电气控制与S7-1200 PLC应用技术 第2版教学课件第3章S7-1200 PLC基础.ppt

1本章内容本章内容1.PLC概述概述2.S7-1200硬件硬件3.S7-1200工作原理工作原理4.S7-1200程序结构与语言程序结构与语言5.系统存储区与数据类型系统存储区与数据类型6.S7-1200软件开发环境与编程步骤软件开发环境与编程步骤23.1PLC概述概述n产生背景产生背景l传统继电控制系统的缺点；传统继电控制系统的缺点；l汽车生产过程激烈竞争的要求汽车生产过程激烈竞争的要求nGM公司的招标公司的招标l1968年，年，GM10条：条：编程简单，编程简单，可在现场改程序可在现场改程序维护方便，维护方便，最好是插件式最好是插件式可靠性高于继电器控制柜可靠性高于继电器控制柜体积小于继电器控制柜体积小于继电器控制柜可将数据直接送入管理计算机可将数据直接送入管理计算机成本可与继电器控制柜竞争成本可与继电器控制柜竞争输入可以是交流输入可以是交流115V输出为交流输出为交流115V、2A以上，以上，可直接驱动接触器、电磁阀等可直接驱动接触器、电磁阀等在扩展时，在扩展时，原系统仅做很小变更原系统仅做很小变更用户程序存储器容量至少能扩展到用户程序存储器容量至少能扩展到4KB1.PLC的产生的产生31.PLC的产生的产生n1969年年美国数据设备公司美国数据设备公司DEC公司生产出第一台公司生产出第一台PLC。

nMODICON的的084（69年）、日本的年）、日本的DS-80（71年）、欧洲（年）、欧洲（73年）、年）、国内（国内（74年）年）n名字名字lProgrammableLogicControllerPLClProgrammableControllerPC3.1.1PLC的产生的产生4PLC的定义的定义n可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计它采用了可编程序的存储器，用来在其内业环境而设计它采用了可编程序的存储器，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，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程制各种类型机械的生产过程及其有关外围设备，都应及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计l什么产品？什么产品？l功能功能l基本设计原则基本设计原则3.1.1PLC的产生的产生53.1.2PLC组成组成1.中央处理单元（中央处理单元（CPU）2.存储器存储器3.输入和输出单元输入和输出单元4.电源电源5.扩展接口扩展接口6.通信接口通信接口7.编程器编程器8.其他部件其他部件63.1.3PLC分类分类1.按按I/O容量分类容量分类n小型机小型机n中型机中型机n大型机大型机2.按结构形式分类按结构形式分类n整体式整体式n模块式模块式3.按产品流派分类按产品流派分类n日本日本n美国美国n欧洲欧洲73.1.4PLC特点特点l可靠性高、抗干扰能力强可靠性高、抗干扰能力强l体积小、质量轻、功耗低、维护方便体积小、质量轻、功耗低、维护方便l大容量化、高速化、信息化大容量化、高速化、信息化l功能完善强大、适用性广功能完善强大、适用性广l系列化、智能化、模块化系列化、智能化、模块化l编程简单化、标准化、人性化、简易化编程简单化、标准化、人性化、简易化l设计与施工周期短设计与施工周期短83.1.5PLC的应用领域的应用领域PLC的应用领域的应用领域n制造业自动化制造业自动化n过程控制过程控制n运动控制运动控制n通信及联网93.2.1CPU面板面板nS7-1200PLC主要由中央处理单元、信号板、信号模块、主要由中央处理单元、信号板、信号模块、通信模块，通信模块，以及电源、开关模块或存储卡等附件组成。

以及电源、开关模块或存储卡等附件组成S7-1200PLC提供了各种模块和插入式板，提供了各种模块和插入式板，用于通过附用于通过附加加I/O或其他通信协议来扩展或其他通信协议来扩展CPU功能，功能，其硬件组成具有其硬件组成具有高度的灵活性，高度的灵活性，用户可根据自身需求确定用户可根据自身需求确定n组成组成lCPU面板面板lCPU集成的工艺功能集成的工艺功能lCPU的技术规范的技术规范l状态指示灯状态指示灯lCPU的外部接线图的外部接线图3.2S7-1200PLC硬件硬件SIMATIC S7-1200SIMATIC S7-1200是一款紧凑型、模块化的是一款紧凑型、模块化的PLCPLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI HMI 和网络通信等任务和网络通信等任务单机小型自动化系统的完美解决方案单机小型自动化系统的完美解决方案对于需要网络通信功能和单屏或多屏对于需要网络通信功能和单屏或多屏HMIHMI的自动的自动 化系统，易于设计和实施化系统，易于设计和实施具有支持小型运动控制系统、过程控具有支持小型运动控制系统、过程控制系统的高级应用功能制系统的高级应用功能。

