西门子S7-1500全国总代理

在定时器指令方面，S7-200 PLC和S7-1200 PLC也有差异。S7-200 PLC的定时器当计时值大于或等于设定值时，定时器状态位置位；S7-300 PLC的定时器当计时值大于设定值时，定时器输出置位；而S7-1200 PLC的定时器当计时值大于或等于设定值时，输出置位；而且S7-1200 PLC的定时时间可以像S7-300 PLC的一样直接输入，不需要像S7-200 PLC那样使用定时时基1/10/100ms进行换算。

在工艺功能方面，S7-200 PLC一般是通过向导来实现的，而S7-1200 PLC则是通过调用相应的块来实现的。

上述差异的详细内容将在后续章节进行介绍。

2.2.5 电源计算

S7-1200的CPU有一个内部电源，为CPU、信号模块、信号扩展板及通信模块提供电源，并且也可以为用户提供24V电源。

CPU为信号模块、信号扩展板及通信模块提供5V直流电源，不同的CPU能够提供的功率是不同的。在硬件选型时，需要计算所有扩展模块的功率总和，检查该数值是否在CPU提供功率范围之内，如果超出则必须更换容量更大的CPU或减少扩展模块数量。

S7-1200的CPU也可以为信号模块的24V输入点、继电器输出模块或其他设备提供电源（称作传感器电源），如果实际负载超过了此电源的能力，则需要增加一个外部24V电源，此电源不可与CPU提供的24V电源并联。建议将所有24V电源的负端连接到一起。

传感器24V电源与外部24V电源应当供给不同的设备，否则将会产生冲突。

如果S7-1200 PLC系统的一些24V电源输入端互联，此时可用一个公共电路连接多个M端子。例如当设计CPU为24V电源供给、信号模块继电器为24V电源供给及非隔离模拟量输入为24V电源供给的“非隔离”电路时，所有非隔离的M端子必须连接到同一个外部参考点上。

下面通过例子说明电源的计算方法。

某工程项目经统计I/O点数为20个DI，DC 24V输入，10个DO中继电器输出8个，2个DC输出，1路模拟量输入，1路模拟量输出，选用S7-1200 PLC，CPU选型如下。由于数字量I/O点数较多，且为继电器输出，选用CPU 1214C AC/DC/继电器，订货号为6ES7 214-1BE30-0XB0。由于需要2个DC输出，选用扩展的信号模块SM 1223 8×DC 24V输入/8×DC 24V输出，订货号为6ES7 222-1BF30-0XB0，1路模拟量输入为CPU自带，1路模拟量输出可以选用信号板SB 1232的1路模拟量输出，订货号为6ES7 232-4HA30-0XB0。

PLC是在传统顺序控制器的基础上，通过引入微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的新型工业控制装置，初是用来取代继电器、计时、计数等顺序控制功能的，终建立柔性远程控制系统。西门子S7-1200 PLC作为中小型PLC的佼佼者，无论在硬件配置上还是在软件编程上都具有强大的优势。本章将介绍S7-1200 PLC的软件、硬件功能，深入阐述位逻辑编程、用来控制负载工作时长和逻辑时序的定时器，以及对脉冲测量、计数和控制的计数器等。

1.1　S7-1200 PLC的硬件和软件

1.1.1　PLC的定义

PLC是Programmable Logic Controller的简称，又称可编程逻辑控制器。它是以微处理器、嵌入式芯片为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置，是现代工业的主要控制手段和重要的基础设备之一。

国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的稿和第二稿，对PLC做如下的定义：PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境的应用而设计，可采用可编程序存储器在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备都应易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能。

图1-1是PLC工作示意图。PLC含有CPU，可以执行数字运算操作，将输入部分和输出部分通过指令集合进行逻辑运算、顺序控制等，实现对电动机M的控制。

1.1.2　S7-1200 PLC的CPU模块

在西门子工厂自动化系统中，核心的就是PLC。它通过在现场层、控制层和管理层分别部署硬件产品和对应软件，实现管理控制一体化。西门子目前主流的PLC产品为S7系列PLC，包括S7-200SMART、S7-1200、S7-300、S7-400、S7-1500等。其中，S7-1200 PLC作为中小型PLC的典型代表，具有外观轻巧、速度敏捷、标准化程度高等特点，借助优异的网络通信能力和标准，可以构成复杂多变的控制系统。如图1-2所示，西门子S7-1200 PLC模块包括CPU、电源、输入信号处理回路、输出信号处理回路、存储区、RJ45端口和扩展模块接口等。

从PLC的定义可以得出，S7-1200 PLC的本质为一台计算机，负责系统程序的调度、管理、运行和自诊断，并将用户程序做出编译解释处理以及调度用户目标程序运行。与之前西门子S7-200系列PLC模块的大区别在于，它标准配置了以太网端口RJ45，可以采用一根标准网线与安装有博途软件的PC进行编程组态和工程应用。图1-3为S7-1200 PLC系统，包括CPU模块、SM信号模块、CM通信模块、电源模块和其他附件等。

