PLC編程與應(yīng)用（西門子）電子教案 項(xiàng)目五任務(wù)1：兩個(gè)S7-1200PLC之間的通信教案

課題授課教案一、教案頭序號(hào)：本次課題項(xiàng)目五任務(wù)一：兩個(gè)S7-1200PLC之間的通信授課教師審閱授課時(shí)間課時(shí)授課班級(jí)知識(shí)目標(biāo)1、學(xué)會(huì)西門子PLC網(wǎng)絡(luò)通信的相關(guān)知識(shí)。2、學(xué)會(huì)S7-1200PLC的PUT、GET通信指令的功能和使用方法。3、能根據(jù)PLC通信控制要求設(shè)計(jì)電路，并分配I/O口地址。能力目標(biāo)1、能熟練操作西門子PLC編程軟件，并掌握西門子PLC通信指令使用方法。2、能按照PLC通信控制電路要求連接電路，并編寫PLC軟件程序。情感目標(biāo)1、培養(yǎng)善于獨(dú)立思考、交流溝通的協(xié)作能力；2、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，樹立積極樂觀的學(xué)習(xí)態(tài)度；3、樹立自信心，增強(qiáng)克服困難的意志，養(yǎng)成和諧和健康向上的品格。4、使學(xué)生養(yǎng)成“因可勢(shì)，求易道，故用力寡而功名立”的良好習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)1、能理解GET和PUT指令功能和結(jié)構(gòu)。2、能正確應(yīng)用GET和PUT指令。難點(diǎn)1、GET和PUT指令的應(yīng)用。2、PLC通信組態(tài)的參數(shù)設(shè)置。教學(xué)準(zhǔn)備1、西門子S7-1200可編程控制器實(shí)訓(xùn)裝置，主機(jī)模塊2、電腦一臺(tái)（具有PROTALV13軟件平臺(tái)）3、24V直流電源、交流220V電源4、實(shí)訓(xùn)連接導(dǎo)線若干5、Profilnet通訊電纜二、教學(xué)設(shè)計(jì)步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課前檢查1、檢查學(xué)生的勞保服裝。2、檢查學(xué)生的出勤情況并做好記錄。3、強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)安全。督導(dǎo)檢查做好記錄學(xué)生自檢互檢情景引入在某企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的有序加工，需要對(duì)各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行組態(tài)連接，組成一個(gè)可以將各種生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的加工制造網(wǎng)絡(luò)。本次課，我們學(xué)習(xí)如何使用西門子S7-1200PLC完成通信控制，并掌握通信指令的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。利用某自動(dòng)化生產(chǎn)線視頻演示學(xué)生觀看視頻任務(wù)資訊知識(shí)點(diǎn)1：西門子PLC的PROFINET接口通信技術(shù)1.西門子通信技術(shù)（1）在IEEE協(xié)會(huì)的作用下，將國(guó)際上主要使用的幾種通信協(xié)議進(jìn)行匯總，并制定出通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。在該通信標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，主要包括CSMA/CD通信協(xié)議、令牌總線和令牌環(huán)三種.（2）IEC協(xié)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線定義內(nèi)容是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線”。（3）西門子公司支持并采用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)包括有類型3（PROFIBUS）和類型10（PROFINET）兩種類型。（4）西門子公司在通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中，其主要采用的是基于工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)兩種模式。其中，PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是基于工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)通信模式；PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是基于開放式現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)模式。2.PROFINET接口通信技術(shù)（1）西門子公司的PROFINET接口通信技術(shù)是基于工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它的類型號(hào)為10，是一種開放的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。（2）西門子PLC設(shè)備利用其支持的PROFINET接口通信技術(shù)，可以直接連接到工業(yè)以太網(wǎng)上面，進(jìn)行數(shù)據(jù)高速交互處理。