3.2S7-1200PLC硬件硬件103.2.1CPU模块模块3.2.1CPU面板面板nCPU面板面板11CPU 性能CPU 1211CCPU 1212CCPU 1214CCPU 1215CCPU 1217C布尔量运算执行速度0.08s/指令实数数学运算执行速度 2.3s/指令CPU 通讯/连接CPU 1211CCPU 1212CCPU 1214CCPU 1215CCPU 1217C端口数12类型RJ45 数据传输率10/100 Mb/s扩展通讯模块最多3个3.2.1CPU模块模块3.2.1CPU面板面板nCPU面板面板12高速计数器高速计数器(HSC)设备和网络界面的参数设备和网络界面的参数参数参数:激活激活/取消激活取消激活输入变量输入变量(IW1000,DINT)计数类型计数类型:计数计数/频率频率/PTO运行相运行相:单相单相/两相两相;A/B正交相正交相1x/4x计数方向计数方向A.DBB.SFB实例实例DB块块运行时修改参数值运行时修改参数值改变参数改变参数:方向方向实际值实际值重置值重置值周期周期(频率测量频率测量)CTRL_HSC“3.2.1CPU模块模块3.2.1CPU面板面板nCPU集成的工艺功能集成的工艺功能13启动设备组态启动设备组态选择选择PLC确定确定HSC的参数的参数3.2.1CPU模块模块14脉宽调制脉宽调制(PWM)设备和网络界面的参数设备和网络界面的参数参数参数:时基时基脉冲时间脉冲时间(Ton)循环周期循环周期(T)初始脉宽初始脉宽DBB.SFB实例实例DB块块TTonToff在用户程序中激活和取消激活在用户程序中激活和取消激活CTRL_PWM“仅有脉冲接通时间仅有脉冲接通时间(Ton)可改可改变变例如例如QW10003.2.1CPU面板面板n高速脉冲输出高速脉冲输出3.2.1CPU模块模块15由由S7-1200实现实现控制通道控制通道we-y测量测量(扰动变量扰动变量)z+控制器控制器执行机构执行机构3.2.1CPU模块模块3.2.1CPU面板面板nPID控制功能控制功能16步进驱动步进驱动硬件输出硬件输出(PTO)方向控制位方向控制位控制逻辑控制逻辑3.2.1CPU面板面板n运动控制运动控制3.2.1CPU模块模块173.2.2信号板及信号模块信号板及信号模块18信号面板SB 1231 SB 1231 SB 1231 SB 1232模拟量输入输出1 x 12 位模拟量输入1 x 16 位热电阻模拟量输入1 x 16 位热电偶模拟量输入1 x 12 位模拟量输出信号面板SB 1221 SB 1221SB 1222SB 1222数字量输入/输出DC 200 kHz，4 x 24 V DC 输入DC 200 kHz，4 x 5 V DC 输入DC 200 kHz，4 x 24 V DC 输出，0.1 ADC 200 kHz，4 x 5 V DC 输出，0.1 A信号面板SB 1223SB 1223SB 1223混合数字量输入/输出2 x 24 V DC 输入/2 x 24 V DC 输出DC/DC 200 kHz，2 x 24 V DC 输入/2 x 24 V DC 输出，0.1 ADC/DC 200 kHz，2 x 5 V DC 输入/2 x 5 V DC 输出，0.1 A3.2.2信号板及信号模块信号板及信号模块193.2.2信号板及信号模块信号板及信号模块20Signal Modules信号模块SM 1221 DCSM 1221 DC数字量输入DI 8 x 24V DCDI 16 x 24V DCSignal ModulesSM 1222 DCSM 1222 DCSM 1222 RLYSM 1222 RLY数字量输出DO 8 x 24V DC 0.5ADO 16 x 24V DC 0.5ADO 8 x RLY 30V DC/250V AC 2ADO 16 x RLY 30V DC/250V AC 2ASignal ModulesSM 1223 DC/DCSM 1223 DC/DCSM 1223DC/RLYSM 1223DC/RLY数字量输入/输出DI 8 x 24V DC DO 8 x 24 V DC 0.5ADI 16 x 24V DC DO 16 x 24V DC 0.5ADI 8 x 24V DC DO 8 x RLY 30V DC/250V AC 2ADI 16 x 24V DC DO 16 x RLY 30V DC/250V AC 2A3.2.2信号板及信号模块信号板及信号模块21Signal ModulesSM 1231 AISM 1231 AISM 1231 AISM 1231 AI模拟量输入AI 4 x 13 Bit 10VDC/0-20mAAI 8x 13 Bit 10VDC/0-20mAAI 4 x 16 Bit RTDAI 8 x 16 Bit RTD模拟量输入AI 4 x 16 Bit TCAI 8 x 16 Bit TCSignal ModulesSM 1232 AQSM 1232 AQSignal ModulesSM 12324模拟量输出AO 2 x 14 Bit 10V DC/0-20mAAO 4 x 14 Bit 10V DC/0-20mA模拟量输入/输出AI 4 x 13 Bit 10V DC/0-20mAAO 2 x 14 Bit 10V DC/0-20mA3.2.2信号板及信号模块信号板及信号模块22串行通讯CM 1241 RS232CM 1241 RS485DP通讯CM 1243-5 主站模块CM 1242-5 从站模块4 x I/O Link MASTER CM 1278GPRS 模块CP 1242-73.2.3集成的通信接口与通信模块集成的通信接口与通信模块233.2.4其他附件其他附件24附件SIMATIC 存储卡SIMATIC存储卡SIMATIC 存储卡最小4 MB最大24GB附件PM 1207电源输入:120/230V AC50/60Hz,1.2A/0.7A输出:24V DC/2.5A附件CSM 1277紧凑型开关模块4 x RJ45 sockets 10/100 Mb/s3.2.4其他附件其他附件25用于存储每个硬件设备的维护信息用于存储每个硬件设备的维护信息n订单号码订单号码n序列号序列号n电子版电子版n固件版本固件版本nMAC地址地址(如适用如适用)n校准信息校准信息3.2.4其他附件其他附件263.3S7-1200工作原理工作原理273.3S7-1200工作原理工作原理3.3.1CPU工作模式工作模式283.4S7-1200程序结构与语言程序结构与语言nSTEP7提供了组织块（提供了组织块（OrganizationBlock，OB）、）、函数块（函数块（FunctionBlo。