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1、S7-1200编程及应用1.低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。低压电器产品包括以下12大类：刀开关和刀形转换开关、熔断器、断路器、控制器、接触器、启动器、控制继电器、主令电器、电阻器及变阻器、调整器、电磁铁、其它低压电器（触电保护器、信号灯与接线盒等）。2.电器按工作电压等级分：高压电器和低压电器 按动作原理分：手动电器和自动电器 按用途分：控制电器(继电器，接触器，按钮等）、配电电器（低压隔离器，熔断器，断路器等）、执行电器(电磁铁，电磁离合器等） 按工作原理分：电磁式电器和非电量控制电器。3.配电系统对电器
2、的要求是：在系统发生故障的情况下，动作准确，工作可靠，有足够的热稳定性和电稳定性。常见的配电电器有低压隔离器（刀开关）、熔断器、断路器等。4.控制电器主要用于电力拖动控制系统和用电设备的通断控制，对控制电器的要求是：工作准确可靠，操作频率高，寿命长等。常见的控制电器：继电器、接触器、按钮、行程开关、变阻器、主令开关、热继电器、启动器等。5熔断器（1）用途：利用金属导体为熔体,串联于电路，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。熔断器主要作短路保护之用，有时也可作为过载保护。（2）特点：熔断器的结构简单，分断能力高、使用方便、体积小、重量轻、价格便宜，在工农业生产中使
3、用极为广泛。熔断器主要由熔体（保险丝）和熔管（熔座）组成。（3）组成：熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。（4）型号：熔断器的常用型号有：RL6、RL7、RT12、RT14、RT15、RT16（NT）、RT18、RT19（AM3）、RO19、RO20、RTO等。 （5）参数额定电压 指熔断器长期工作时和熔断后所能承受的电压。熔断器的交流额定电压（单位为V）有： 220， 380，415，500，600，1140；直流额定电压（单位为V）有：110，220，440，800，1000，1500。额
4、定电流：熔断器在长期工作时，各部件温升不超过极限允许温升所能承载的电流值，习惯上，把熔体的额定电流简称为熔断器额定电流。熔体额定电流规定（单位为A）有2，4，6，8，10等。极限分断能力：指熔断器在规定的使用条件下，能可靠分断的最大短路电流值。截断电流特性：指在规定的条件下，截断电流与预期电流的关系特性。截断电流是指熔体分断期间电流到达的最大瞬时值。时间电流特性：熔断器的时间电流特性亦称保护特性，它是熔断器的基本特性，表示熔断器的熔断时间与流过熔体电流的关系，是反时限特性，流过熔体的电流越大，熔化（或熔断）时间越短。I2t特性：当分断电流甚大时，以弧前时间电流特性表征熔断器的性能已不够了，当熔
5、断器弧前时间小于0.1s时，熔断器的保护特性用I2t特性表示。I2t特性在产品标准中有规定。6.低压隔离开关低压隔离器也称刀开关，主要用于电气线路中隔离电源，也可作为不频繁地接通和分断空载电路或小电流电路之用。刀开关按极数分，有单极、双极和三极；按结构分，有平板式和条架式；按操作方式分，有直接手柄操作、正面旋转手柄操作、杠杆操作和电动机操作；按转换方式分，有单投、双投。另外，还有一种采用叠装式触头元件组成旋转操作的称为组合开关或转换开关。（1）组成：刀开关由静插座2、手柄1、动触刀3、铰链支座4和绝缘底板5组成。在低压电路中，用于不频繁接通和分断电路，或用来将电路与电源隔离。（2）参数额定电压
6、 在长期工作中能承受的最大电压称为额定电压。目前生产的刀开关的额定电压，一般为交流500V以下，直流440V以下。额定电流 刀开关在合闸位置允许长期通过的最大工作电流称为额定电流。小电流刀开关的额定电流有10，15，20，30，60A等五级。操作次数 刀开关的使用寿命分机械寿命和电寿命两种： 机械寿命指不带电的情况下所能达到的操作次数。 电寿命指刀开关在额定电压下能可靠地分断额定电流的总次数。电稳定性电流 发生短路事故时，不产生变形、破坏或触刀自动弹出的现象时的最大短路电流峰值就是刀开关的电稳定性电流，为其额定电流的数十倍。热稳定性电流 发生短路事故时，如果在一定时间（通常是1s）内通以某一短
7、路电流，并不会因温度急剧上升而发生熔焊现象，则这一短路电流就称为刀开关的热稳定性电流。通常，刀开关的1s热稳定性电流为其额定电流的数十倍。7热继电器：热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及电源断相进行保护，以防止电动机因上述故障导致过热而损坏。（1）工作原理及结构：热继电器具有结构简单、体积小、成本低等特点，选择适当的热元件可得到良好的反时限特性。所谓反时限特性，是指热继电器动作时间随电流的增大而减小的性能。热继电器的结构主要由几大部分组成：加热元件（热电电器的加热元件有直接加热式、复合加热式、间接加热式和电流互感器加热式四种）；动作机构（大多采用弓簧式压簧式或拉簧跳跃式机构）；复位机构（有
8、手动复位及自动复位两种型式，可根据使用要求自由调整）。（2）参数：额定电压、额定电流、相数、热元件编号、整定电流及刻度电流调节范围等。8.晶体管式时间继电器：晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它主要利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成。其特点是延时范围广、精度高、体积小、便调节、寿命长，是发展快、有前途的电子器件。（3）非对称双稳态触发器的晶体管时间继电器的外形及原理图：整个线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路等几部分。主电源是有电容滤波的半波整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。辅助电源是也带电容滤波的半波整流电路，它与主电源叠加起来作为R、C环节的