（3）西門子PLC設(shè)備采用PROFINET接口通信技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，依靠符合RJ45接口標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)電纜，能夠可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)與其他西門子PLC、HMI（觸摸屏）和上位機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信服務(wù)。利用多媒體設(shè)備進(jìn)行授課學(xué)生觀看課程內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)資訊知識(shí)點(diǎn)2：GET指令和PUT指令1.指令功能GET指令和PUT指令。該指令可用于本地PLC1通過PROFINET或PROFIBUS等通信協(xié)議連接設(shè)備與其他指定的伙伴PLC2的CPU進(jìn)行組態(tài)伙伴連接，并根據(jù)西門子PLC的S7通信協(xié)議內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)或兩個(gè)以上的PLC之間的數(shù)據(jù)交互式通信處理功能，并能夠在指定的伙伴PLC2的CPU內(nèi)當(dāng)中讀?。℅ET指令）或?qū)懭耄≒UT指令）數(shù)據(jù)信息。圖1、GET指令模塊圖圖2、PUT指令模塊2.指令結(jié)構(gòu)PUT和GET通信指令主要包括輸入部分“EN、REQ、ID、ADDR_1、RD_1、SD_1”，輸出部分“END、NDR、DONE、ERROR、STATUS”，以及指令名稱等幾部分。（1）EN：輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為BOOL。指令接通后，表示指令可準(zhǔn)備運(yùn)行工作。（2）REQ：輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為BOOL。當(dāng)檢測(cè)到端口輸入信號(hào)由低電平變?yōu)楦唠娖胶螅噶铋_始運(yùn)行，讀取一次數(shù)據(jù)。（3）ID：輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為16進(jìn)制數(shù)據(jù)。PLC組態(tài)的ID網(wǎng)絡(luò)組態(tài)地址，可在PLC屬性中查詢到。（4）ADDR＿1：輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為指針型。伙伴PLC2的讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域。若采用多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可擴(kuò)展至ADDR＿4，共4組。（5）RD＿1/SD＿1：輸入信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為指針型。本地PLC1的讀取（RD）或?qū)懭耄⊿D）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域。若采用多數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可擴(kuò)展至RD＿4或SD＿4，共4組。（6）ENO：輸出信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為BOOL。如果指令運(yùn)行時(shí)無錯(cuò)誤，有信號(hào)從該端口輸出。（7）NDR/DONE：輸出信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為BOOL。讀?。∟DR）或?qū)懭耄―ONE）指令運(yùn)行結(jié)束，該端口發(fā)出高電平信號(hào)；若指令運(yùn)行未結(jié)束，發(fā)出低電平信號(hào)。（8）ERROR：輸出信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為BOOL。判斷指令運(yùn)行是否有運(yùn)行錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。若出現(xiàn)報(bào)警，該端口發(fā)出高電平信號(hào)；若未出現(xiàn)報(bào)警，發(fā)出低電平信號(hào)。（9）STATUS：輸出信號(hào)，數(shù)據(jù)類型為16進(jìn)制數(shù)據(jù)。利用多媒體設(shè)備演示，指導(dǎo)學(xué)生理解西門子通信指令學(xué)生觀看課程內(nèi)容，掌握通信指令基本知識(shí)步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)資訊3.指令應(yīng)用（1）指令調(diào)用1）打開西門子V13編程軟件，在右側(cè)指令樹目錄中找到“通信”文件夾，打開后可以看到幾種常用的通信類指令，包括分別“S7通信”、“開放式用戶通信”、“WEB服務(wù)器”、“其他”、“通信處理器”和“遠(yuǎn)程服務(wù)”等6項(xiàng)通信功能指令文件夾。打開“S7通信”文件夾后，畫面顯示GET指令和PUT指令。2）選擇通信指令GET（或PUT）后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)指令“調(diào)用選項(xiàng)”確認(rèn)窗口。3）點(diǎn)擊“確定”后，系統(tǒng)會(huì)在主程序當(dāng)中自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)GET指令（或PUT指令）。同時(shí)，在右側(cè)的“項(xiàng)目樹”里自動(dòng)生成一個(gè)DB數(shù)據(jù)塊。