西門子PLC開發筆記(一):PLC介紹,西門子S1200系列接線、程式設計、下載和模擬

紅胖子(紅模仿)發表於2021-04-23

前言

  西門西PLC、臺達觸控式螢幕、法蘭克機床等等多年以前玩得比較多,改造機床、維修機床、給機床程式設計等等,沒事還能扯個零件啥的,之前也沒總結過,有時間就重新整理下。
  本章後面以西門1200實物為例,下載一個基本程式。
  在這裡插入圖片描述

 

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PLC

  玩得比較多的就是西門PLC,單個模組就是3K起,一個24V電源也是3K,不是土豪真心玩不起。國產機床用的比較多的就是三菱PLC、臺達觸控式螢幕這些,技術過硬,主要也是便宜點,相容性也強。

PLC的發展歷程

  在工業生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,並按照邏輯關係進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的資料採集。傳統上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,第二年,美國數字公司研製出了基於積體電路和電子技術的控制裝置,首次採用程式化的手段應用於電氣控制,這就是第一代可程式設計序控制器,稱Programmable Controller(PC)。
  個人計算機(簡稱PC)發展起來後,為了方便,也為了反映可程式設計控制器的功能特點,可程式設計序控制器定名為Programmable Logic Controller(PLC)。
  上世紀80年代至90年代中期,是PLC發展最快的時期,年增長率一直保持為30~40%。在這時期,PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機介面能力和網路能力得到大幅度提高,PLC逐漸進入過程控制領域,在某些應用上取代了在過程控制領域處於統治地位的DCS系統。
  PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、程式設計簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位,在可預見的將來,是無法取代的。

PLC的構成

  從結構上分,PLC分為固定式和組合式(模組式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示皮膚、記憶體塊、電源等,這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模組式PLC包括CPU模組、I/O模組、記憶體、電源模組、底板或機架,這些模組可以按照一定規則組合配置。

CPU的構成

  CPU是PLC的核心,起神經中樞的作用,每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統程式賦予的功能接收並存貯使用者程式和資料,用掃描的方式採集由現場輸入裝置送來的狀態或資料,並存入規定的暫存器中,同時,診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和程式設計過程中的語法錯誤等。進入執行後,從使用者程式存貯器中逐條讀取指令,經分析後再按指令規定的任務產生相應的控制訊號,去指揮有關的控制電路。
  CPU主要由運算器、控制器、暫存器及實現它們之間聯絡的資料、控制及狀態匯流排構成,CPU單元還包括外圍晶片、匯流排介面及有關電路。記憶體主要用於儲存程式及資料,是PLC不可缺少的組成單元。
  在使用者看來,不必要詳細分析CPU的內部電路,但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工作節奏由震盪訊號控制。運算器用於進行數字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。暫存器參與運算,並儲存運算的中間結果,它也是在控制器指揮下工作。
  CPU速度和記憶體容量是PLC的重要引數,它們決定著PLC的工作速度,IO數量及軟體容量等,因此限制著控制規模。

I/O模組

  PLC與電氣迴路的介面,是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模組整合了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入訊號狀態,輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模組將電訊號變換成數字訊號進入PLC系統,輸出模組相反。I/O分為開關量輸入(DI),開關量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模組。
常用的I/O分類如下:

  • 開關量:按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和電晶體隔離。
  • 模擬量:按訊號型別分,有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
    除了上述通用IO外,還有特殊IO模組,如熱電阻、熱電偶、脈衝等模組。
    按I/O點數確定模組規格及數量,I/O模組可多可少,但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數限制。

電源模組

  PLC電源用於為PLC各模組的積體電路提供工作電源。同時,有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入型別有:交流電源(220VAC或110VAC),直流電源(常用的為24VDC)。

底板或機架

  大多數模組式PLC使用底板或機架,其作用是:電氣上,實現各模組間的聯絡,使CPU能訪問底板上的所有模組,機械上,實現各模組間的連線,使各模組構成一個整體。

PLC系統的其它裝置

  程式設計裝置:程式設計器是PLC開發應用、監測執行、檢查維護不可缺少的器件,用於程式設計、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況,但它不直接參與現場控制執行。小程式設計器PLC一般有手持型程式設計器,目前一般由計算機(執行程式設計軟體)充當程式設計器。也就是我們系統的上位機。
  人機介面:最簡單的人機介面是指示燈和按鈕,目前液晶屏(或觸控式螢幕)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,由計算機(執行組態軟體)充當人機介面非常普及。

PLC的通訊聯網

  依靠先進的工業網路技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理資料。因此,網路在自動化系統整合工程中的重要性越來越顯著,甚至有人提出"網路就是控制器"的觀點說法。
  PLC具有通訊聯網的功能,它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其他智慧裝置之間能夠交換資訊,形成一個統一的整體,實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232介面,還有一些內建有支援各自通訊協議的介面。PLC的通訊現在主要採用通過多點介面(MPI)的資料通訊、PROFIBUS 或工業乙太網進行聯網。

 

硬體裝置

西門子電源(220VAC轉24VDC)

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西門子S1200

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接線

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  L與N就無所謂,220VAC正負無所謂。
  PLC下有網口,接入到PC機區域網內。

 

S7-1200PLC程式設計軟體

下載安裝軟體

  程式設計電腦用普通的網線即可。
  安裝的是:
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  Step7是必選的,其他看著吧,去掉wincc,這是觸控式螢幕組態的,筆者只是需要連線和程式設計PLC。

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  時間會突然小於1分鐘,提示重啟,弄了好多次,發現不是正常重啟,要刪除登錄檔項:

計算機\HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager

  以上項的PendingFileRemameOpeaations鍵值(注意:是重啟後,立馬開啟登錄檔,安裝程式執行的時候回自己建立,所以一直刷登錄檔,等出現了該項,就立馬刪除!!!),通過以上操作,就真正開始安裝了。
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  安裝完成後,如下圖:
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裝置連線

  西門子PLC下面有2個網口,將網口連線到PC機同一網段即可。
  經過後面論證,2個網口插哪一個都是一樣的,可能是西門子為了接裝置方便,多機串聯,省路由器。

開始執行查詢裝置

  (注意:雙網口,插左邊的網口掃描)
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  (注意:雙網口,插右邊的網口掃描)
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檢視裝置並連線裝置

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  點選後發現,PLC沒有設定自己的地址,反倒是把上位機PC的ip地址新增了PLC網段的了(此時,PC乙太網設定上面還是顯示自動獲取),如下圖:
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S7-1200專案測試程式設計

新建專案

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新增裝置

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程式設計

新增DB塊

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下載到裝置

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  (注意:開始下載失敗,是因為組態部件問題,需要清空組態,不然顯示組態少了部件,無法正常執行,且error燈一直閃)

 

S7-PLC模擬軟體

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  安裝完成後如下圖,必選現狀STEP 7 V15.
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  接下來,讀者可以自己創模擬專案了。

 

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