西門(mén)子S7-1500 PLC技術(shù)及應(yīng)用 課件 第5、6章 S7-1500 PLC 的通信及其應(yīng)用、S7-1500 PLC的工藝指令應(yīng)用

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子教案《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》第5章

S7-1500PLC

的通信及應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

S7-1500PLC通信基礎(chǔ)5.1I-Device智能設(shè)備5.2S7-1500PLC與驅(qū)動(dòng)器的PROFINET通信

5.3S7-1500PLCMHI5.4《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映S7-1500PLC通信應(yīng)用

5.5

S7-1500PLC通信基礎(chǔ)5.1點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的通信主要發(fā)生在PLC與PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)之間?；诠に嚒?shí)時(shí)性以及安全的原因，一個(gè)中大型自動(dòng)化項(xiàng)目通常由若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的PLC組成，PLC之間往往需要傳遞一些聯(lián)鎖信號(hào)，同時(shí)HMI也需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制PLC的運(yùn)行并采集過(guò)程信號(hào)歸檔，這些都需要通過(guò)PLC的通信功能實(shí)現(xiàn)。在PLC與計(jì)算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)主要完成數(shù)據(jù)處理、修改參數(shù)、圖像顯示、打印報(bào)表、文字處理、系統(tǒng)管理、編制PLC程序、工作狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程診斷等任務(wù)。沒(méi)有PLC通信，就不可能完成諸如控制設(shè)備和整個(gè)生產(chǎn)線、監(jiān)視最新運(yùn)輸系統(tǒng)或管理配電等復(fù)雜任務(wù)。沒(méi)有強(qiáng)大的通信解決方案，企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也是不可能的。

《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.1.1通信與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

西門(mén)子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱SIMATICNET，它提供了各種開(kāi)放的、應(yīng)用于不同通信要求及安裝環(huán)境的通信系統(tǒng)。為滿足通信數(shù)據(jù)量及通信實(shí)時(shí)性的要求，SIMATICNET提供了四種不同的通信網(wǎng)絡(luò)，IndustrialEthernet（工業(yè)以太網(wǎng)）、PROFIBUS(ProcessFieldBus，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)）、InstabusEIB（EuropeanInstallationBus，電氣安裝總線）和AS-Interface（Actuator-Sensorinterface，執(zhí)行器﹣傳感器接口），對(duì)應(yīng)的通信數(shù)據(jù)量由大到小，實(shí)時(shí)性由弱到強(qiáng)。

（1）工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）

IndustrialEthernet是依據(jù)IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)建立的單元級(jí)和管理級(jí)的控制網(wǎng)絡(luò)，傳輸數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)終端的傳輸速率為100Mbit/s，主干網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可達(dá)1000Mbit/s?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映（2）現(xiàn)場(chǎng)總線（PROFIBUS）

PROFIBUS作為國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分（TYPEⅢ）和國(guó)家機(jī)械制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10308.3-2001，具有標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，以令牌方式進(jìn)行主-主或主-從通信。PROFIBUS可傳輸中等數(shù)據(jù)量，在通信協(xié)議中只有PROFIBUS-DP（主-從通信）具有實(shí)時(shí)性。（3）電氣安裝總線（InstabusEIB）

InstabusEIB應(yīng)用于樓宇自動(dòng)化，可以采集亮度進(jìn)行百葉窗控制、溫度測(cè)量及門(mén)控等操作，通過(guò)DP/EIB網(wǎng)關(guān)，可以將數(shù)據(jù)傳送到PLC或HMI中。（4）執(zhí)行器﹣傳感器接口（AS-Interface）

AS-Interface通過(guò)總線電纜連接底層的執(zhí)行器和傳感器，并將信號(hào)傳輸至控制器，傳輸數(shù)據(jù)量小，適合位信號(hào)的傳輸，每個(gè)從站通常最多帶有8個(gè)位信號(hào)，主站輪詢31個(gè)從站的時(shí)間固定為5ms，適合實(shí)時(shí)性的通信控制?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.1.2從PROFIBUS到PROFINET點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

西門(mén)子公司推出PROFINET，PROFINET以PROFIBUS和INTERBUS為基礎(chǔ)，將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層IT技術(shù)有機(jī)地融為一體，同時(shí)又完全保留了PROFIBUS現(xiàn)有的開(kāi)放性，它意味著目前全世界80%的總線應(yīng)用可以成功向下一代以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線自然過(guò)渡。PROFINET可以完全滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)性的要求，目前已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于各行業(yè)中。

每一個(gè)S7-1500CPU都集成了PROFINET接口，可以實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的一網(wǎng)到底，即從上到下都可以使用同一種網(wǎng)絡(luò)，便于網(wǎng)絡(luò)的安裝、調(diào)試和維護(hù)（一網(wǎng)到底不等于從上到下在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，建議控制網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)使用不同的子網(wǎng)，從而控制網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)）。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PROFINET和PROFIBUS的對(duì)比如下：1.PROFINET對(duì)比PROFIBUS的優(yōu)點(diǎn)（1）為了繼承PROFIBUS的使用方式，在TIA博途軟件配置上基本相同。（2）實(shí)時(shí)性強(qiáng)，站點(diǎn)最短更新時(shí)間可以達(dá)到250μs（基于2.2版本），并且各個(gè)站點(diǎn)的更新時(shí)間可以單獨(dú)設(shè)置。（3）一個(gè)控制器可以連接多達(dá)512個(gè)站點(diǎn)（例如S7-1518CPU)。（4）控制器可以同時(shí)作為I0控制器（相當(dāng)于PROFIBUS主站）和IO設(shè)備（相當(dāng)于PROFIBUS從站）。（5）基于以太網(wǎng)，支持靈活的拓?fù)?，如星型、?shù)型、環(huán)型和混合型等。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（6）可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。（7）集成Web功能，可以查看網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑\斷信息。（8）診斷方便。（9）通信數(shù)據(jù)量大。（10）沒(méi)有終端電阻的限制。2.PROFINET對(duì)比PROFIBUS的弱點(diǎn)及應(yīng)對(duì)方法（1）兩個(gè)相鄰站點(diǎn)不能超過(guò)100m，超過(guò)100m，則需要在2站點(diǎn)間加上一個(gè)交換機(jī)作為中繼器。如果距離較長(zhǎng)，考慮到成本可以使用光纖。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》技術(shù)指標(biāo)PROFIBUSPROFINET通信方式RS-485Ethernet（以太網(wǎng)）傳輸速率12Mb/s100Mb~1Gb/s用戶數(shù)據(jù)244Bytes1440Bytes地址空間126不受限制傳輸模式主/從生產(chǎn)者/消費(fèi)者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可能實(shí)現(xiàn)IEEE802.11，15.1運(yùn)動(dòng)軸數(shù)32>150表5-1為PROFINET與

PROFIBUS的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比（2）中間站點(diǎn)不能掉電，否則后面的網(wǎng)絡(luò)不能通信，使用環(huán)網(wǎng)可以解決這個(gè)問(wèn)題。（3）對(duì)于原有項(xiàng)目，如不想改動(dòng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，可以使用IE/PBlink網(wǎng)關(guān)進(jìn)行不同網(wǎng)絡(luò)間的轉(zhuǎn)換。

表5-1為PROFINET與

PROFIBUS的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.1.3S7-1500PLC支持的以太網(wǎng)通信服務(wù)

S7-1500PLC的各系列CPU具有集成的以太網(wǎng)接口（X1、X2、X3，最多三個(gè)接口）,通信模塊CM1542-1和通信處理器CP1543-1均可作為以太網(wǎng)通信的硬件接口，將以太網(wǎng)接口支持的通信服務(wù)可按實(shí)時(shí)通信和非實(shí)時(shí)通信進(jìn)行劃分，不同以太網(wǎng)接口支持的通信服務(wù)見(jiàn)表5-1。其中CPU1515、CPU1516、CPU1517帶有兩個(gè)以太網(wǎng)接口，CPU1518帶有三個(gè)太網(wǎng)接口，第二、第三個(gè)以太網(wǎng)接口主要為了安全的目的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的劃分，避免管理層網(wǎng)絡(luò)故障影響控制層網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

S7-1500PLC之間的非實(shí)時(shí)通信有兩種：OUC（OpenUserCommunication）和S7通信，實(shí)時(shí)通信只有PROFINETIO。表5-2中，I-Device是將CPU作為一個(gè)智能設(shè)備來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的。不同的通信服務(wù)適用不同的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。以太網(wǎng)接口實(shí)時(shí)通信非實(shí)時(shí)通信PROFINET

IO控制器I-DeviceOUCS7通信Web服務(wù)器CPU集成的接口X1√√√√√CPU集成的接口X2××√√√CPU集成的接口X3××√√√CM1542-1√×√√√CP1543-1××√√√表

5-2

不同以太網(wǎng)接口支持的通信服務(wù)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.

