132
5.4.3　組織塊OB的啟動(dòng) 133
5.4.4　組織塊OB的運(yùn)行 134
5.4.5　各種中斷OB的調(diào)用 135
5.4.6　各種錯(cuò)誤中斷OB的調(diào)用 136
5.4.7　OB的梯形圖 137
5.4.8　OB的更新 138
5.5　FC和FB的編輯 139
5.5.1　編輯FC/FB的接口參數(shù) 139
5.5.2　編輯FC/FB的梯形圖 141
5.5.3　用雙重地址編程的梯形圖 142
5.6　子程序塊的調(diào)用 143
5.6.1　FC的調(diào)用 143
5.6.2　FB的調(diào)用 144
5.7　FB存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能 147
5.7.1　FC和FB的區(qū)別 147
5.7.2　FB的存儲(chǔ)功能舉例 147
5.7.3　背景數(shù)據(jù)塊的訪問(wèn) 149
5.8　程序塊的訪問(wèn)方式 150

第6章 S7-1200 PLC的單元電路編程 152
6.1　定時(shí)控制中的單元電路 153
6.1.1　瞬時(shí)接通、延時(shí)斷開電路 153
6.1.2　延時(shí)接通、延時(shí)斷開電路 155
6.1.3　兩臺(tái)設(shè)備間隔定時(shí)啟動(dòng)電路 157
6.1.4　30天延時(shí)電路 159
6.1.5　定時(shí)器與計(jì)數(shù)器聯(lián)合電路 159
6.2　電動(dòng)機(jī)控制中的單元電路 162
6.2.1　啟動(dòng)-保持-停止電路 162
6.2.2　帶有點(diǎn)動(dòng)的啟動(dòng)-保持-停止電路 165
6.2.3　正反轉(zhuǎn)控制電路 168
6.2.4　置位-復(fù)位指令的正反轉(zhuǎn)控制電路 170
6.2.5　接近開關(guān)控制的自動(dòng)循環(huán)電路 171
6.2.6　Y-△降壓?jiǎn)?dòng)電路 174
6.2.7　繞線電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電阻啟動(dòng)電路 177
6.2.8　異步電動(dòng)機(jī)三速控制電路 180

第7章 S7-1200 PLC編程實(shí)例 185
7.1　水泵自動(dòng)控制裝置 186
7.2　兩臺(tái)水泵交替運(yùn)轉(zhuǎn)裝置 188
7.3　皮帶輸送機(jī)順序控制裝置 191
7.4　C6140車床PLC改造裝置 195
7.5　倉(cāng)庫(kù)卷閘門控制裝置 198
7.6　知識(shí)競(jìng)賽搶答裝置 201
7.7　公園噴泉控制裝置 204
7.8　交通信號(hào)燈控制裝置 208

第8章 S7-1200 PLC與變頻器的聯(lián)合控制 212
8.1　變頻器的控制功能 213
8.2　西門子MM440變頻器介紹 214
8.2.1　西門子MM440變頻器的主要特征 214
8.2.2　MM440變頻器的電路結(jié)構(gòu) 215
8.2.3　西門子MM440變頻器的接線端子 215
8.2.4　數(shù)字輸入端子的參數(shù)設(shè)置 218
8.3　MM440變頻器的基本調(diào)速電路 219
8.4　S7-1200 PLC與MM440聯(lián)合的多段速控制 220
8.5　S7-1200 PLC與MM440聯(lián)合的紡紗機(jī)控制 224

第9章 S7-1200 PLC中的PID控制器 231
9.1　PID控制器介紹 232
9.2　液壓站變頻器的PID控制 233
9.2.1　前期的技術(shù)準(zhǔn)備 233
9.2.2　PLC設(shè)備組態(tài)和參數(shù)設(shè)置 234
9.2.3　中斷組織塊中的PID編程 240
9.2.4　主循環(huán)程序OB1的編程 241

