1.8.3 步骤

1.I/O分配

在PLC控制系统中，较为重要的是确定PLC的输入和输出元器件。对于初学者来说，经常搞不清哪些元器件应该作为PLC的输入，哪些元器件应该作为PLC的输出。其实很简单，只要记住一个原则即可：发出指令的元器件作为PLC的输入，如按钮、开关等；执行动作的元器件作为PLC的输出，如接触器、电磁阀、指示灯等。

根据本案例任务要求，按下按钮SB时，交流接触器KM线圈得电，电动机直接起动并运行（即快速移动）；松开按钮SB时，交流接触器KM线圈失电，电动机则停止运行（即停止移动）。可以看出，发出指令元器件是按钮，则SB作为PLC的输入元器件；通过交流接触器KM的线圈得失电，其主触点闭合与断开，使得电动机运行或停止，则执行元器件为交流接触器KM的线圈，即交流接触器KM的线圈应作为PLC的输出元件。根据上述分析，进给电动机的PLC控制I/O分配如表1-7所示。

2.主电路及I/O接线图

根据控制要求，进给电动机应为直接起动，其主电路如图1-40所示。而根据表1-7可绘制出进给电动机PLC控制的I/O接线图，如图1-41所示。

如不特殊说明，本书均采用CPU 1214C（AC/DC/RLY，交流电源/直流输入/继电器输出）型西门子S7-1200 PLC。

注意：对于继电器输出型PLC的输出端子来说，允许额定电压为AC 5～250V，或DC5～30V，故接触器的线圈额定电压应为220V及以下。

3.硬件连接

（1）主电路连接

首先使用导线将三相断路器QF1的出线端与熔断器FU1的进线端对应相连接，其次使用导线将熔断器FU1的出线端与交流接触器KM主触点的进线端对应相连接，最后使用导线将交流接触器KM主触点的出线端与电动机M的电源输入端对应相连接，电动机连接成星形或三角形，取决于所选用电动机铭牌上的连接标注。

（2）控制电路连接

在连接控制电路之前，必须断开S7-1200 PLC的电源。

首先进行PLC输入端的外部连接：使用导线将PLC本身自带的DC24V负极性端子M与其相邻的接线端子1M（PLC输入信号的内部公共端）相连接，将DC24V正极性端子L+与按钮SB的进线端相连接，将按钮SB的出线端与PLC输入端I0.0相连接；

其次进行PLC输出端的外部电路连接：使用导线将交流电源220V的火线端L经熔断器FU3后接至PLC输出点内部电路的公共端1L，将交流电源220V的零线端N接到交流接触器KM线圈的出线端，将交流接触器KM线圈的进线端与PLC输出端Q0.0相连接。

注意：S7-1200 PLC的电源端在左上方，以太网接口在左下方，输入端在上方，输出端在下方。

4.创建工程项目

（1）创建项目

双击桌面上的图标，打开博途编程软件，在Portal视图中选择“创建新项目”，输入项目名称“M_Diandong”，选择项目保存路径，然后单击“创建”按钮创建项目完成。

（2）硬件组态

选择“设备组态”选项，单击“添加新设备”，在“控制器”中选择CPU 1214C AC/DC/RLY V4.1版本（当然，在此用户必须选择与硬件一致的CPU型号及版本号），双击选中的CPU型号或单击左下角的“添加”按钮，添加新设备成功，并弹出编程窗口。

（3）编写程序

单击项目树下的“程序块”，打开“程序块”文件夹，用鼠标双击主程序块Main[OB1]，在项目树的右侧，即编程窗口中显示程序编辑器窗口。打开程序编辑器时，自动选择程序段1，如图1-42a所示。

单击程序编辑器工具栏上的常开触点按钮，（或打开指令树中基本指令列表“位逻辑运算”文件夹后，双击文件夹中常开触点行），在程序行的最左边出现一个常开触点，触点上面红色的问号表示地址未赋值，同时在“程序段1”的左边出现符号，表示此程序段正在编辑中，或有错误，如图1-42b所示。

继续单击程序编辑器工具栏上的常开触点按钮（或打开指令树中基本指令列表“位逻辑运算”文件夹后，双击文件夹中线圈行），在梯形图的最右端出现一个线圈，如图1-42c所示。单击或双击常开触点上方处输入常开触点的地址I0.0（不区分大小写），输入完成后，按1次计算机的〈Enter〉键或单击或双击线圈上方处，或输完地址I0.0后连续按两次计算机的〈Enter〉键，光标自动移至下一需要输入地址处，再输入线圈的地址Q0.0，如图1-42d所示。每生成一个触点或线圈时，也可在它们的上方立即添加相应的地址。程序段编辑正确后，左边的符号自动消失。