OUC

OUC（開(kāi)放式用戶通信）適用于S7-1500/300/400PLC之間、S7系列PLC與S5系列PLC之間及PLC與PC或第三方設(shè)備之間進(jìn)行通信。OUC有下列通信連接：（1）

ISOTransport：

支持第四層開(kāi)放的數(shù)據(jù)通信，主要用于

SIMATICS7-1500/300/400PLC與SIMATICS5系列PLC的工業(yè)以太網(wǎng)通信，使用MAC地址，不支持網(wǎng)絡(luò)路由，基于面向消息的數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送的長(zhǎng)度可以是動(dòng)態(tài)的，接收區(qū)必須大于發(fā)送區(qū)，最大通信字節(jié)數(shù)為64KB。

（2）

ISO-on-TCP：應(yīng)用RFC1006通信協(xié)議將ISO映射到TCP協(xié)議上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由，最大通信字節(jié)數(shù)為64KB。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）TCP/IP：支持TCP/IP協(xié)議開(kāi)放的數(shù)據(jù)通信，用于連接SIMATICS7系列PLC、計(jì)算機(jī)及非西門(mén)子設(shè)備，最大通信字節(jié)數(shù)為64KB。（4）UDP：支持簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)無(wú)須確認(rèn)，最大通信字節(jié)數(shù)為1472B。不同接口支持OUC通信連接的類型見(jiàn)表5-3所示。接口類型連接類型ISOISO-on-TCPTCP/IPUDPCPU集成的接口X1×√√√CPU集成的接口X2×√√√CPU集成的接口X3×√√√CM1542-1×√√√CP1543-1√√√√表5-3

SIMATICS7-1500系統(tǒng)以太網(wǎng)接口支持OUC通信連接的類型點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》2.S7通信適用于S7-1500/1200/300/400PLC之間及其與觸摸屏、計(jì)算機(jī)和編程器之間的通信。早期S7通信主要用于S7-400PLC之間的通信，由于通信連接資源的限制，推薦使用S5兼容通信，也就是OUC。隨著通信資源的大幅增加和PN接口的支持，S7通信在S7-1500/1200/300/400PLC之間的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。S7-1500PLC的所有以太網(wǎng)接口都支持S7通信。S7通信使用ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)模型的第七層通信協(xié)議，可以直接在用戶程序中發(fā)送和接收狀態(tài)信息。S7-1500PLC的S7通信有三組通信函數(shù)，分別是PUT/GET、USEND/URCV和BSENDBRCV。這些通信函數(shù)適用于不同的應(yīng)用中。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（1）PUT/GET：可以用于單方編程，一個(gè)PLC作為服務(wù)器，另一個(gè)PLC作為客戶端，客戶端可以對(duì)服務(wù)器進(jìn)行讀／寫(xiě)操作，在服務(wù)器側(cè)不需要編寫(xiě)通信程序。（2）USEND/URCV：用于雙方編程的通信方式，一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)，通信方式為異步方式。（3）BSEND/BRCV：用于雙方編程的通信方式，一方發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)，通信方式為同步方式，發(fā)送方將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收方的接收緩沖區(qū)，接收方調(diào)用接收函數(shù)，將數(shù)據(jù)復(fù)制到已經(jīng)組態(tài)的接收區(qū)才認(rèn)為發(fā)送成功。BSEND/BRCV可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)量通信，最大可以達(dá)到64KB。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》3.PROFINETIOPROFINETIO主要用于模塊化、分布式的控制，通過(guò)以太網(wǎng)直接連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（IODevices)。PROFINETIO通信采用全雙工點(diǎn)到點(diǎn)方式，一個(gè)IO控制器（IOController）最多可以與512個(gè)IO設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)通信，按設(shè)定的更新時(shí)間，雙方對(duì)等發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)IO設(shè)備的被控對(duì)象只能被一個(gè)IO控制器控制。在共享IO設(shè)備模式下，一個(gè)IO站點(diǎn)上不同的I/O模塊，甚至同一個(gè)I/O模塊的通道都可以最多被4個(gè)IO控制器共享，但是輸出模塊只被一個(gè)IO控制器控制，其他IO控制器可以共享信號(hào)狀態(tài)信息。由于訪問(wèn)機(jī)制為點(diǎn)到點(diǎn)方式，因此S7-1500PLC集成的以太網(wǎng)接口既可以作為IO控制器連接現(xiàn)場(chǎng)IO設(shè)備，又可同時(shí)作為IO設(shè)備被上一級(jí)IO控制器控制（對(duì)于一個(gè)IO控制器而言只是多連接了一個(gè)站點(diǎn)），此功能被稱為智能設(shè)備（I-Device）功能。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》PROFINET與PROFIBUS的通信方式相似，見(jiàn)表5-4。表5-4

PROFINET與PROFIBUS通信方式PROFINETPROFIBUS解釋IOsystemDPmastersystem網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)IO控制器DP主站控制器與DP主站IOsupervisorPG/PC2類主站調(diào)試與診斷工業(yè)以太網(wǎng)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)HMIHMI監(jiān)控與操作IO設(shè)備DP從站分布的現(xiàn)場(chǎng)部件被分配到IO控制器PROFINETIO具有下列特點(diǎn)：（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（IO-Devices）通過(guò)GSD文件的方式集成到博途中，GSD文件以XML格式存在。（2）為了保護(hù)原有投資，PROFINETIO控制器可以通過(guò)IE/PBLINK連接PROFIBUS-DP從站。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》PROFINETIO提供三種執(zhí)行水平：（1）非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸（NRT）：用于項(xiàng)目的監(jiān)控和非實(shí)時(shí)要求的數(shù)據(jù)傳輸，例如項(xiàng)目的診斷，典型通信時(shí)間大約為100ms。（2）實(shí)時(shí)通信（RT）：用于要求實(shí)時(shí)通信的過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)和優(yōu)化數(shù)據(jù)堆棧（ISO/OSI模型的第一層和第二層），使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)元件可以執(zhí)行高性能的數(shù)據(jù)傳輸，典型通信時(shí)間為1~10ms。（3）等時(shí)實(shí)時(shí)（IRT）：等時(shí)實(shí)時(shí)可確保數(shù)據(jù)在相等的時(shí)間間隔內(nèi)傳輸，例如多軸同步操作。普通交換機(jī)不支持等時(shí)實(shí)時(shí)通信。等時(shí)實(shí)時(shí)的典型通信時(shí)間為0.25~1ms，每次傳輸?shù)臅r(shí)間偏差小于1μs。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》支持IRT的交換機(jī)數(shù)據(jù)通道分為標(biāo)準(zhǔn)通道和IRT通道。標(biāo)準(zhǔn)通道用于NRT和RT的數(shù)據(jù)通信。IRT通道專用于IRT的數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)上的其他通信不會(huì)影響IRT過(guò)程數(shù)據(jù)的通信。PROFINETIO實(shí)時(shí)通信的OSI/ISO模型如圖5-1所示。圖5-1

PROFINETIO實(shí)時(shí)通信的OSI/ISO模型IT服務(wù)PROFINET應(yīng)用HTTPSNMPDHCP組態(tài)、診斷及HDMI訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)TCP/UDP

實(shí)時(shí)

IP以太網(wǎng)RTIRT實(shí)時(shí)性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.1.4S7-1500PLCPROFINET設(shè)備名稱

IO控制器對(duì)IO設(shè)備進(jìn)行尋址前，IO設(shè)備必須有一個(gè)設(shè)備名稱。對(duì)于PROFINET設(shè)備，其名稱比復(fù)雜的IP地址更容易管理。

IO控制器和IO設(shè)備都具有設(shè)備名稱，如圖5-2所示，激活“自動(dòng)生成PROFINET設(shè)備名稱”選項(xiàng)時(shí)，將自動(dòng)從設(shè)備（CPU、CP、IM）組態(tài)的名稱中獲取設(shè)備名稱。圖5-2

激活“自動(dòng)生成PROFINET設(shè)備名稱”選項(xiàng)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PROFINET設(shè)備名稱包含設(shè)備名稱（例如CPU)、接口名稱（僅帶有多個(gè)PROFINET接口時(shí)）及IO系統(tǒng)的名稱。

可以通過(guò)在模塊的常規(guī)屬性中修改相應(yīng)的CPU、CP或IM名稱，間接修改PROFINET設(shè)備名稱。例如，PROFINET設(shè)備名稱顯示在可訪問(wèn)設(shè)備的列表中，如果要單獨(dú)設(shè)置PROFINET設(shè)備名稱而不使用模塊名稱，則需禁用"自動(dòng)生成PROFINET設(shè)備名稱"選項(xiàng)。在PROFINET設(shè)備名稱中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)"轉(zhuǎn)換名稱"，該名稱是實(shí)際裝載到設(shè)備上的設(shè)備名稱。

