西門子PLC開發筆記（一）：PLC介紹，西門子S1200系列接線、編程、下載和仿真

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其餘（編程相關）

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前言

  西門西PLC、臺達觸摸屏、法蘭克機牀等等多年之前玩得比較多，改造機牀、維修機牀、給機牀編程等等，沒事還能扯個零件啥的，以前也沒總結過，有時間就從新整理下。
  本章後面以西門1200實物爲例，下載一個基本程序。
  

相關博客

  《案例分享：Qt西門子PLC通信調試和模擬工具(包含PLC上位機通信，PLC服務器)》

PLC

  玩得比較多的就是西門PLC，單個模塊就是3K起，一個24V電源也是3K，不是土豪真心玩不起。國產機牀用的比較多的就是三菱PLC、臺達觸摸屏這些，技術過硬，主要也是便宜點，兼容性也強。

PLC的發展歷程

  在工業生產過程當中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動做，並按照邏輯關係進行連鎖保護動做的控制，及大量離散量的數據採集。傳統上，這些功能是經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集成電路和電子技術的控制裝置，首次採用程序化的手段應用於電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。
  我的計算機（簡稱PC）發展起來後，爲了方便，也爲了反映可編程控制器的功能特色，可編程序控制器定名爲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，年增加率一直保持爲30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力獲得大幅度提升，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具備通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特色。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的未來，是沒法取代的。

PLC的構成

  從結構上分，PLC分爲固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的總體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊能夠按照必定規則組合配置。

CPU的構成

  CPU是PLC的核心，起神經中樞的做用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收並存貯用戶程序和數據，用掃描的方式採集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，並存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工做狀態和編程過程當中的語法錯誤等。進入運行後，從用戶程序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信號，去指揮有關的控制電路。
  CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯繫的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用於存儲程序及數據，是PLC不可缺乏的組成單元。
  在使用者看來，沒必要要詳細分析CPU的內部電路，但對各部分的工做機制仍是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工做，由它讀取指令、解釋指令及執行指令。但工做節奏由震盪信號控制。運算器用於進行數字或邏輯運算，在控制器指揮下工做。寄存器參與運算，並存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工做。
  CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定着PLC的工做速度，IO數量及軟件容量等，所以限制着控制規模。

I/O模塊

  PLC與電氣迴路的接口，是經過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分爲開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。
經常使用的I/O分類以下：

• 開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。
• 模擬量：按信號類型分，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模塊，如熱電阻、熱電偶、脈衝等模塊。
按I/O點數肯定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，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。

電源模塊

  PLC電源用於爲PLC各模塊的集成電路提供工做電源。同時，有的還爲輸入電路提供24V的工做電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（經常使用的爲24VDC）。

底板或機架

  大多數模塊式PLC使用底板或機架，其做用是：電氣上，實現各模塊間的聯繫，使CPU能訪問底板上的全部模塊，機械上，實現各模塊間的鏈接，使各模塊構成一個總體。

PLC系統的其它設備

  編程設備：編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺乏的器件，用於編程、對系統做一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工做情況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC通常有手持型編程器，目前通常由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是咱們系統的上位機。
  人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操做員終端應用愈來愈普遍，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面很是普及。

PLC的通訊聯網

  依靠先進的工業網絡技術能夠迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。所以，網絡在自動化系統集成工程中的重要性愈來愈顯著，甚至有人提出"網絡就是控制器"的觀點說法。
  PLC具備通訊聯網的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計算機以及其餘智能設備之間可以交換信息，造成一個統一的總體，實現分散集中控制。多數PLC具備RS-232接口，還有一些內置有支持各自通訊協議的接口。PLC的通訊如今主要採用經過多點接口（MPI）的數據通信、PROFIBUS 或工業以太網進行聯網。

硬件設備

西門子電源（220VAC轉24VDC）

  

西門子S1200

  

接線

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

S7-1200PLC編程軟件

下載安裝軟件

  編程電腦用普通的網線便可。
  安裝的是：
  
  Step7是必選的，其餘看着吧，去掉wincc，這是觸摸屏組態的，筆者只是須要鏈接和編程PLC。

  
  時間會忽然小於1分鐘，提示重啓，弄了好屢次，發現不是正常重啓，要刪除註冊表項：

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

  以上項的PendingFileRemameOpeaations鍵值（注意：是重啓後，立馬打開註冊表，安裝程序運行的時候回本身創建，因此一直刷註冊表，等出現了該項，就立馬刪除！！！），經過以上操做，就真正開始安裝了。
  
  安裝完成後，以下圖：
  

設備鏈接

  西門子PLC下面有2個網口，將網口鏈接到PC機同一網段便可。
  通過後面論證，2個網口插哪個都是同樣的，多是西門子爲了接設備方便，多機串聯，省路由器。

開始運行查找設備

  (注意：雙網口，插左邊的網口掃描）
  
  (注意：雙網口，插右邊的網口掃描）
  

查看設備並鏈接設備

  
  
  點擊後發現，PLC沒有設置本身的地址，反卻是把上位機PC的ip地址添加了PLC網段的了(此時，PC以太網設置上面仍是顯示自動獲取），以下圖：
  
  

S7-1200項目測試編程

新建項目

  
  
  

添加設備

  
  
  
  

編程

添加DB塊

下載到設備

  
  (注意：開始下載失敗，是由於組態部件問題，須要清空組態，否則顯示組態少了部件，沒法正常運行，且error燈一直閃）

S7-PLC仿真軟件

  

  
  

  安裝完成後以下圖，必選現狀STEP 7 V15.
  
  接下來，讀者能夠本身創仿真項目了。

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