西门子PLC开发笔记(一):PLC介绍,西门子S1200系列接线、编程、下载和仿真

西门子PLC开发笔记(一):PLC介绍,西门子S1200系列接线、编程、下载和仿真

前言

西门西PLC、台达触摸屏、法兰克机床等等多年以前玩得比较多,改造机床、维修机床、给机床编程等等,没事还能扯个零件啥的,之前也没总结过,有时间就重新整理下。
本章后面以西门1200实物为例,下载一个基本程序。
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案例分享:Qt西门子PLC通讯调试和模拟工具(包含PLC上位机通讯,PLC服务器)

 

PLC

玩得比较多的就是西门PLC,单个模块就是3K起,一个24V电源也是3K,不是土豪真心玩不起。国产机床用的比较多的就是三菱PLC、台达触摸屏这些,技术过硬,主要也是便宜点,兼容性也强。

PLC的发展历程

在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。

PLC的构成

从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。

CPU的构成

CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。

I/O模块

PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
常用的I/O分类如下:

  • 开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
  • 模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
    除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
    按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。

电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。

底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。

PLC系统的其它设备

编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。
人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。

PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出”网络就是控制器”的观点说法。
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPI)的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。

 

硬件设备

西门子电源(220VAC转24VDC)

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西门子S1200

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接线

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L与N就无所谓,220VAC正负无所谓。
PLC下有网口,接入到PC机局域网内。

 

S7-1200PLC编程软件

下载安装软件

编程电脑用普通的网线即可。
安装的是:
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Step7是必选的,其他看着吧,去掉wincc,这是触摸屏组态的,笔者只是需要连接和编程PLC。

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时间会突然小于1分钟,提示重启,弄了好多次,发现不是正常重启,要删除注册表项:

计算机\HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager

以上项的PendingFileRemameOpeaations键值(注意:是重启后,立马打开注册表,安装程序运行的时候回自己建立,所以一直刷注册表,等出现了该项,就立马删除!!!),通过以上操作,就真正开始安装了。
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安装完成后,如下图:
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设备连接

西门子PLC下面有2个网口,将网口连接到PC机同一网段即可。
经过后面论证,2个网口插哪一个都是一样的,可能是西门子为了接设备方便,多机串联,省路由器。

开始运行查找设备

(注意:双网口,插左边的网口扫描)
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(注意:双网口,插右边的网口扫描)
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查看设备并连接设备

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点击后发现,PLC没有设置自己的地址,反倒是把上位机PC的ip地址添加了PLC网段的了(此时,PC以太网设置上面还是显示自动获取),如下图:
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S7-1200项目测试编程

新建项目

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添加设备

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编程

添加DB块

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下载到设备

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(注意:开始下载失败,是因为组态部件问题,需要清空组态,不然显示组态少了部件,无法正常运行,且error灯一直闪)

 

S7-PLC仿真软件

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安装完成后如下图,必选现状STEP 7 V15.
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接下来,读者可以自己创仿真项目了。

 

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