只有當(dāng)PROFINET設(shè)備名稱不符合IEC61158-6-10規(guī)則時(shí)才會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，不能直接修改。I-Device智能設(shè)備5.2《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

通過(guò)電動(dòng)機(jī)啟?？刂瓢咐姆治雠c實(shí)施說(shuō)明在同一項(xiàng)目中I-Device功能的實(shí)現(xiàn)。電機(jī)啟停控制案例：S7-1500PLC的CPU1511-1PN與S7-1200PLC的CPU1214CAC/DC/RLY通過(guò)PROFINET通信。其中CPU1214C作為I-Device智能設(shè)備與CPU1511-1PN進(jìn)行通信。功能要求：

（1）S7-1500PLC：共有兩臺(tái)電機(jī)、兩個(gè)按鈕，其中SB1為啟動(dòng)按鈕、SB2為停止按鈕，均為常開(kāi)型按鈕。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，電機(jī)1立即啟動(dòng)，電機(jī)2延時(shí)5s后啟動(dòng)。當(dāng)按下停止按鈕后，兩臺(tái)電機(jī)均停止。將兩臺(tái)電機(jī)的狀態(tài)字節(jié)傳輸?shù)絊7-1200PLC中，同時(shí)輸出由S7-1200PLC傳輸過(guò)來(lái)的選擇開(kāi)關(guān)的狀態(tài)值。

（2）S7-1200PLC：把S7-1500PLC傳輸過(guò)來(lái)的狀態(tài)字節(jié)在Q0.0~Q0.7上顯示，將本機(jī)選擇開(kāi)關(guān)I0.0的位狀態(tài)值送入S7-1500PLC。

《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.2.1在相同項(xiàng)目中配置I-Device點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

項(xiàng)目實(shí)施具體過(guò)程如下：

（1）創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，插入CPU1511-1PN作為IO控制器，CPU1214C作為I-Device智能設(shè)備，如圖5-3所示。

確保兩個(gè)CPU的以太網(wǎng)接口在同一頻段，單擊PLC_2的“屬性”，在“操作模式”選項(xiàng)中使能“IO設(shè)備”，并將其分配給IO控制器，如圖5-4所示（注意：CPU1214C早期型號(hào)不具有該功能，應(yīng)選新型模塊），在“傳輸區(qū)域”選項(xiàng)中可以更改地址和傳輸區(qū)方向箭頭。

指定IO控制器后，在“操作模式”選項(xiàng)中出現(xiàn)“智能設(shè)備通信”欄，單擊可配置通信傳輸區(qū)，雙擊“新增”，可增加一個(gè)傳輸區(qū)，并在其中定義通信雙方的通信地址區(qū)：使用Q區(qū)作為數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)；使用I區(qū)作為數(shù)據(jù)接收區(qū)，單擊箭頭可以更改數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?。圖5-5為創(chuàng)建的兩個(gè)傳輸區(qū)，通信長(zhǎng)度都是1個(gè)字節(jié)?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映圖5-3

創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目圖5-4設(shè)置操作模式指定IO控制器設(shè)定雙向傳輸區(qū)使能“IO設(shè)備”《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映圖5-6IO控制器的地址總覽單擊可更改傳輸方向圖5-5設(shè)置操作模式創(chuàng)建的兩個(gè)傳輸區(qū)（2）圖5-6為IO控制器的地址總覽。將配置數(shù)據(jù)分別下載到兩個(gè)CPU中，他們之間的PROFINET通信將自動(dòng)建立。其中，IO控制器（CPU1511-1PN）使用QB20發(fā)送數(shù)據(jù)到I-Device（CPU1214C）的IB2；I-Device使用QB2發(fā)送數(shù)據(jù)到IO控制器IB5。本實(shí)例中，CPU1214C即作為上一級(jí)IO控制器的IO設(shè)備，同時(shí)有作為下一級(jí)IO設(shè)備的IO控制器，使用非常靈活和方便?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映（3）對(duì)兩個(gè)PLC分別編程，通信部分不用編程，這也是I-Device的優(yōu)點(diǎn)。圖5-7是CPU1511-1PN的主程序。程序段1和程序段2是電機(jī)1的啟動(dòng)和停止控制。程序段3是電機(jī)啟動(dòng)后，延時(shí)定時(shí)器TON5s后動(dòng)作。程序段4是輸出QB0字節(jié)值到I-Device的IB2中。程序段5是從I5.0中接收I-Device發(fā)送的位信號(hào)。圖5-8是CPU1214C的主程序。程序段1從IB2中接收IO控制器的字節(jié)信號(hào)并輸出到QB0。.程序段2將選擇開(kāi)關(guān)I0.0狀態(tài)值送到IO控制器的I5.0中?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映圖5-7

CPU1511-1PN的主程序圖5-8

CPU1214C的主程序點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.2.2在不同項(xiàng)目中配置I-Device

在上述電動(dòng)機(jī)啟?？刂瓢咐幕A(chǔ)上增加一個(gè)要求，即兩個(gè)PLC的文件必須配置在不同的項(xiàng)目中。項(xiàng)目實(shí)施具體過(guò)程如下：

（1）創(chuàng)建另一個(gè)新項(xiàng)目，插入CPU1511-1PN作為IO控制器，CPU1214C作為I-Device智能設(shè)備，如圖5-9所示。圖中CPU1214C與CPU1511-1PN未進(jìn)行通信鏈接。圖5-9

創(chuàng)建另一個(gè)新項(xiàng)目點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

在項(xiàng)目樹(shù)中選擇“PLC

2”→“組態(tài)”選項(xiàng)，在PLC2的屬性界面中的“以太網(wǎng)地址”選項(xiàng)中使能“在設(shè)備中直接設(shè)定IP地址”，勾選“在設(shè)備中直接設(shè)定PROFINET設(shè)備名稱”選項(xiàng)。圖5-10設(shè)置IP地址點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

在PLC2的屬性界面中的“操作模式”選項(xiàng)中使能“IO設(shè)備”，在“已分配的IO控制器”選項(xiàng)中選擇“未分配”，在“傳輸區(qū)域”中定義通信雙方的通信地址區(qū)，如圖5-11所示。其中，“IO控制器中的地址”欄為空白，不可添加具體地址。圖5-11設(shè)置操作模式點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

創(chuàng)建傳輸區(qū)后，在項(xiàng)目樹(shù)中選擇“PLC

2”，點(diǎn)擊工具欄中的“編譯”按鈕對(duì)PLC

2的硬件配置進(jìn)行編譯，如圖5-12所示。只有正確地編譯該硬件配置，系統(tǒng)才能生成可下載的該常規(guī)站描述文件（GSD），編譯結(jié)果如圖5-13所示，其中警告錯(cuò)誤可忽略。圖5-13硬件配置編譯結(jié)果圖5-12硬件配置編譯過(guò)程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

正確完成上述操作后，在PLC2的“智能設(shè)備通信”選項(xiàng)的最后部分可以查看“導(dǎo)出常規(guī)站描述文件（GSD）”欄，如圖5-14所示，單擊“導(dǎo)出”按鈕，生成一個(gè)GSD文件，文件中包含用于IO通信的配置信息，如圖5-15所示。圖5-15GSD文件描述圖5-14“導(dǎo)出常規(guī)站描述文件（GSD）”欄GSD文件全稱GeneralStationDescription（通用站描述文件）。PROFIBUS總線的GSD文件和PROFINET實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的GSD文件描述方式不同，PROFINET的GSD文件采用XML語(yǔ)言描述，后綴名為xml。按照約定，PROFINETI/O設(shè)備的GSD文件文件名以“GSDML”開(kāi)頭。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）創(chuàng)建另一個(gè)新項(xiàng)目用于IO控制器，插入CPU1511-1PN，設(shè)置以太網(wǎng)接口的IP地址，使其與IO設(shè)備處于相同的網(wǎng)段，導(dǎo)入GSD文件，安裝GSD文件的相關(guān)內(nèi)容，如圖5-16所示。安裝過(guò)程如圖5-17所示。圖5-16

選擇導(dǎo)入GSD文件圖5-17

GSD文件安裝過(guò)程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

打開(kāi)右邊的硬件目錄，如圖5-18所示，選擇“Otherfielddevice（其他以太網(wǎng)設(shè)備）”→“PROFINETIO”→“PLCs&CPs”→“SIEMENSAG”→“CPU1214CAC/DC/Rly”→“PLC_2”，將安裝的I-Device站點(diǎn)PLC_2拖放到網(wǎng)路視圖中，并連接PROFINETIO端口。圖5-18將安裝的I-Device站點(diǎn)PLC_2拖放到網(wǎng)路視圖中點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

