S7-1200_PLC的硬件与硬件组态解析.ppt
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1、第第 1 章章S7-1200 PLC的硬件与硬件组态的硬件与硬件组态11968年年,美美国国最最大大的的汽汽车车制制造造商商通通用用汽汽车车公公司司为为了了适适应应生生产产工工艺艺不不断断更更新新的的需需要要,期期望望找找到到一一种种新新的的方方法法,尽尽可可能能减减少少重重新新设设计计继继电电控控制制系系统统和和重重新新接接线线的的工工作作,以以降降低低成成本本、缩缩短短周周期期,设设想想把把计计算算机机通通用用、灵灵活活、功功能能完完备备等等优优点点和和继继电电控控制制系系统统的的简简单单易易懂懂、价价格格便便宜宜等等优优点点结结合合起起来来,制制成成一一种种通通用用控控制制装装置置,并并
2、把把计计算算机机的的编编程程方方法法和和程程序序输输入入方方式式加加以以简简化化,用用面面向向控控制制过过程程、面面向向问问题题的的“自自然然语语言言”进进行行编编程程,使使不不熟熟悉悉计计算算机机的的人人也也能能方方便便地使用。地使用。1969年年,美美国国数数字字设设备备公公司司研研制制出出了了第第一一台台可可编编程程序序逻逻辑辑控控制制器器,在通用汽车公司的自动装配线上试用获得了成功。在通用汽车公司的自动装配线上试用获得了成功。PLC的起源的起源-12可可编编程程逻逻辑辑控控制制器器(Programmable Logic Controller)简简称称PLC,最初只能进行计数、定时及开关
3、量逻辑控制。,最初只能进行计数、定时及开关量逻辑控制。随随着着计计算算机机技技术术的的发发展展,可可编编程程逻逻辑辑控控制制的的功功能能不不断断扩扩展展和和完完善善,其其功功能能远远远远超超出出了了逻逻辑辑控控制制的的范范围围,具具有有了了PID、A/D、D/A、算算术术运运算算、数数字字量量智智能能控控制制、监监控控、通通信信联联网网等等多多方方面面的功能,它已变成了实际意义上的一种工业控制计算机。的功能,它已变成了实际意义上的一种工业控制计算机。于于是是,美美国国电电器器制制造造商商协协会会将将其其正正式式命命名名为为可可编编程程序序控控制制器器(Programmable Controll
4、er),),简称简称PC。由由于于它它与与个个人人计计算算机机(Personal computer)的的简简称称PC相相同同,所所以人们习惯上仍将其称为以人们习惯上仍将其称为PLC。PLC的起源的起源-231987年年2月,国际电工委员会月,国际电工委员会(IEC)对可编程控制器的定义是:对可编程控制器的定义是:可可编编程程控控制制器器是是一一种种数数字字运运算算操操作作的的电电子子系系统统,是是专专为为在在工工业业环境下的应用而设计的。环境下的应用而设计的。它它采采用用一一类类可可编编程程序序的的存存储储器器,用用于于其其内内部部存存储储程程序序、执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、
5、定定时时、计计数数和和算算术术操操作作等等面面向向用用户户的的指指令令,并并通通过过数数字字式式或或模模拟拟式式输输入入/输输出出,控控制制各各种种类类型型的的机机械械或或生生产产过程。过程。可可编编程程序序控控制制器器及及其其有有关关外外部部设设备备,都都按按易易于于与与工工业业控控制制系系统统连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。连成一个整体、易于扩充功能的原则设计。PLC的定义的定义4PLC的基本结构的基本结构PLC是是以以微微处处理理器器为为基基础础,综综合合了了计计算算机机技技术术、自自动动控控制制技技术术和和通通信信技技术术而而发发展展起起来来的的一一种种新新型型、通通用用的的自自
6、动动控控制制装装置置。其其硬硬件件组成与微型计算机相似。组成与微型计算机相似。工工业业自自动动控控制制中中使使用用的的可可编编程程控控制制器器的的种种类类很很多多,不不同同类类型型的的产产品品各各有有特特点点,但但可可编编程程控控制制器器在在组组成成、工工作作原原理理及及编编程程方方法法等等许许多方面是基本相同的。多方面是基本相同的。5PLC控制系统示意图控制系统示意图6PLC的特点的特点 1.编程方法简单易学编程方法简单易学2.功能强,性能价格比高功能强,性能价格比高3.硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强4.可靠性高,抗干扰能力强可靠性高,抗干扰能力强5
7、.系统的设计、安装、调试工作量少系统的设计、安装、调试工作量少6.维修工作量小,维修方便维修工作量小,维修方便7.体积小,能耗低体积小,能耗低7PLC的工作原理的工作原理 扫描过程8扫描周期扫描周期 PLC在在RUN工工作作状状态态时时,执执行行一一次次扫扫描描过过程程所所需需的的时时间间称称为为扫描周期,典型值为扫描周期,典型值为1 100ms。9I/O的存取通过的存取通过I/O映像寄存器,而不是实际映像寄存器,而不是实际I/O,优点:,优点:1、程程序序执执行行阶阶段段输输入入固固定定,执执行行完完后后再再用用输输出出映映像像寄寄存存器器的的值更新输出点,使系统运行稳定;值更新输出点,使系