9、充电电源。 另外，在延时过程结束、二极管V3导通后，辅助电源的正电压又通过R和V3加到晶体管V5的基极上，使之截止，从而使触发器翻转。 触发器的工作原理：接通电源时，晶体管V5处于导通状态，V6处于截止状态。主电源与辅助电源叠加后，通过可变电阻R1和R对电容器C充电。在充电过程中，a点的电位逐渐升高， 直至a点的电位高于b点的电位，二极管V3则导通，使辅助电源的正电压加到晶体V5的基极上。这样，V5就由导通变为截止，而V6则由截止变为导通，便触发器发生翻转。于是，继电器K便动作；通过触头发出相应的控制信号。与此同时，电容器C经由继电器的常开触头对电阻R4放电，为下一步工作做准备。 9.速度继电
10、器：速度继电器主要用作笼型异步电动机的反接制动控制，所以也称反接制动继电器。它主要由转子、定子和触头三部分组成 ，转子是一个园柱形永久磁铁，定子是一个笼形空心圆环，由硅钢片叠成，并装有笼型绕组。速度继电器工作原理：速度继电器转子的轴与被控电动机的轴相连接，而定子空套在转子上。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，定子内的短路导体便切割磁场，产生感应电动势，从而产生电流，此电流与旋转的转子磁场作用产生转矩，于是定子开始转动，当转到一定角度时，装在定子轴上的摆锤推动簧片动作，使常闭触头分断，常开触头闭合。当电动机转速低于某一值时，定子产生的转矩减小，触头在弹簧作用下复位。10.接触器（1）接触
11、器的结构和工作原理接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器。它分为直流和交流两类。主要由电磁机构、触头系统、灭弧装置三部分组成。（2）参数额定电压 ：接触器铭牌上额定电压是指主触头的额定工作电压，其等级有： 直流接触器：220V，440V，660V。 交流接触器：220V，380V，500V，660V，1140V。 额定电流： 接触器铭牌上额定电流是指在正常工作条件下主触头中允许通过的长期工作电流，一般按下面等级制造： 直流接触器：25A，40A，60A，100A，150A，250，400A，600A。 交流接触器：10，15，25，40，60，10
12、0，150，250，400，600A。线圈的额定电压： 其等级有： 直流线圈：24V，48V，220V。 交流线圈：36V，127V，220V，380V动作值 ：是指接触器的吸合电压与释放电压。部颁标准规定接触器在额定电压85%以上时，应可靠吸合。释放电压不高于线圈额定电压的70%。接通与分断能力 指接触器的主触头在规定的条件下能可靠地接通和分断的电流值，而不应该发生熔焊，飞弧和过分磨损等。机械寿命和电气寿命 ：接触器是频繁操作电器，应有较长的机械寿命和电器寿命。目前有些接触器的机械寿命已达一千万次以上；电气寿命是机械寿命的5%20%。操作频率 ：是指每小时接通的次数。交流接触器最高为600次
13、/h；直流接触器可高达1200次/h。 第一章 概述1. PLC的概念：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。2. PLC的构成：主要由CPU模块、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成。CPU模块的内部工作电压一般为DC5V，外部输入/输出信号电压一般是DC24V或AC220V。CPU模块：主要由微处理器和存储器组成，S7-1200CUP集成有6个高速计数器（其中3个的最高输入频率为100KHZ，
14、另外3个为30KHZ）。信号板：信号板有8种型号（一点模拟量输出、两点数字量输入和两点数字量输出）。信号模块：输入模块和输出模块简称为I/O模块，数字量输入模块和数字量输出模块简称为DI模块和DO模块，模拟量输入模块和模拟量输出模块简称为AI模块和AO模块，它们统称为信号模块，简称为SM。通信模块：S7-1200CPU最多可以添加三块RS-485或RS-232串行通信模块，可以使用ASSII通信协议、USS驱动协议、Modbus主站协议和Modbus RTU从站协议。3.SIMATIC HMI 精简系列面板又称基板面板，有4in、6in、10in和15in四种规格，其防护等级为IP65。4.P
15、LC的特点：编程方法简单易学；功能强，性价比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量小，维修方便；体积小，能耗低。5.PLC具有“与”“或”“非”等逻辑指令，且具有整数四则运算、矩阵运算、函数运算、字逻辑运算（用继电器电路或梯形图可实现）、求反、循环、移位、浮点数运算等运算功能。6.PLC中的CPU的工作模式有三种：RUN（运行）、STOP（停机）、STARTUP（启动）。第二章 PLC的硬件与硬件组态1.CPU模块：S7-1200有3种型号的CPU模块：CPU1211C、CPU1212C、CPU1214C。2 CPU的共性两