當(dāng)IO控制器與IO設(shè)備的端口相連接后，在設(shè)備視圖中可以看到I-Device的數(shù)據(jù)傳輸區(qū)，如圖5-19所示。由于I-Device的設(shè)備名稱不能自動(dòng)分配，所以配置后的IO設(shè)備名稱必須與（1）中創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)定義的設(shè)備名稱相同。

（3）連機(jī)調(diào)試。將配置數(shù)據(jù)分別下載到對(duì)應(yīng)的CPU，它們之間的PROFINETIO通信將自動(dòng)建立。一旦有一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，則故障紅色標(biāo)注就會(huì)出現(xiàn)，并在“診斷緩沖區(qū)”出現(xiàn)“硬件組件的用戶數(shù)據(jù)錯(cuò)誤”提示。圖5-19

I-Device的數(shù)據(jù)傳輸區(qū)

S7-1500PLC與驅(qū)動(dòng)器的PROFINET通信5.3《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.3.1G120變頻器的速度控制

通過(guò)S7-1500PLC的PROFINET控制G120變頻器實(shí)現(xiàn)速度控制案例的分析與實(shí)施，說(shuō)明項(xiàng)目中變頻控制功能的實(shí)現(xiàn)。速度控制案例：S7-1500PLC的CPU1511-1PN經(jīng)由PROFINET控制G120變頻器實(shí)現(xiàn)變頻速度控制。項(xiàng)目實(shí)施具體過(guò)程如下：

（1）在西門(mén)子官網(wǎng)中下載到G120變頻器的GSD文件，并導(dǎo)入博圖，如圖5-20所示。在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加G120變頻器（本案例選用SINAMICSG120CU250S-2PNVectorV4.7），如圖5-21所示。連接網(wǎng)絡(luò)如圖5-22所示。G120變頻器的常規(guī)設(shè)置如圖5-23所示。G120變頻器的IP地址及PROFINET設(shè)備名稱設(shè)置如圖5-24所示?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-20

導(dǎo)入G120的GSD文件圖5-21添加G120模塊圖5-22

連接PROFINETIO端口圖5-23

G120常規(guī)選項(xiàng)《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

G120變頻器概覽如圖5-25所示。在眾多報(bào)文協(xié)議中選擇“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，PZD2/2”，如圖5-26所示。G120變頻器完成組態(tài)以后，其I/O地址就是IB4~IB7和QB4~Q7B，根據(jù)如圖5-27所示的G120標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文，控制字1對(duì)應(yīng)的地址為QW4，狀態(tài)字1對(duì)應(yīng)的地址為IW4，轉(zhuǎn)速設(shè)定值（16位）對(duì)應(yīng)的地址為QW6，轉(zhuǎn)速實(shí)際值（16位）對(duì)應(yīng)的地址為IW6。圖5-24

項(xiàng)置G120變頻器的IP地址及PROFINET設(shè)備名稱《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-25

SINAMICCU250S-2PNVectorV4.7圖5-26

添加“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，PZD-2/2”圖5-27

G120標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文格式《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）選擇“庫(kù)”如圖5-28所示。之前應(yīng)該打開(kāi)全局庫(kù)，從西門(mén)子官網(wǎng)上，下載下來(lái)的全局庫(kù)是一個(gè)壓縮包，壓縮包里是一個(gè)“已壓縮的庫(kù)文件”，文件類型后綴是.zal。因此，打開(kāi)全局庫(kù)時(shí)文件類型應(yīng)選擇“已壓縮的庫(kù)”，自然就可以打開(kāi)了。

在主程序OB1中將DriverLib_S7_1200_1500中的SINA_SPEED（FB285）功能塊拖到編程網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)為是FB，所以需要調(diào)用DB，如圖5-29所示。圖5-28

拖入SINA_SPEED指令圖5-29

調(diào)用SINA_SPEED_DB點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

圖5-30為SINA_SPEED（FB285）功能塊，SINA_SPEED（FB285）功能塊的主要參數(shù)說(shuō)明如下：EnableAxis：Bool型，電動(dòng)機(jī)使能，為1時(shí)運(yùn)行。AckError：Bool型，錯(cuò)誤復(fù)位。SpeedSp：Real型，變頻器的速度。RefSpeed：Real型，變頻器的參考速度，是一個(gè)基準(zhǔn)值，也就是設(shè)置了一個(gè)最快的速度參考值。如果RefSpeed設(shè)置為1500，SpeedSp設(shè)置為1500，就是50HZ的頻率，RefSpeed設(shè)置為1000，SpeedSp設(shè)置為1000，也是50HZ的頻率。ConfigAxis：Word型，是一個(gè)配置參數(shù)，有一些參數(shù)主要用來(lái)控制正/反轉(zhuǎn)，一般16#003F為正轉(zhuǎn)，16#0C7F為反轉(zhuǎn)。ConfigAxis每一位的控制說(shuō)明見(jiàn)表5-5。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》位序號(hào)默認(rèn)值含義位01OFF2停機(jī)方式位11OFF3停機(jī)方式位21驅(qū)動(dòng)使能位31使能/禁止斜坡函數(shù)發(fā)生器使能位41繼續(xù)/凍結(jié)斜坡函數(shù)發(fā)生器使能位51速度設(shè)定值使能位60打開(kāi)抱閘位70速度設(shè)定值反向位80電動(dòng)電位計(jì)升速位90電動(dòng)電位計(jì)降速位10~15——表5-5

ConfigAxis每一位的控制說(shuō)明圖5-30

SINA_SPEED（FB285）功能塊《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

HWIDSTW與HWIDZSW：用來(lái)確定與哪個(gè)變頻器通信，需要在PLC變量中查找。首先在系統(tǒng)常量中找到對(duì)應(yīng)變頻器后綴為“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1_PZD-2_2”，如圖5-31所述，然后將其直接拖到程序中，即270，如圖5-32所示。

AxisEnabled：Bool型，驅(qū)動(dòng)已使能，正常使能開(kāi)啟，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行后，值變?yōu)?。

Kockout：Bool型，驅(qū)動(dòng)處于禁止接通狀態(tài)。

ActVelocity：Bool型，實(shí)際速度（rpm）。

Error：Bool型，1=存在錯(cuò)誤，說(shuō)明由異常。

Status：Int型，16#7002，沒(méi)有錯(cuò)誤，功能塊正在執(zhí)行；16#8401，驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤；16#8402，驅(qū)動(dòng)禁止啟動(dòng)；16#8600，DPRD_DAT錯(cuò)誤；16#8601，DPWR_DAT錯(cuò)誤。

Diagid：Word型，通信錯(cuò)誤，在執(zhí)行SFB調(diào)用時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。

圖5-33為完成或的SINA_SPEED（FB285）功能塊。

（3）G120變頻器還需要修改相應(yīng)的報(bào)文參數(shù)，即P0922PROFIdriver

PZD報(bào)文選項(xiàng)“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，PZD-2/2”?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-33

完成后的SINA_SPEED（FB285）功能塊圖5-32

將標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文PLC變量拖到程序中圖5-31

系統(tǒng)常量中的標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文PLC變量點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

通過(guò)S7-1500PLC的PROFINET控制V90伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)速度控制案例的分析與實(shí)施，說(shuō)明項(xiàng)目中伺服控制功能的實(shí)現(xiàn)。速度控制案例：S7-1500PLC的CPU1511-1PN經(jīng)由PROFINET控制V90伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)控制。項(xiàng)目實(shí)施具體過(guò)程如下：

（1）在西門(mén)子官網(wǎng)中下載到V90伺服驅(qū)動(dòng)器的GSD文件，并導(dǎo)入博圖，如圖5-34所示。在網(wǎng)絡(luò)視圖中添加V90設(shè)備（本實(shí)例選用SINAMICSV90PNV1.0），建立V90與S7-1500的網(wǎng)絡(luò)連接，如圖5-35所示。5.3.2V90伺服驅(qū)動(dòng)器的速度控制點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-34導(dǎo)入V90GSD文件圖5-35建立V90與S7-1500的網(wǎng)絡(luò)連接《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

分別設(shè)置設(shè)置S7-1500和V90伺服驅(qū)動(dòng)器的IP地址，確保兩者IP地址在同一個(gè)頻段內(nèi)，如圖5-36所示。在“設(shè)備概覽”中設(shè)置控制報(bào)文為“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，PZD-2/2”，如圖5-37所示。圖5-36設(shè)置IP地址圖5-37設(shè)置“標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1，PZD-2/2”點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）在主程序OB1中將DriverLib_S7_1200_1500中的SINA_SPEED（FB285）功能塊拖到編程網(wǎng)絡(luò)中，如圖5-38所示，各參數(shù)具體含義參考G120變頻器控制案例所述，唯一不同是HWIDSTW值和HWIDZSW值不同，需要修改為“SINAMICS-V90-PN-驅(qū)動(dòng)_1-標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文1_PZD_2_2”，即271。圖5-38