目前，西门子公司提供CPU 1211C、CPU 1212C、CPU 1212FC、CPU 1214C、CPU 1214FC、CPU 1215C、CPU 1215FC、CPU 1217C等多种类型的CPU模块。

西门子S7-1500全国总代理

这些CPU模块的共同指标包括1024个字节输入（I）和1024个字节输出（Q）、扩展3个左侧通信模块、SIMATIC存储卡（选件）、实时时钟保持时间通常为20天（40℃时少12天）、实数数学运算执行速度2.3μs/指令、布尔运算执行速度0.08μs/ 指令等。

不同型号CPU模块的技术指标见表1-1，包括用户存储器、本地集成I/O、信号扩展、高速计数器、脉冲输出、PROFINET接口等，如CPU 1215C有125KB工作存储器、4MB装载存储器、10KB保持型存储器、8192个字节位存储器，可以扩展8个模块，具有4路100kHz脉冲输出和2个PROFINET接口等。

S7-1200 PLC的扩展模块设计方便并易于安装，无论安装在面板上还是标准DIN导轨上，其紧凑型设计都有利于有效地利用空间。使用模块上的DIN导轨卡夹将设备固定到导轨上，导轨卡夹还能掰到一个伸出位置以提供将设备直接安装到面板上的螺钉安装位置，如图1-5所示。

S7-1200 PLC有三种类型的扩展模块：

（1）信号板（SB），仅为CPU提供几个附加的I/O点，SB安装在CPU的前端。

（2）信号模块（SM），提供附加的数字或模拟I/O点，连接在CPU的右侧。

（3）通信模块（CM），为CPU提供附加的通信端口（RS232或RS485），连接在CPU的左侧。

信号模块用于扩展PLC的输入和输出点数，可以使CPU增加附加功能，连接在CPU模块的右侧

信号板（Signal Board）是S7-1200 PLC特有的，可以给CPU模块增加输入和输出点数。每一个CPU模块都可以添加一个具有数字量或模拟量I/O的SB。SB连接在CPU的前端，如图1-7所示。

3. 通信模块（CM）

通信模块安装在CPU模块的左侧，用于RS232、RS485、MODBUS通信

内存模块主要用于存储用户程序，有的还为系统提供辅助工作内存。在结构上，内存模块都是附加在CPU模块中的，功能如下：

（1）作为CPU的装载存储区，用户项目文件可以仅存储在卡中，CPU中没有项目文件，离开存储卡无法运行。

（2）在有编程器的情况下，作为向多个S7-1200 PLC传送项目文件的介质。

（3）忘记密码时，清除CPU内部的项目文件和密码。

（4）24M卡可以用于更新S7-1200 CPU的固件版本。

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要插入存储卡，首先需要打开CPU顶盖，然后将存储卡插入插槽，推弹式连接器可以轻松地插入和取出。存储卡要求正确安装

S7-1200 PLC使用博途软件进行编辑、编译、调试、模拟。自从2009年发布款SIMATIC STEP7 V10.5（STEP 7 basic）以来，已经发布的博途软件版本有V10.5、V11、V12、V13、V14、V15、V16、V17等，支持西门子SIMATIC S7-1200/1500系列PLC，并向下兼容S7-300/400等系列PLC和WinAC控制器

PLC常用的编程语言是梯形图。梯形图是接近继电器、线圈等电气元件实体的符号表示方法。以如图1-11所示为例，左边是电源线，经过I0.0常开触点、I0.1常闭触点后，由线圈Q0.0输出。当I0.0所对应的开关动作，I0.1对应的开关不动作时，线圈Q0.0闭合；此时若I0.1对应的开关动作，则线圈Q0.0断开。

在PLC的端子上接入行程开关、继电器等外部元件（I0.0、I0.1和Q0.0所对应的电气元件），用户可以在博途编程软件平台上编写梯形图，通过网线下载到PLC，PLC就可以按照用户的逻辑和能流（电流）方向进行控制了

PLC常见的三种元件是输入继电器、输出继电器和内部辅助继电器，见表1-3。根据IEC61131-3标准，PLC元件用百分数符号%开始，随后是位置前缀符号；如果有分级，则用整数表示分级，并用小数点符号“.”分隔。

需要注意的是，在本书后续讲述中，为了简洁，一般把%省略。用户在编辑梯形图程序时，软件会自动补全%符号。

有了输入电气元件（如按钮、选择开关、行程开关、接近开关等）、S7-1200 PLC、输出电气元件（如指示灯、接触器、蜂鸣器、电磁阀线圈等），就可以组成基基本的PLC控制系统，来完成如图1-14所示的分拣输送应用等，实现逻辑控制、顺序控制、定位控制等。

西门子S7-200 SMART PLC是在S7-200 PLC基础上发展起来的全新自动化控制产品，该产品的以下特点，使其成为经济型自动化市场的理想选择。 

（1）机型丰富，选择更多 

该产品可以提供不同类型，I/O点数丰富的CPU模块。产品配置灵活，在满足不同需要的同时，又可以大限度地控制成本，是小型自动化系统的理想选择。