16、点集成的模拟量输入（0-10V），输入电阻100K，10位分辨率；继电器输出的电压范围为DC530V或AC5250V。最大电流2A，白炽灯负载为DC30W或AC200W。可以使用梯形图和功能块图这两种编程语言。DC/DC/DC型MOSFET的状态最小输出电压为DC20V，输出电流为0.5A，0状态输出电压为DC 0.1V。最大白炽灯负载为5W。3.CPU模块的参数设置M1.0(首次循环)：仅在进入RUN模式的首次扫描时为1状态，以后为0状态。M1.1(诊断图形已更改)：CPU登陆了诊断事件时，在一个扫描周期内为1状态。M1.2（始终为1）：总是为1状态，其常开触点总是闭合。M1.3（始终为0）
17、：总是为0状态，其常闭触点总是闭合。第三章 S7-1200程序设计基础1.S7-1200只有梯形图和功能块图这两种编程语言。2.梯形图：是由触点、线圈和用方框表示的指令框组成，触点代表逻辑输入条件，线圈通常代表逻辑运算的结果，指令框用来表示定时器、计数器或者数学运算指令等。触点和线圈等组成的电路称为程序段（Network）。3.功能块图（FBD）：用类似于与门（带有符号“&”）、或门（带有符号“1”）的方框来表示逻辑运算关系，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，指令框用来表示一些复杂的功能。4.PLC使用的物理存储器PLC使用的物理存储器名称特点随机存取存储器（RAM）CPU可以读出随机存取存
18、储器（RAM）中的数据，也可以将数据写入RAM；它是易失性存储器，电源中断后，存储的信息将会丢失；RAM的工作速度高，价格便宜，改写方便。只读存储器(ROM)ROM的内容只能读出，不能写入，它是非易失的，电源消失后，仍能保存存储的内容，ROM一般用来存放PLC的操作系统。快闪存储器(FEPROM)和可电檫除可编程只读存储器(EEPROM)它们是非易失的，兼有RAM和ROM的优点5.微存储卡：其基于FEPROM，用于在断电时保存用户程序和某些数据。6.装载存储器：它是易失性存储器，用于保存用户程序、数据和组态信息。7.断电保持存储器：用来防止在电源关闭时丢失数据，暖启动后断电保持存储区的数据保持
19、不变，冷启动时断电保持存储器的值被清除。8.S7-1200的新数据类型的优点：使用短整型数据类型，可以节约内存资源；无符号数据类型可以扩大正数的数值范围；64位双精度浮点数可用于高精度的数学函数运算。9.位：位的数据类型为Bool（布尔）型，在编程软件中，Bool变量的值1和0用TRUE（真）和FALSE(假)表示。10.“立即读”访问：访问时使用I_P取代I的区别在于前者的数字直接来自 被访问的输入点，而不是来自过程的映像输入，因为数据从信号源被立即读取，而不是从最后一次被刷新的过程映像输入中复制。11.“立即写”访问：访问时使用Q_P取代Q的区别在于前者的数字直接写给被访问的物理输出点，同
20、时写给过程影像输出。12.用STEP 7 Basic调试程序有两种调试用户程序的方法：程序状态和监视表。13.位逻辑指令14.S7-1200有四种定时器，即脉冲定时器、接通延时定时器、断开延时定时器和保持型接通延时定时器。15.S7-1200有三种计数器，即加计数器、减计数器和加减计数器。第四章 数字量控制系统梯形图程序设计方法16.顺序控制：是指按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动的有秩序的进行操作。17.顺序功能图：是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。18.步：顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划
21、分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。19.初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。20.当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，执行相应的非存储型动作，处于不活动状态时，则停止执行。21.绘制顺序功能图时的注意事项两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开；两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开；顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待启动的初始状态；自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。第五章 S7-1
22、200的指令1.比较指令：用来比较数据类型相同的两个数IN1和IN2的大小，IN1和IN2分别在触点的上面和下面。2.OK与NOT_OK指令：用来检测输入数据是否是实数（即浮点数）。如果是实数，OK触点接通，反之NOT_OK触点接通。3.浮点数转换为双整数的指令：浮点数转换为双整数有四条指令，它们将IN输入的浮点数转换为32为双整数。4.MOVE指令：用于将IN输入端的源数据复制给OUT1输出的目的地址，并且转换为OUT1指定的数据类型，源数据保持不变。5.位移指令：位移指令SHR和SHL将输入参数IN指定的存储单元的整个内容逐位右移或左移若干位，移位的位数用输入参数N来定义，移位的结果保存在输出参数OUT指定的地址。6.循环位移指令：循环位移指令ROR和ROL将输入参数IN指定的存储单元的整个内容逐位循环右移或循环左移若干位，即移出来的位又送回存储单元的另一端空出来的位，原始的位不会丢失。7.数学运算指令：其包括数学运算指令、浮点数函数运算指令和逻辑运算指令。