SINA_SPEED（FB285）功能塊的伺服驅(qū)動(dòng)控制點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（3）表5-6為V90伺服驅(qū)動(dòng)器p0922參數(shù)說(shuō)明。報(bào)文最大PZD數(shù)描述接收字發(fā)送字標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文122p0922=1標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文244p0922=2標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文359p0922=3標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文599p0922=5西門(mén)子報(bào)文102610p0922=102西門(mén)子報(bào)文1051010p0922=105表5-6

ConfigAxis每一位的控制說(shuō)明S7-1500PLC與HMI5.4《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.4.1精簡(jiǎn)系列面板

1.人機(jī)界面

從廣義上說(shuō)，人機(jī)界面（HumanMachineInterface，HMI）泛指計(jì)算機(jī)（包括PLC）與操作人員交換信息的設(shè)備。在控制領(lǐng)域，人機(jī)界面一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的專用設(shè)備。

人機(jī)界面可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，是PLC的最佳搭檔。人機(jī)界面可以用字符、圖形和動(dòng)畫(huà)動(dòng)態(tài)地顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，操作人員可以通過(guò)人機(jī)界面來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的被控對(duì)象。此外，人機(jī)界面還有報(bào)警、用戶管理、數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)圖、配方管理、顯示和打印報(bào)表、通信等功能。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

2.觸摸屏

觸摸屏（TouchScreen）是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，人機(jī)界面的發(fā)展方向，用戶可以在觸摸屏的屏幕上生成滿足自己要求的觸摸式按鍵。觸摸屏是一種交互輸入設(shè)備，用戶只需用手指或光筆觸摸屏的某位置即可控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。因此，觸摸屏技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，使用靈活的特點(diǎn)。

3.人機(jī)界面的工作原理

首先需要用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的組態(tài)軟件對(duì)人機(jī)界面組態(tài)。使用組態(tài)軟件可以很容易地生成滿足用戶要求的人機(jī)界面的畫(huà)面，用文字或圖形動(dòng)態(tài)地顯示PLC中位變量的狀態(tài)和數(shù)字量的數(shù)值。用各種輸入方式，將操作人員的位變量命令和數(shù)字設(shè)定值傳送到PLC。畫(huà)面的生成是可視化的，組態(tài)軟件的使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

2.觸摸屏

觸摸屏（TouchScreen）是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，人機(jī)界面的發(fā)展方向，用戶可以在觸摸屏的屏幕上生成滿足自己要求的觸摸式按鍵。觸摸屏是一種交互輸入設(shè)備，用戶只需用手指或光筆觸摸屏的某位置即可控制計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。因此，觸摸屏技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，使用靈活的特點(diǎn)。

3.人機(jī)界面的工作原理

首先需要用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的組態(tài)軟件對(duì)人機(jī)界面組態(tài)。使用組態(tài)軟件可以很容易地生成滿足用戶要求的人機(jī)界面的畫(huà)面，用文字或圖形動(dòng)態(tài)地顯示PLC中位變量的狀態(tài)和數(shù)字量的數(shù)值。用各種輸入方式，將操作人員的位變量命令和數(shù)字設(shè)定值傳送到PLC。畫(huà)面的生成是可視化的，組態(tài)軟件的使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

組態(tài)結(jié)束后將畫(huà)面和組態(tài)信息編譯成人機(jī)界面可以執(zhí)行的文件。編譯成功后，將可執(zhí)行文件下載到人機(jī)界面的存儲(chǔ)器中。在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，人機(jī)界面和PLC之間通過(guò)通信來(lái)交換信息，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的各種功能。只需要對(duì)通信參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的組態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面與PLC的通信。

4.精簡(jiǎn)系列面板

精簡(jiǎn)系列面板是與S7-1200/1500等配套的觸摸屏，它具有基本的功能，適用于簡(jiǎn)單應(yīng)用，具有很高的性能價(jià)格比，有功能可以定義的按鍵。

第二代精簡(jiǎn)系列面板有3in、4in、6in、7in、9in、10in、12in和15in的高分辨率64K色寬屏顯示器，如圖5-39示，支持垂直安裝，用TIA博途V13或更高版本組態(tài)。它有一個(gè)RS-422/RS-485接口或RJ45以太網(wǎng)接口，還有一個(gè)USB2.0接口。精簡(jiǎn)系列面板的觸摸屏操作直觀方便，具有報(bào)警、配方管理、趨勢(shì)圖、用戶管理等功能防護(hù)等級(jí)為IP65，可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用?！段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.4.2精簡(jiǎn)系列面板的畫(huà)面組態(tài)

1.畫(huà)面組態(tài)的準(zhǔn)備工作

（1）添加HMI設(shè)備

在項(xiàng)目視圖中生成一個(gè)名為“PLC-HMI”的新項(xiàng)目。雙擊項(xiàng)目樹(shù)中的“添加新設(shè)備”，單擊打開(kāi)的對(duì)話框中的“控制器”按鈕，如圖5-39所示，圖5-39添加HMI設(shè)備生成名頭“PLC_1”的PLC站點(diǎn)，CPU為CPU1512C。再次雙擊“添加新設(shè)備”，單擊“HMI”按鈕，HMI中可以選擇SIMATIC精簡(jiǎn)系列面板、SIMATIC精智面板、SIMATIC移動(dòng)式面板、HMISIPLUS，單擊每個(gè)左側(cè)小三角出現(xiàn)下屬內(nèi)容，選中4in的第二代精簡(jiǎn)系列面板KTP400Basic。單擊“確定”按鈕，生成名為“HMI_1”的面板。《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）組態(tài)連接

組態(tài)連接有兩種方法，在圖5-39中，第一種，勾選啟動(dòng)設(shè)備向?qū)?，點(diǎn)擊確定會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到HMI組態(tài)流程中，如圖5-40所示，第一步為PLC連接，點(diǎn)擊選擇PLC下的瀏覽按鈕，會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)我們所添加的PLCCPU1512C，點(diǎn)擊右下角√自動(dòng)。連接。之后可一直點(diǎn)擊下一步進(jìn)行其他設(shè)置，最后點(diǎn)擊完成即可。點(diǎn)擊左側(cè)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)查看連接狀態(tài)，打開(kāi)視圖中“連接”選項(xiàng)卡，可以看到生成的HMI連接的詳細(xì)信息，如圖5-41所示。圖5-40PLC連接自動(dòng)向?qū)А段鏖T(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

第二種，未勾選啟動(dòng)設(shè)備向?qū)Вc(diǎn)擊確定會(huì)跳過(guò)向?qū)Я鞒?，生成生成名為“HMI_1”的面板。單擊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)視圖，此時(shí)PLC與HMI還沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接，如圖5-42所示。單擊工具欄上的“連接”按鈕，它右邊的下拉式列表顯示連接類型為“HMI連接”。單擊選中PLC中的以太網(wǎng)接口(綠色小方框)，按住鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，拖出一條淺藍(lán)色直線。將它拖到HMI的以太網(wǎng)接口，松開(kāi)鼠標(biāo)左鍵，生成與5-41圖中一樣的“HMI連接_1”。圖5-41設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)圖5-42PLC-HMI未連接點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（3）打開(kāi)畫(huà)面

生成HMI設(shè)備后，在“畫(huà)面”文件夾中自動(dòng)生成一個(gè)名為“畫(huà)面_1”的畫(huà)面，鼠標(biāo)移動(dòng)到“畫(huà)面_1”上右鍵選擇重命名，將它的名稱改為“根畫(huà)面”。雙擊打開(kāi)該畫(huà)面，如圖5-43，可以點(diǎn)擊工作區(qū)下面紅框內(nèi)（1處）的“100%”右邊的三角打開(kāi)下拉式列表，來(lái)改變畫(huà)面的顯示比例，也可以用該按鈕右邊的滑塊快速設(shè)置畫(huà)面的顯示比例。單擊選中工作區(qū)中的畫(huà)面后，再選中藍(lán)色線框（2處）中的屬性——屬性——常規(guī)，可以用巡視窗口設(shè)置畫(huà)面的名稱、背景色、網(wǎng)格顏色、編號(hào)等參數(shù)。通過(guò)單擊背景色下拉式列表兒的鍵，用出現(xiàn)的顏色列表兒設(shè)置畫(huà)面的背景色。

鼠標(biāo)移至黃色線框（3處）時(shí)單擊右鍵，有大圖標(biāo)、顯示描述兩個(gè)選項(xiàng)。未勾選大圖標(biāo)，以文字介紹體現(xiàn)，勾選大圖標(biāo)以圖標(biāo)形式體現(xiàn)；未勾選顯示描述，只顯示圖標(biāo)無(wú)圖標(biāo)描述，勾選顯示描述，在圖標(biāo)下面有顯示描述。圖5-43中，為勾選了大圖標(biāo)、顯示描述。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-43