教師指導(dǎo)學(xué)生打開西門子PLC編程軟件，并正確調(diào)用GET和PUT通信指令通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成西門子PLC編程軟件應(yīng)用和GET和PUT通信指令調(diào)用步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)資訊（2）舉例說明1）將兩臺(tái)PLC設(shè)備進(jìn)行組態(tài)連接。2）設(shè)定通信指令的組態(tài)參數(shù)。3）編寫PLC1和PLC2程序（略）4.注意事項(xiàng)：（1）GET指令或PUT指令只在本地PLC1當(dāng)中調(diào)取使用即可，而伙伴PLC2僅作為服務(wù)器設(shè)備，可不用在PLC2當(dāng)中編寫GET指令或PUT指令程序。（2）通信指令一次只能執(zhí)行一個(gè)數(shù)據(jù)的讀?。℅ET）或?qū)懭耄≒UT）功能，只有本次通信內(nèi)容執(zhí)行結(jié)束后，才可以執(zhí)行下一組數(shù)據(jù)的讀取或?qū)懭搿＃?）本地PLC1與伙伴PLC2的S7通信網(wǎng)絡(luò)“ID”地址必須一致，否則，兩個(gè)PLC無法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。（4）GET指令或PUT指令使用需要在PLC屬性當(dāng)中設(shè)定生效，否則PLC無法主動(dòng)進(jìn)行通信連接。設(shè)定方法：在“設(shè)備視圖”界面，分別選中PLC1或PLC2。在PLC1或PLC2的“常規(guī)”標(biāo)題下選中“保護(hù)”，在“保護(hù)”內(nèi)容界面的“連接機(jī)制”和“運(yùn)行從遠(yuǎn)程伙伴（PLC、HMI、OPC、…）使用PUT/GET通信訪問”的方格“□”內(nèi)寫入對(duì)勾“√”。教師指導(dǎo)學(xué)生利用GET和PUT通信指令編寫簡(jiǎn)單案例程序通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成通信指令案例的編寫和調(diào)試工作步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)任務(wù)實(shí)施（1）任務(wù)分析PLC1控制要求：1）利用PUT指令和GET指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC2的啟?？刂乒δ?；2）對(duì)PLC2的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，PLC2正常運(yùn)行時(shí)PLC1亮綠燈，PLC2故障時(shí)PLC1亮紅燈。PLC2控制要求：1）向PLC1反饋運(yùn)行狀態(tài)信息；2）接收PLC1的控制要求，PLC1要求PLC2啟動(dòng)時(shí)亮綠燈，PLC1要求PLC2停止時(shí)亮紅燈。（2）I/O地址分配表（略）（3）硬件接線圖（4）編寫梯形圖程序1）建立新項(xiàng)目。打開西門子V13編程軟件，創(chuàng)建新項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為“兩臺(tái)S7-1200PLC之間的通信”，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”，系統(tǒng)自動(dòng)生成新的工程項(xiàng)目。2）添加兩個(gè)新的PLC設(shè)備。點(diǎn)擊選擇“打開項(xiàng)目視圖”，進(jìn)入項(xiàng)目主界面。在界面左側(cè)的“項(xiàng)目樹”內(nèi)找到“添加新設(shè)備”，進(jìn)入的“添加新設(shè)備”對(duì)話框里，找到本次任務(wù)所用PLC的CPU型號(hào)。兩個(gè)PLC的CPU都選擇為“1214CAC/DC/Rly”，點(diǎn)擊“確定”后自動(dòng)生成新的PLC。3）建立兩個(gè)PLC的通信組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)擊進(jìn)入到“網(wǎng)絡(luò)視圖”界面，用鼠標(biāo)選中PLC1的PROFINET接口，拖動(dòng)鼠標(biāo)至PLC2的PROFINET接口上，自動(dòng)生成名為“PN/IE_1”的通信組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。分別進(jìn)入PLC1和PLC2的屬性界面，在在“保護(hù)”內(nèi)容界面的“連接機(jī)制”和“運(yùn)行從遠(yuǎn)程伙伴（PLC、HMI、OPC、…）使用PUT/GET通信訪問”的方格“□”內(nèi)寫入對(duì)勾“√”。4）編寫PLC1和PLC2程序。（略）教師布置本次學(xué)生實(shí)習(xí)任務(wù)，巡回指導(dǎo)學(xué)生編寫任務(wù)程序通過理解教師授課內(nèi)容，學(xué)生自主完成通信指令任務(wù)內(nèi)容的編寫和調(diào)試工作步驟教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)巡回指導(dǎo)在學(xué)生操作過程中，教師檢查學(xué)生實(shí)習(xí)位置、操作姿勢(shì)、操作方法、安全文明生產(chǎn)和元器件質(zhì)量、數(shù)量等是否正確，如有不正確應(yīng)及時(shí)糾正。認(rèn)真做好個(gè)別指導(dǎo)、集體指導(dǎo)，同時(shí)做好過程評(píng)價(jià)。總結(jié)評(píng)價(jià)1、對(duì)當(dāng)次實(shí)習(xí)操作的具體情況進(jìn)行總結(jié)，對(duì)任務(wù)過程中學(xué)生普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解答疑。2、實(shí)習(xí)結(jié)束時(shí)，檢