可以将常用的编程元件拖放到指令列表的“收藏夹”文件夹中，在编程时比较方便。

可以在“程序段1：”后面或下一行的程序段的“注释”行中注明本程序段的程序注释。为了扩大编辑器视窗，可单击工具栏中的“启用/禁用程序段注释”图标隐藏或显示程序段的注释。也可以将鼠标的光标放在OB1的程序区最上面的分隔条上，按住鼠标左键，往上拉动分隔条来扩大编辑器视窗。分隔条上面是代码块的接口（Interface）区，下面是程序区。将分隔条拉至编辑器视窗的顶部，不再显示接口区，但是它仍然存在。单击代码块的“块接口”水平条，代码块的接口区又重新出现，或单击“块接口”下方的倒三角按钮。使用编辑器视窗右上角的最大化图标来使编辑窗口最大化，再通过单击最大化窗口右上角的嵌入图标使编辑器视窗恢复。

程序编写后，需要对其进行编译。单击程序编辑器工具栏上的“编译”按钮，对项目进行编译。如果程序错误，编译后在编辑器下面的巡视窗口中将会显示错误的具体信息。必须改正程序中所有的错误才能下载。如果没有编译程序，在下载之前博途编程软件将会自动地对程序进行编译。

用户编写或修改程序时，应对其保存，即使程序块没有输入完整，或者有错误，也可以保存项目，只要单击工具栏上的“保存项目”按钮便可。

5.通信设置和项目下载

CPU是通过以太网与运行TIA博途软件的计算机进行通信。计算机直接连接单台CPU时，可以使用标准的以太网电缆，也可以使用交叉以太网电缆。一对一的通信不需要交换机，两台以上的设备通信则需要交换机。下载之前得先对CPU和计算机进行正确的通信设置，方可保证成功下载。

（1）CPU的IP设置

双击项目树中PLC文件夹内的“设备组态”，或单击巡视窗口设备名称（添加新设备时，设备名称默认为PLC_1），打开该PLC的设备视图。选中CPU后再单击巡视窗口的“属性”选项，在“常规”选项卡中选中“PROFINET接口”下的“以太网地址”，可以采用（图1-43所示）的右边窗口默认的IP地址和子网掩码，设置的地址在下载后才起作用。

子网掩码的值通常为255.255.255.0，CPU与编程设备的IP地址中的子网掩码应完全相同。同一个子网中各设备的子网内的地址不能重叠。如果在同一个网络中有多个CPU，除了一台CPU可以保留出厂时默认的IP地址，必须将其他CPU默认的IP地址更改为网络中唯一的IP地址，以避免与其他网络用户冲突。

（2）计算机网卡的IP设置

如果是Windows 7操作系统，用以太网电缆连接计算机和CPU，并接通PLC电源。打开“控制面板”，单击“查看网络状态和任务”，再单击“本地连接”（或用鼠标右键单击桌面上的“网络”图标，选择“属性”），打开“本地连接状态”对话框，单击“属性”按钮，在“本地连接属性”对话框中（如图1-44所示），选中“此连接使用下列项目”列表框中的“Internet协议版本4”，单击“属性”按钮，打开“Internet协议版本4（TCP/IPv4）属性”对话框。用单选框选中“使用下面的IP地址”，输入PLC以太网端口默认的子网地址192.168.0.×，IP地址的第4个字节是子网内设备的地址，可以取0～255的某个值，但是不能与网络中其他设备的IP地址重叠。单击“子网掩码”输入框，自动出现默认的子网掩码255.255.255.0。一般不用设置网关的IP地址。设置结束后，单击各级对话框中的“确定”按钮，最后关闭“本地连接”对话框。

如果是Windows XP操作系统，打开计算机的控制面板，用鼠标双击其中的“网络连接”图标。在“网络连接”对话框中，用鼠标右键单击通信网卡对应的连接图标，如“本地连接”图标，执行出现的快捷菜单中的“属性”命令，打开“本地连接属性”对话框。选中“此连接使用下列项目”列表框最下面的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”按钮，打开“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框，设置计算机网卡的IP地址和子网掩码。

（3）项目下载

做好上述准备后，选中项目树中的设备名称“PLC_1”，单击工具栏上的“下载”按钮，（或执行菜单命令“在线”→“下载到设备”）打开“扩展的下载到设备”对话框，如图1-45所示。将“PG/PC接口的类型”选择为“PN/IE”，如果计算机上有不止一块以太网卡（如笔记本式计算机一般有一块有线网卡和一块无线网卡），用“PG/PC接口”选择为实际使用的网卡。