畫(huà)面顯示界面點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

2.組態(tài)指示燈與按鈕

（1）生成和組態(tài)指示燈

指示燈用來(lái)顯示Bool變量“電動(dòng)機(jī)”的狀態(tài)。點(diǎn)擊工具箱中“基本對(duì)象”窗格中的“圓”（如圖5-44中紅框1處）拖拽到畫(huà)面上希望的位置松開(kāi)，指示燈放置到位。單擊選中生成的圓，選中畫(huà)面下面的“屬性——屬性——外觀”（如圖5-44中藍(lán)框2處），通過(guò)設(shè)置圓的邊框?yàn)槟J(rèn)的黑色，樣式為實(shí)心，寬度為3個(gè)像素點(diǎn)(與指示燈的大小有關(guān))，背景色為深綠色，填充圖案為實(shí)心（如圖5-44中黃框3處）。

一般在畫(huà)面上可以通過(guò)鼠標(biāo)改變?cè)奈恢煤痛笮。瑢⑹髽?biāo)光標(biāo)放在按鈕上，會(huì)變?yōu)槭旨^圖形，按住鼠標(biāo)左鍵并移動(dòng)鼠標(biāo)，將選中的對(duì)象拖到希望的位置，松開(kāi)左鍵，對(duì)象被放在該位置。單擊按鈕，可將選中的對(duì)象沿水平方向或垂直方向放大或縮小?？梢杂妙愃频姆椒ㄒ苿?dòng)和縮放窗口。同時(shí)，也可以通過(guò)“屬性——屬性——布局”，通過(guò)數(shù)字輸入對(duì)圓的位置和大小進(jìn)行微調(diào)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-44

組態(tài)指示燈的外觀和布局屬性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

打開(kāi)“屬性—?jiǎng)赢?huà)—顯示”文件夾，雙擊其中的“添加新動(dòng)畫(huà)”，再雙擊現(xiàn)的“添加動(dòng)面”對(duì)話框中的“外觀”，選中圖5-45左邊窗口中現(xiàn)的“外觀”，在右邊窗口組態(tài)外觀的動(dòng)畫(huà)功能。設(shè)置圓連接的PLC的變量為位變量“電動(dòng)機(jī)”，其“范圍”值為0和1時(shí)，圓的背景色分別為深綠色和灰色，對(duì)應(yīng)于指示燈的熄滅和點(diǎn)亮。圖5-45組態(tài)指示燈的動(dòng)畫(huà)功能點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）生成和組態(tài)按鈕

畫(huà)面上的按鈕的功能比接在PLC輸入端的物理按鈕的功能強(qiáng)大得多，用來(lái)將各種操作命發(fā)送給PLC，通過(guò)PLC的用戶程序來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。將工具箱的“元素”窗格中的“按鈕拖拽到畫(huà)面上，用鼠標(biāo)調(diào)節(jié)按鈕的位置和大小。

單擊選中放置好的按鈕，選中巡視窗口的“屬性—屬性—常規(guī)”，如圖5-46所示，用單選框選中“模式”域和“標(biāo)簽”域的“文本”，輸入按未按下時(shí)顯示的文本為“起動(dòng)”。圖5-46組態(tài)按鈕的常規(guī)屬性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

如果勾選了復(fù)選框“按鈕‘按下’時(shí)顯示的文本”，可以分別設(shè)置未按下時(shí)和按下時(shí)顯示的文本。未勾選該復(fù)選框時(shí)，按下和未按下時(shí)按鈕上的文本相同。選中巡視窗口的“屬性—屬性—外觀”，設(shè)置背景色為淺灰色，填充圖案為實(shí)心，“文本”的顏色為黑色。

選中巡視窗口的“屬性>屬性>布局”，如圖5-47所示，可以用“位置和大小”區(qū)域的輸入框微調(diào)按鈕的位置和大小。如果勾選了復(fù)選框“使對(duì)象適合內(nèi)容”，將根據(jù)按鈕上的文本的字?jǐn)?shù)、字體大小和文字邊距自動(dòng)調(diào)整按鈕的大小。圖5-47組態(tài)按鈕的布局點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

選中巡視窗口的“屬性—屬性—文本格式”，如圖5-48所示，單擊“字體”下拉列表框右邊的按鈕，可以用打開(kāi)的對(duì)話框定義以像素點(diǎn)(px)為單位的文字的大小。字體為宋體，不能更改。字形有粗體、正常、斜體、粗斜體四種，還可以設(shè)置下劃線、刪除線、按垂直方向讀取等附加效果。設(shè)置對(duì)齊方式為水平居中，垂直方向在中間。圖5-48組態(tài)按鈕的文本格式點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（3）設(shè)置按鈕的事件功能

選中巡視窗口的“屬性——事件——釋放”，如圖5-49所示，單擊視圖右邊窗口的表格最上面一行，再單擊它的右側(cè)出現(xiàn)的按鍵（在單擊之前它是隱藏的），在出現(xiàn)的“系統(tǒng)函數(shù)”列表中選擇“編輯位”文件夾中的函數(shù)“復(fù)位位”。圖5-49組態(tài)按鈕釋放時(shí)執(zhí)行的系統(tǒng)函數(shù)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

直接點(diǎn)擊表中第2行右側(cè)隱藏的按鈕，選中該按鈕下面出現(xiàn)的小對(duì)話框左邊窗口中PLC的默認(rèn)變量表，雙擊選中右邊窗口該表中的變量“啟動(dòng)按鈕”，如圖5-50所示。在HMI運(yùn)行時(shí)釋放該按鈕，將變量“啟動(dòng)按鈕”復(fù)位為0狀態(tài)。選中巡視窗口的“屬性>事件>按下”，用同樣的方法設(shè)置在HMI運(yùn)行時(shí)按下該按鈕，執(zhí)行系統(tǒng)函數(shù)“置位位”，將PLC的變量“啟動(dòng)按鈕”置位為1狀態(tài)。該按鈕具有點(diǎn)動(dòng)按鈕的功能，按下按鈕時(shí)變量“啟動(dòng)按鈕”被置位，釋放按鈕時(shí)它被復(fù)位。

選中組態(tài)好的按鈕，執(zhí)行復(fù)制和粘貼操作。放置好新生成的按鈕后選中它，設(shè)置其文本為“停止”，按下該按鈕時(shí)將變量“停止按鈕”置位，放開(kāi)該按鈕時(shí)將它復(fù)位。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-50

組態(tài)按鈕釋放時(shí)操作的變量點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

3.組態(tài)文本域與I/O域

（1）生成與組態(tài)文本域

將工具箱中的“文本域”（圖標(biāo)為字母A）拖拽到畫(huà)面上，默認(rèn)的文本為“Text”。單擊選中生成的文本域，選中巡視窗口的“屬性>屬性>常規(guī)”，在右邊窗口的“文本”輸入框中輸入“當(dāng)前值”，如圖5-51所示。可以在圖中設(shè)置字體大小和“使對(duì)象適合內(nèi)容”，也可以分別在“文本格式”和“布局”屬性中設(shè)置它們。圖5-51組態(tài)文本域的常規(guī)屬性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

“外觀”屬性與圖5-44類似，設(shè)置其背景、填充圖案方式、文本顏色、邊框?qū)挾?、邊框樣式、邊框顏色等?/p>

“布局”屬性中可以設(shè)置文本位置和大小、四周邊距等，如圖5-52所示。

“文本格式”屬性與圖5-48的圖相同，設(shè)置字形格式、字體大小，對(duì)齊方式。

“閃爍”屬性，默認(rèn)設(shè)置為禁用閃爍，下拉菜單可選擇是否啟用。

設(shè)置畫(huà)面中上的文本域，執(zhí)行復(fù)制和粘貼操作。放置好新生成的文本域后選中它，設(shè)置其文本為“預(yù)設(shè)值”，并設(shè)置其屬性。圖5-52組態(tài)文本域的布局屬性《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

（2）生成與組態(tài)IO域

1)輸出域：用于顯示PLC中變量的數(shù)值。

2)輸入域：用于操作員鍵入數(shù)字或字母，并用指定的PLC的變量保存它們的值。

3)輸入/輸出域：同時(shí)具有輸入域和輸出域的功能，操作員用它來(lái)修改PLC中變量的數(shù)值，并將修改后PLC中的數(shù)值顯示出來(lái)。

將工具箱中元素的“IO域”（圖標(biāo)為

）拖拽到畫(huà)面上，選中生成的I/O域。選中巡視窗口的“屬性>屬性>常規(guī)”，如圖5-53所示，用“模式”下拉列表設(shè)置IO域?yàn)檩敵鲇?，連接的過(guò)程變量為“當(dāng)前值”?？梢栽O(shè)置該變量的顯示格式、移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)位數(shù)、格式樣式等。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