8、统运行稳定;2、用用户户程程序序读读写写I/O映映像像寄寄存存器器比比读读写写I/O点点快快得得多多,可可以以提提高高程序的执行速度。程序的执行速度。过程映像寄存器过程映像寄存器10立即立即I/O的处理的处理在程序执行的过程中使用立即在程序执行的过程中使用立即I/O指令可以直接存取指令可以直接存取I/O点。点。用用立立即即I/O指指令令读读输输入入点点时时,相相应应的的输输入入过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值未未被更新。被更新。用用立立即即I/O指指令令写写输输出出点点时时,相相应应的的输输出出过过程程映映像像寄寄存存器器的的值值被被更新。更新。11S7-1200 PLC(Programm
9、able Logic Controller)是是西西门门子子公公司司推推出的一款出的一款PLC,主要面向简单而高精度的自动化任务。,主要面向简单而高精度的自动化任务。S7-1200设设计计紧紧凑凑、组组态态灵灵活活且且具具有有功功能能强强大大的的指指令令集集,这这些些特特点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。点的组合使它成为控制各种应用的完美解决方案。CPU将将微微处处理理器器、集集成成电电源源、输输入入电电路路和和输输出出电电路路组组合合到到一一个个设设计紧凑的外壳中以形成功能强大的计紧凑的外壳中以形成功能强大的PLC。CPU根根据据用用户户程程序序逻逻辑辑监监视视输输入入并并更更改改
10、输输出出,用用户户程程序序可可以以包包含含布布尔尔逻逻辑辑、计计数数、定定时时、复复杂杂数数学学运运算算以以及及与与其其它它智智能能设设备备的的通通信。信。1.1 S7-1200 PLC 简介简介121.1 S7-1200 PLC 简介简介S7-1200 PLC在西门子在西门子PLC系列产品中的定位系列产品中的定位131.2 S7-1200 的硬件的硬件14电源接口电源接口可拆卸用户接线可拆卸用户接线连接器(保护盖连接器(保护盖下面)下面)板载板载 I/O 的状态的状态LEDPROFINET 连接器(连接器(CPU 的底部)的底部)1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模块模块指示指示C
11、PU运行状态运行状态的的LED151.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模块技术规范模块技术规范特性CPU1211CCPU1212CCPU1214C本机数字量I/O本机模拟量输入点6I/4O28I/6O214I/10O2脉冲捕获输入点数6814扩展模块个数-28上升沿/下降沿中断点数6/68/812/12集成/可扩展的工作存储器集成/可扩展的装载存储器25KB/不可扩展1MB/24MB25KB/不可扩展1MB/24MB50KB/不可扩展2MB/24MB高速计数器点数/最高频率3点/100kHz3点/100kHz1点/30kHz3点/100kHz3点/30kHz高速脉冲输出点数/最高频率2
12、点/100kHz(DC/DC/DC型)操作员监控功能无有有传感器电源输出电流/mA300300400外形尺寸/mm90100759010075111007516CPU的共性:的共性:集集成成的的24V传传感感器器/负负载载电电源源可可供供传传感感器器和和编编码码器器使使用用,也也可可以以用做输入回路的电源。用做输入回路的电源。集成的集成的2点模拟量输入点模拟量输入(0 10V),输入电阻,输入电阻100k,10位分辨率。位分辨率。2点点脉脉冲冲列列输输出出(PTO)或或脉脉宽宽调调制制(PWM)输输出出,最最高高频频率率为为100kHz。有有16个参数自整定的个参数自整定的PID控制器。控制器
13、。4个时间延迟与循环中断,分辨率为个时间延迟与循环中断,分辨率为1ms。可可以以扩扩展展3块块通通信信模模块块和和一一块块信信号号板板,CPU可可以以用用信信号号板板扩扩展展一路模拟量输出或高速数字量输入一路模拟量输出或高速数字量输入/输出。输出。1.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模块技术规范模块技术规范171.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU模块技术规范模块技术规范版本版本电源电压电源电压DI输入电压输入电压DO输出电压输出电压DO输出电流输出电流DC/DC/DCDC 24VDC 24VDC 24V0.5A,MOSFETDC/DC/RelayDC 24VDC 24VDC 5