选中复选框“显示所有兼容的设备”，单击“开始搜索”按钮，经过一段时间后，在下面的“目标子网中的兼容设备”列表中，出现网络上的S7-1200 CPU和它的以太网地址，计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色变为实心的橙色，表示CPU进入在线状态，此时“下载”按钮变为亮色，即有效状态。

如果同一个网络上有多个CPU，为了确认设备列表中的CPU与硬件设备中哪个CPU相对应，可选中列表中的某个CPU，单击左边的CPU图标下面的“闪烁LED”复选框，对应的硬件设备CPU上的3个运行状态指示灯闪烁，再次单击“闪烁LED”复选框，3个运行状态指示灯停止闪烁。

选中列表中的S7-1200，单击右下角“下载”按钮，编程软件首先对项目进行编译，并进行装载前检查（如图1-46所示），如果出现检查有问题，此时单击“无动作”后的倒三角按钮，选择“全部停止”，此时“下载”按钮会再次变为亮色，单击“下载”按钮，开始装载组态，完成组态后，单击“完成”按钮，即下载完成。

单击工具栏上的“起动CPU”图标将PLC切换到RUN模式，RUN/STOP LED变为绿色。

打开以太网接口上面的盖板，通信正常时Link LED（绿色）亮，Rx/Tx LED（橙色）周期性闪动。

（4）上载程序块

为了上载PLC中的程序，首先要生成一个新的项目。在项目中生成一个PLC设备，其型号和订货号与实际的硬件相同。

用以太网电缆连接好编程计算机和CPU的以太网接口后，打开文件夹“PLC_1”和“在线访问”，选中使用的网卡Realtek PCle GBE Family Controller，双击“更新可访问的设备”选项，在巡视窗口“信息”栏中会出现“扫描接口Realtek PCle GBE Family Controller上的设备已完成。在网络上找到了1个设备。”然后在此网卡下显示已连接上的PLC的IP地址，如图1-47所示。

单击已连接上的PLC的IP地址，打开其文件夹，单击打开其中“程序块”文件夹，会看到文件夹中有一主程序块“Main [OB1]”，用鼠标双击打开此主程序组织块，即将已连接上的PLC中的程序上传到计算机中。S7-1200和S7-200及S7-300/400不同，它在项目下载时，其中的变量表和程序中的注释都下载到CPU中，因此在上传时可以得到CPU中的变量表和程序中的注释，它们对于程序的阅读是非常有用的。

（5）上传硬件配置

上传硬件配置的操作步骤如下。

1）将CPU连接到编程设备上，创建一个新的项目。

2）添加一个新设备，但要选择“非特定的CPU 1200”，而不是选择具体的CPU。

3）执行菜单命令“在线”→“硬件检测”，打开“PLC_1的硬件检测”对话框。选择“PG/PC接口的类型”为“PN/IE”和“PG/PC接口”为“Realtek PCle GBE Family Controller”，然后单击“开始搜索”按钮，找到CPU后，单击选中“所选接口的兼容可访问节点”列表中的设备，单击右下角的“检测”按钮，此时在设备视图窗口便可看到已上传的CPU和所有模块（SM、SB或CM）的组态信息。如果已为CPU分配了IP地址，将会上传该IP地址，但不会上传其他设置（如模拟量I/O的属性）。必须在设备视图中手动组态CPU和各模块的配置。

6.调试程序

本案例项目下载完成后，先断开主电路电源，按下按钮SB，使其常开触点接通，观察交流接触器KM线圈是否得电？再松开，使其常开触点断开，观察交流接触器KM线圈是否失电？若上述现象与控制要求一致，则程序编写正确，且PLC的外部线路连接正确。

在程序及控制线路均正确无误后，合上主电路的断路器QF1，再按上述方法进行调试，如果电动机起停正常，则说明本案例控制任务实现。

上述通过按钮的控制过程分析如下：如图1-48所示（将PLC的输入电路等效为一个输入继电器线圈），合上断路器QF1→接通按钮SB→输入继电器I0.0线圈得电→其常开触点接通→线圈Q0.0中有信号流流过→输出继电器Q0.0线圈得电→其常开触点接通→接触器KM线圈得电→其常开主触点接通→电动机起动并运行。

松开按钮SB→输入继电器I0.0线圈失电→其常开触点复位断开→线圈Q0.0中没有信号流流过→输出继电器Q0.0线圈失电→其常开触点复位断开→接触器KM线圈失电→其常开主触点复位断开→电动机停止运行。