在I/O域的“外觀”屬性中，可以設(shè)置背景顏色、填充圖案、文本顏色、文本單位、邊框?qū)挾?、邊框樣式、邊框顏色、背景色等?/p>

在I/O域的“布局”屬性中，與圖5-52文本域的相同。文本格式與圖5-48相同。圖5-53組態(tài)I/O域的常規(guī)屬性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

4.精簡(jiǎn)系列面板的仿真

PLC與HMI應(yīng)用非常廣泛，但價(jià)格較高，教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有條件實(shí)現(xiàn)設(shè)備仿真，在沒(méi)有HMI設(shè)備的情況下，可以用WINCC系統(tǒng)對(duì)HMI設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。WINCC（WindowsControlCenter），即視窗控制中心，是第一個(gè)使用32位技術(shù)的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)，是西門(mén)子公司（SIMENS）實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的通訊及上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面的制作的組態(tài)軟件。

選中項(xiàng)目視圖中“HMI”項(xiàng)目，執(zhí)行菜單命令“在線——仿真——使用變量器仿真”，打開(kāi)變量器，可以模擬畫(huà)面的切換和數(shù)據(jù)的輸入過(guò)程，可以通過(guò)仿真器來(lái)改變輸出域顯示的變量的數(shù)值或指示燈顯示的位變量的狀態(tài)，或者用仿真器讀取來(lái)自輸入域的變量的數(shù)值和按鈕控制的位變量的狀態(tài)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

示例：在博途軟件中，編程簡(jiǎn)單的梯形圖程序（電動(dòng)機(jī)啟?？刂疲琁0.0為啟動(dòng)按鈕，I0.1為停止按鈕，Q0.0為電動(dòng)機(jī)接觸器，見(jiàn)圖5-54。搭建HMI項(xiàng)目，并設(shè)置啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、電動(dòng)機(jī)指示燈等相關(guān)屬性，并于PLC變量連接，指示燈在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)為綠燈，電動(dòng)機(jī)停止時(shí)為紅燈，見(jiàn)圖5-55。選中項(xiàng)目視圖中“HMI”項(xiàng)目，執(zhí)行菜單命令“在線——仿真——使用變量器仿真”，WINCC自動(dòng)運(yùn)行兩個(gè)界面，見(jiàn)圖5-56，左邊為HMI操作界面，可對(duì)按鈕按下、釋放操作，同時(shí)指示燈會(huì)根據(jù)程序執(zhí)行變化，右邊為變量監(jiān)控表，可實(shí)時(shí)查看變量變化的數(shù)字量結(jié)果。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-56電動(dòng)機(jī)啟?？刂品抡孢\(yùn)行結(jié)果圖5-55電動(dòng)機(jī)啟?？刂艸MI界面圖5-54電動(dòng)機(jī)啟停控制程序

《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映S7-1500PLC通信應(yīng)用5.5

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.5.1硬件配置的編譯應(yīng)用案例介紹S7-1500PLC與南京華太SMARTLINK設(shè)備的PROFINET通信。西門(mén)子主導(dǎo)的PROFINET總線是由PROFIBUS國(guó)際組織推出的新一代工業(yè)以太網(wǎng)自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，S7-1500PLC借助該總線可以將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層IT技術(shù)有機(jī)地融為一體，借助PROFINET控制器、PROFINET設(shè)備可以組成多類型的控制系統(tǒng)。南京華泰推出的SMARTLINK設(shè)備，包含PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)適配器通信模塊FR8210及各種可應(yīng)用于PROFINET的智能遠(yuǎn)程IO設(shè)備。智能遠(yuǎn)程IO設(shè)備掛到在適配器下，每個(gè)適配器下的智能遠(yuǎn)程IO設(shè)備可多達(dá)32個(gè)，站點(diǎn)與站點(diǎn)之間的距離不超過(guò)200m，單局域網(wǎng)絡(luò)理論站點(diǎn)數(shù)可達(dá)256個(gè)，通信速率為100Mb/s，可以滿足各類中大型項(xiàng)目的硬件配置需求。

第三方設(shè)備通信案例：以FR8210（PROFINET適配器）、FR1118（數(shù)字量輸入模塊）和FR2118（數(shù)字量輸出模塊）作為第三方設(shè)備，通過(guò)PROFINET實(shí)現(xiàn)與S7-1500PLC的通信。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》項(xiàng)目實(shí)施具體過(guò)程如下：（1）按照FR8210使用手冊(cè)正確連接系統(tǒng)電源和公共端電源，圖5-57和圖5-58分別為FR8210的外觀結(jié)構(gòu)和電氣接線圖。在南京華太自動(dòng)化技術(shù)有限公司官網(wǎng)中下載FR8210的GSD文件，文件名為“GSDML-V2.3-HDC-FR8210_v1.1.0-20191016.xml”，并導(dǎo)入博圖，如圖5-59所示，在硬件目錄更新后會(huì)出現(xiàn)如圖5-60所示的FR8210硬件選項(xiàng)。《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-59下載GSD文件并導(dǎo)入項(xiàng)目圖5-57FR8210的外觀結(jié)構(gòu)圖5-58FR8210的電氣接線圖圖5-60FR8210硬件選項(xiàng)《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）在新建項(xiàng)目中，選擇“Otherfielddevices（其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備）”→“PROFINETIO”→“I/O”→“HDC”→“SmartLinkIO”→“FR8210”，將其托入網(wǎng)絡(luò)視圖中，單擊FR8210上的“未分配”選擇“PLC-1.PROFINET接口_1”，如圖5-61所示。圖5-62是完成后的PROFINET設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。圖5-62

完成后的

PROFINET設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)圖5-61選擇“PLC-1.PROFINET接口_1”點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）設(shè)備組態(tài)如圖5-63所示，鼠標(biāo)選中HDC右鍵→單擊“設(shè)備組態(tài)”→“硬件目錄”，找到模塊FR1118、FR2118后雙擊，即可在設(shè)備概覽中看到添加的模塊，如圖5-64所示。（4）如果FR8210是第一次使用，則需要手動(dòng)操作為分配PROFINET設(shè)備名。（5）硬件配置下載成功后，將FR8210斷電后重新上電，位于PROFINET適配器模塊前面板的指示燈，SYS以1HZ的頻率閃爍，RUN常亮，SF、BF熄滅。表5-7為FR8210模塊指示燈狀態(tài)說(shuō)明。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》圖5-63設(shè)備組態(tài)圖5-64添加FR1118、FR2118模塊點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》編號(hào)指示燈顏色狀態(tài)含義1PWR，系統(tǒng)電源指示燈綠色亮電源正常滅系統(tǒng)電源未接或電源故障2SYS，系統(tǒng)指示燈綠色以1HZ的頻率閃爍掃描正常以3~5HZ的頻率閃爍掃描從站時(shí)，部分或全部從站丟失3RUN，運(yùn)行指示燈綠色亮從站處于運(yùn)行狀態(tài)滅從站未運(yùn)行4SF，故障診斷指示燈紅色亮PROFINET診斷存在滅PROFINET診斷存在5BF，通信鏈接故障指示燈紅色亮沒(méi)有可用的連接狀態(tài)閃爍連接狀態(tài)良好；沒(méi)有通信連接PROFINETIO-Controller滅PROFINETIO-Controller有一個(gè)活躍的溝通連接到這個(gè)ROFINETIO設(shè)備表5-7

FR8210指示燈狀態(tài)含義

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映休息一下《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》本章結(jié)束點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子教案《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》第6章S7-1500PLC的工藝指令應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》

PID控制的功能與編程6.1高速計(jì)數(shù)模塊的功能與編程6.2《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映運(yùn)動(dòng)控制的功能與編程6.3