第10章 TIA博途編程軟件中的人機(jī)界面 243
10.1　西門子HMI人機(jī)界面簡(jiǎn)介 244
10.1.1　西門子HMI綜述 244
10.1.2　在TIA博途編程軟件中組態(tài)HMI設(shè)備 246
10.2　HMI中的各種控件 247
10.2.1　基本對(duì)象類的控件 247
10.2.2　元素類的控件 248
10.2.3　圖表類的控件 248
10.3　HMI的畫面管理 250
10.3.1　HMI的根畫面 250
10.3.2　HMI的畫面模板 251
10.3.3　HMI的畫面切換 252
10.4　HMI的畫面編程 253
10.4.1　創(chuàng)建HMI的變量表 253
10.4.2　組態(tài)和編輯控件的屬性 255
10.4.3　編輯控件的“動(dòng)畫”功能 257
10.4.4　編輯控件的“事件”功能 260
10.4.5　組態(tài)和編輯HMI的I/O域 261
10.5　HMI畫面中的報(bào)警 266
10.5.1　報(bào)警類別的設(shè)置 266
10.5.2　離散量報(bào)警的編輯 267
10.5.3　創(chuàng)建離散量報(bào)警的實(shí)例 268
10.6　在HMI中設(shè)置和顯示時(shí)間 269
10.6.1　設(shè)置和顯示定時(shí)器的時(shí)間 269
10.6.2　顯示PLC系統(tǒng)的時(shí)間 270

第11章 計(jì)算機(jī)與PLC和HMI的通信 273
11.1　編程計(jì)算機(jī)與S7-1200 PLC的通信 274
11.1.1　通信連接的準(zhǔn)備工作 274
11.1.2　計(jì)算機(jī)與PLC的在線連接 277
11.1.3　通信狀態(tài)下的其他設(shè)置 278
11.2　編程計(jì)算機(jī)與HMI的通信 279
11.3　S7-1200 PLC與HMI的通信 280
11.4　組態(tài)和程序的下載和上傳 281
11.4.1　組態(tài)數(shù)據(jù)和軟件程序的下載 281
11.4.2　組態(tài)數(shù)據(jù)和軟件程序的上傳 282

第12章 S7-1200 PLC的調(diào)試和監(jiān)控 285
12.1　梯形圖程序的仿真分析 286
12.1.1　創(chuàng)建仿真分析的文件 286
12.1.2　仿真分析的具體操作 289
12.2　PLC和HMI的聯(lián)合仿真分析 291
12.2.1　編輯PLC梯形圖和HMI畫面 291
12.2.2　聯(lián)合仿真分析的具體操作 292
12.3　對(duì)程序和變量進(jìn)行監(jiān)控 295
12.3.1　在梯形圖程序中進(jìn)行監(jiān)控 295
12.3.2　在監(jiān)控表中對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)控 296
12.3.3　在HMI的診斷頁(yè)面中進(jìn)行監(jiān)控 297
12.4　對(duì)I/O變量進(jìn)行強(qiáng)制 298
12.4.1　在強(qiáng)制表中添加I/O變量 299
12.4.2　對(duì)I/O變量進(jìn)行強(qiáng)制操作 299

第13章 故障診斷和安全措施 301
13.1　定期檢查和故障分布 302
13.1.1　S7-1200 PLC的定期檢查 302
13.1.2　S7-1200 PLC的故障分布 302
13.1.3　某些特殊的故障現(xiàn)象 303
13.2　通過(guò)面板指示燈診斷故障 305
13.2.1　CPU面板上的LED指示燈 305
13.2.2　SM信號(hào)模塊上的LED指示燈 305
13.2.3　輸入狀態(tài)指示燈 306
13.2.4　輸出狀態(tài)指示燈 307
13.3　通過(guò)在線方式診斷故障 307
13.3.1　S7-1200 PLC在運(yùn)行中出現(xiàn)的錯(cuò)誤 308
13.3.2　TIA博途編程軟件的在線診斷圖標(biāo) 309
13.3.3　在診斷緩沖區(qū)中診斷故障 310
13.4　使用S7-1200 PLC的安全措施 312
13.4.1　S7-1200 PLC和組件的接地 312
13.4.2　配線的注意事項(xiàng) 312
13.4.3　防止PLC失控造成事故 313
13.4.4　感性輸出元件的保護(hù) 313
13.4.5　設(shè)置硬接線聯(lián)鎖 314

參考文獻(xiàn) 315