14、 30VAC 5 250V2A,DC30W/AC200WAC/DC/Relay AC 85 264V DC 24VDC 5 30VAC 5 250V2A,DC30W/AC200WCPU的的3种版本:种版本:181.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C AC/DC/Relay的外部接线图的外部接线图191.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C DC/DC/DC的外部接线图的外部接线图201.2 S7-1200 的硬件的硬件 CPU1214C DC/DC/Relay的外部接线图的外部接线图211.2 S7-1200 的硬件的硬件信号板信号板SB(signal board
15、)通过信号板可以给 CPU 增加 I/O。SB 连接在 CPU 的前端。l 具有 4 个数字量 I/O(2 x DC 输入和 2 x DC 输出)的 SB l 具有 1 路模拟量输出的 SB 221.2 S7-1200 的硬件的硬件信号板信号板SB 1221接线图接线图231.2 S7-1200 的硬件的硬件信号板信号板SB 1222接线图接线图241.2 S7-1200 的硬件的硬件信号板信号板SB 1223接线图接线图251.2 S7-1200 的硬件的硬件信号板信号板SB 1232 1x模拟量输出接线图261.2 S7-1200 的硬件的硬件信号模块信号模块 SM(signal modu
16、le)可以使用信号模块给 CPU 增加附加功能。信号模块连接在 CPU 右侧。271.2 S7-1200 的硬件的硬件数字量数字量I/O可可以以选选用用8点点、16点点和和32点点的的数数字字量量输输入入/输输出出模模块块,来来满满足足不不同的控制需要。同的控制需要。281.2 S7-1200 的硬件的硬件模拟量模拟量I/O在在工工业业控控制制中中,某某些些输输入入量量(温温度度、压压力力、流流量量、转转速速等等)是是模模拟拟量量,某某些些执执行行机机构构(例例如如电电动动调调节节阀阀和和变变频频器器等等)要要求求PLC输输出模拟量信号,而出模拟量信号,而PLC的的CPU只能处理数字量。只能处
17、理数字量。模拟量模拟量I/O模块的任务就是实现模块的任务就是实现A/D和和D/A。模模拟拟量量首首先先被被传传感感器器和和变变送送器器转转换换为为标标准准量量程程的的电电压压或或电电流流,例例如如4 20mA,1 5V,0 10V,PLC用用模模拟拟量量输输入入模模块块的的A/D转转换换器器将将它它们们转转换换成成数数字字量量。带带正正负负号号的的电电流流或或电电压压在在A/D转转换换后后用二进制补码来表示。用二进制补码来表示。模模拟拟量量输输出出模模块块的的D/A转转换换器器将将PLC中中的的数数字字量量转转换换为为模模拟拟电电压压或电流,再去控制执行机构。或电流,再去控制执行机构。A/D和
18、和D/A的的二二进进制制位位数数反反映映了了它它们们的的分分辨辨率率,位位数数越越多多,分分辨辨率越高。率越高。291.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集成的PROFINET接口接口 1/3实实时时工工业业以以太太网网是是现现场场总总线线发发展展的的趋趋势势,PROFINET是是基基于于工工业业以以太太网网的的现现场场总总线线,是是开开放放式式的的工工业业以以太太网网标标准准,它它使使工工业业以以太太网的应用扩展到了控制网络最底层的现场设备。网的应用扩展到了控制网络最底层的现场设备。S7-1200与编程计算机的通信与编程计算机的通信301.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集成的PR
19、OFINET接口接口 2/3S7-1200与精简系列面板的通信与精简系列面板的通信311.2 S7-1200 的硬件的硬件集成的集成的PROFINET接口接口 3/3利用工业以太网交换机利用工业以太网交换机CSM 1277 进行多设备的连接进行多设备的连接321.2 S7-1200 的硬件的硬件通信模块通信模块(Communication module)1/2有两种通信模块:有两种通信模块:CM1241 RS232 和和CM1241 RS485 l CPU 最多支持最多支持 3 个通信模块个通信模块 l 各各 CM 连接在连接在 CPU 的左侧(或连接到另一的左侧(或连接到另一 CM 的左侧)
20、的左侧)331.2 S7-1200 的硬件的硬件通信模块通信模块(Communication module)2/2在编程接口模式下在编程接口模式下利用利用 CM1241 进行进行点对点连接点对点连接34SIMATIC STEP 7 Basic 是是西西门门子子公公司司开开发发的的高高集集成成度度工工程程组组态态系统,包括面向任务的系统,包括面向任务的HMI智能组态软件智能组态软件SIMATIC Wincc Basic。上上述述两两个个软软件件集集成成在在一一起起,也也称称为为TIA(Totally Integrated Automation,全全集集成成自自动动化化)Portal,它它提提供供
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- S7 1200 _PLC 硬件 组态 解析
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