PID控制的功能與編程6.1點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》6.1.1PID控制概述點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》如圖所示自動(dòng)控制系統(tǒng)，包含輸入量、控制器、擾動(dòng)量、被控對(duì)象、檢測(cè)單元等?？刂破魍ㄟ^(guò)輸入值和反饋值的偏差，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)?？刂破黝愋投喾N多樣，PID控制器在目前的工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛使用。6.1.1PID控制概述點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》在過(guò)程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控器是應(yīng)用最廣泛的一種自動(dòng)控制方式。P是比例，是輸入偏差乘以一個(gè)系數(shù)。I是積分，是對(duì)輸入偏差在時(shí)間上進(jìn)行積分運(yùn)算。D是微分，是對(duì)輸入偏差進(jìn)行微分運(yùn)算。6.1.1PID控制概述點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》在連續(xù)控制系統(tǒng)中，模擬PID的控制規(guī)律為：由于PLC只能處理離散數(shù)字量，須將模擬量微分方程轉(zhuǎn)化為離散的差分方程。離散化后的差分方程為：6.1.1PID控制概述點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》離散化后的差分方程為：用作PLC編程計(jì)算時(shí)，將上式表述為遞推關(guān)系并化簡(jiǎn)為：6.1.2PID控制器點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》S7-1500PLC的PID控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、控制元件和被控對(duì)象組成。S7-1500PLC的PID控制器通過(guò)在TIA博圖程序中調(diào)用PID工藝指令和組態(tài)工藝對(duì)象實(shí)現(xiàn)PID控制功能。CompactPID指令集包括PID_Compact、PID_3Step和PID_Temp指令；6.1.2PID控制器點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》PID_Compact指令提供一個(gè)能工作在手動(dòng)或自動(dòng)模式下，具有集成優(yōu)化功能的PID連續(xù)控制器，支持模擬量和脈寬輸出。PID_3Step指令可對(duì)具有閥門(mén)自調(diào)節(jié)的PID控制器或具有積分行為的執(zhí)行器進(jìn)行組態(tài)，可組態(tài)帶位置反饋的三步步進(jìn)控制器、不帶位置反饋的三步步進(jìn)控制器、具有模擬量輸出值的閥門(mén)控制器。PID_Temp指令提供了一種可對(duì)溫度過(guò)程進(jìn)行集成調(diào)節(jié)的PID控制器，可用于純加熱或加熱/制冷應(yīng)用。6.1.3PID_Compact指令的PID控制示例點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》舉例：控制電爐的爐溫在一定范圍。工作原理：設(shè)定電爐溫度后，CPU1511-1PN經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后由自帶的模擬量輸出模塊輸出電壓信號(hào)到控制板，控制板根據(jù)該電壓信號(hào)（弱電）的大小控制電熱絲的加熱電壓（強(qiáng)電）；溫度傳感器檢測(cè)電爐內(nèi)溫度，溫度信號(hào)經(jīng)控制板處理后輸入到模擬量輸入模塊，再進(jìn)入CPU1511-1PN參與PID運(yùn)算，如此循環(huán)。整個(gè)系統(tǒng)的硬件配置如圖6-2所示，編寫(xiě)控制程序。6.1.3PID_Compact指令的PID控制示例點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》舉例：控制電爐的爐溫在一定范圍。圖6-2PID控制示例硬件配置點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.硬件配置S7-1500PLC的硬件配置如圖所示，需進(jìn)行硬件組態(tài)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.硬件配置AI模塊組態(tài)如圖所示：0通道參數(shù)設(shè)置為手動(dòng)；測(cè)量電壓，范圍為+/-10V；點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.硬件配置AQ模塊組態(tài)如圖所示：0通道參數(shù)設(shè)置為手動(dòng)；輸出電壓，范圍為0--10V；點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》2.添加工藝對(duì)象在S7-1500PLC中添加工藝對(duì)象的方法有多種，用戶可直接在現(xiàn)有的PLC項(xiàng)目樹(shù)中單擊“工藝對(duì)象”--“新增對(duì)象”，如圖所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》2.添加工藝對(duì)象新增對(duì)象窗口如圖所示，對(duì)象類型選擇“PID”中的“PID_Compact”，會(huì)出現(xiàn)PIDCompact[FB1130]選項(xiàng)。工藝對(duì)象的數(shù)據(jù)塊DB編號(hào)自動(dòng)選擇為1，也可手動(dòng)添加。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》3.PID_Compact工藝對(duì)象組態(tài)可在PLC項(xiàng)目樹(shù)中查看新添加的PID_Compact工藝對(duì)象，出現(xiàn)“組態(tài)”和“調(diào)試”兩個(gè)功能。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》3.PID_Compact工藝對(duì)象組態(tài)選擇“組態(tài)”后會(huì)出現(xiàn)組態(tài)窗口，包含“基本設(shè)置”、“過(guò)程值設(shè)置”和“高級(jí)設(shè)置”。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（1）基本設(shè)置本例中將單位為“℃”的“溫度”作為控制器類型。設(shè)定過(guò)程值為Input_PER（模擬量），Output_PER作為PID_Compact控制器的輸出。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）過(guò)程值設(shè)置過(guò)程值限值。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）過(guò)程值設(shè)置在過(guò)程值標(biāo)定中設(shè)置模擬量輸入的下限和上限（0.0——480.0），對(duì)應(yīng)模擬量通道的下限和上限（0——27648）。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）高級(jí)設(shè)置高級(jí)設(shè)置中的“過(guò)程值監(jiān)視”組態(tài)窗口，可組態(tài)過(guò)程值的警告上限和下限。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）高級(jí)設(shè)置PWM限值組態(tài)窗口如圖6-13所示，可以組態(tài)PID_Compact控制器脈沖輸出Output_PWM的最短接通時(shí)間和最短關(guān)閉時(shí)間。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）高級(jí)設(shè)置輸出值限值組態(tài)窗口，以百分比的形式組態(tài)輸出值的限值，無(wú)論在手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式，輸出值都不會(huì)超過(guò)該限值。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（3）高級(jí)設(shè)置PID參數(shù)組態(tài)窗口，可以手動(dòng)輸入適用于受控系統(tǒng)的PID參數(shù)，也可通過(guò)控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)得出PID參數(shù)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》3.PID_Compact工藝對(duì)象組態(tài)右鍵單擊項(xiàng)目樹(shù)中的PID_Compact_1[DB1]，打開(kāi)的DB編輯器，可進(jìn)入背景數(shù)據(jù)塊參數(shù)表，其輸入/輸出參數(shù)如圖所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》4.PID_Compact指令調(diào)用在程序中添加循環(huán)中斷OB（OB30），設(shè)定循環(huán)時(shí)間為100ms。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》4.PID_Compact指令調(diào)用在循環(huán)中斷OB30中調(diào)用PID_Compact指令，選擇已配置為PID工藝對(duì)象的數(shù)據(jù)塊DB1作為其背景數(shù)據(jù)塊。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》5.PID調(diào)試項(xiàng)目下載到PLC后，就可以對(duì)PID控制器進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試。優(yōu)化調(diào)試分為預(yù)調(diào)節(jié)和精確調(diào)節(jié)兩種模式，調(diào)試時(shí)如果直接進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，會(huì)先進(jìn)性預(yù)調(diào)節(jié)再進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（1）預(yù)先調(diào)節(jié)預(yù)調(diào)節(jié)功能可確定對(duì)輸出值跳變的過(guò)程響應(yīng)，并搜索拐點(diǎn)。根據(jù)受控系統(tǒng)的最大上升速率與死區(qū)時(shí)間計(jì)算PID參數(shù)。可在執(zhí)行預(yù)調(diào)節(jié)和精確調(diào)節(jié)時(shí)獲得最佳PID參數(shù)。過(guò)程值越穩(wěn)定，PID參數(shù)就越容易計(jì)算，結(jié)果的精度也會(huì)越高。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》（2）精確調(diào)節(jié)如果預(yù)調(diào)節(jié)后的過(guò)程值震蕩且不穩(wěn)定，可通過(guò)精確調(diào)節(jié)使過(guò)程值出現(xiàn)恒定受限的振蕩。PID控制器將以過(guò)程值振蕩的幅度和頻率為操作點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)PID參數(shù)，所有PID參數(shù)都根據(jù)結(jié)果重新計(jì)算。精確調(diào)節(jié)得出的PID參數(shù)通常比預(yù)調(diào)節(jié)得出的PID參數(shù)具有更好的主控和擾動(dòng)特性，但調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。結(jié)合執(zhí)行預(yù)調(diào)節(jié)和精確調(diào)節(jié)，可獲得最佳PID參數(shù)。6.2高速計(jì)數(shù)模塊的功能與編程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》6.2.1概述S7-1500PLC的高速計(jì)數(shù)模塊（TMCount）可分為兩種型號(hào)：TMCount1×24V模塊，可安裝在ET200SPCPU主機(jī)架或ET200SP的分布式IO站；TMCount2×24V模塊，可安裝在S7-1500主機(jī)架或ET200MP的分布式IO站。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》6.2.1概述

TMCount2×24V模塊可以連接兩路24V編碼器，每個(gè)通道提供三個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)和兩個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》6.2.2TMCount2×24V模塊的計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)示例：一臺(tái)電動(dòng)機(jī)與含方向信號(hào)的24V增量型編碼器（推挽型，分辨率1024）同軸安裝，編碼器與TMCount2×24V模塊連接后，用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.硬件配置在PLC項(xiàng)目視圖，添加TMCount2×24V模塊，該模塊位于硬件目錄“工藝模塊”——“計(jì)數(shù)”下。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《西門(mén)子S7-1500PLC技術(shù)及應(yīng)用》1.硬件配置在TM模塊