PLC控制系统组建与调试(基于S7-1200)

项目1 创建博途项目 【任务描述】 任务一：创建加工中心刀具库选择控制博途项目 TIA(全称Totally Integrated Automation) Portal(中文名为博途）是西门子?业自动化集团发布的一款全新的全集成自动化平台，是未来西门子全集成自动化系列所有用于工程、编程和调试自动化设备和驱动系统的基础。借助该全新的工程技术软件平台，用户能够快速、直观地开发和调试自动化系统。本任务主要目的是认识博途软件，正确进行软件的安装和授权，建立加工中心刀具库选择控制的博途项目，设置项目的基本信息。 任务二：认识TIA Portal视图 TIA Portal视图是一种图形化的界面，方便使用者直观、快速进行自动化系统的开发和调试。对项目进行语言设置，在线访问CPU，熟悉视图的分区和作用，快速使用帮助功能，保存项目等。熟悉博途界面能更高效的进行项目开发，对于初学者尤其重要。 【任务能力目标】 1）了解PLC 的产生与发展。 2）了解西门子集成自动化和产品体系。 3）了解西门子PLC 的发展历程。 4）了解S7-1200 PLC的特点及性能指标。 5）了解博途软件的特点和版本。 6）掌握博途软件的安装及授权方法。 7）掌握博途软件项目创建的方法。 8）了解博途视图的界面与功能。 【完成任务的计划决策】 西门子SIMATIC S7-1200是一款紧凑型、模块化的PLC，可完成简单逻辑控制、高级逻辑控制、HMI组态和网络通信等任务。对于需要网络通信功能和单屏或多屏HMI的自动化系统，具有易于设计和实施的优点，是中小型自动化系统的完美解决方案。S7-1200 PLC的组态、编程及调试等工作是在西门子博途软件中完成的，TIA博途是西门子自动化与驱动集团推出的*新组态平台，与早期的Step 7软件相比，博途将各种设备组态编程软件集成在一起，一次安装就包含了全部所需组建，简化了系统集成的难度。TIA博途软件操作简单，易于学习，同时还具备继承性，适合新、老用户使用。 机床及数控加工中心拥有大量的逻辑运算实现机床的保护、顺序动作等控制功能，现代数控机床及加工中心一次加工要完成多种动作并用到多把刀具，刀库控制系统就是完成加工过程中换刀的动作，是一个典型的小型PLC控制系统，任务一从博途软件安装入手，了解PLC的发展和应用，学习S7-1200 PLC和博途软件的基本知识，掌握TIA软件的安装、授权，*终完成刀库控制系统项目的创建，为后续课程学习打下基础。 TIA博途软件在自动化项目中可以使用两种不同的视图： Portal视图或者项目视图。在任务二中了解和学习两种视图的功能，Portal视图是面向任务的视图，而项目视图是项目各组件的视图，可以使用切换按钮在两种视图间进行切换。在项目初期，可以选择面向任务的 Portal 视图简化用户操作，也可以选择一个项目视图快速访问所有相关工具。Portal 视图以一种直观的方式进行工程组态。不论是控制器编程、设计HMI画面还是组态网络连接，TIA 博途的直观界面都可以帮助使用者实现事倍功半；在项目视图中，每款软件编辑器的布局和浏览风格都相同，从硬件配置、逻辑编程到HMI画面设计，所有编辑器的操作都相似，可大大节省用户学习和使用的时间和成本。 【实施过程】 1.1 初识S7-1200 PLC及TIA Portal 1.1.1 PLC概述 1）PLC的定义 可编程序逻辑控制器（Programable Logic Controller）简称PLC，是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。PLC控制取代传统继电器控制装置以来，得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。PLC控制是通过用户程序来实现其控制功能，PLC采用微电子技术,内部的开关动作均由无触点的半导体电路来完成。具有连线少，体积小,寿命长,可靠性高,运行速度快的特点，并且能够随时显示给操作人员,及时监视控制程序的执行状况,为现场调试和维护提供便利，是现代工业自动化生产制造的基本控制设备。 1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国数字设备公司研制出了**台可编程序控制器PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是**代可编程序控制器。 1969年，美国研制出世界**台PDP-14。 1971年，日本研制出**台DCS-8。 1973年，德国研制出**台PLC。 1974年，中国研制出**台PLC。 国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程序控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程序控制器定义如下：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。 2）PLC的发展阶段 PLC诞生以来，它的发展经历了五个重要时期： **个时期：从1969年到20世纪70年代初期。主要特点：CPU由中、小规模数字集成电路组成，存储器为磁芯存储器；控制功能比较简单，能完成定时、计数及逻辑控制。有多个厂商推出一些产品，但产品没有形成系列化，应用的范围不是很广泛，还仅仅是继电器控制的替代产?。 第二个时期：20世纪70年代末期。主要特点：采用CPU微处理器，存储器也采用了半导体存储器，不仅使整机的体积减小，而且数据处理能力获得很大提高，增加了数据运算、传送、比较等功能，实现了对模拟量的控制，软件上开发出自诊断程序，使PLC的可靠性进一步提高。这一时期的产品已初步实现了系列化，PLC的应用范围在迅速扩大。 第三个时期：20世纪70年代末期到20世纪80年代中期。主要特点：由于大规模集成电路的发展，PLC开始采用8位和16位微处理器，使数据处理能力和速度大大提高，PLC开始具有了一定的通信能力，为实现PLC分散控制、集中管理奠定了重要基础，软件上开发出了面向过程的梯形图语言及助记符语言，为PLC的普及提供了必要条件。在这一时期，发达的工业化国家在多种工业控制领域开始应用PLC控制。 第四个时期：20世纪80年代中期到20世纪90年代中期。主要特点：超大规模集成电路促使PLC完全计算机化，CPU已经开始采用32位微处理器；数学运算、数据处理能力大大提高，增加了运动控制、模拟量PID控制等，联网通信能力进一步加强，PLC功能在不断增加的同时，体积在减小，可靠性更高。在此期间，国际电工委员会（IEC）颁布了PLC标准，使PLC向标准化、系列化发展。 第五个时期：20世纪90年代中期至今。主要特点：PLC使用16位和32位微处理器，运算速度更快、功能更强，具有更强的数值运算、函数运算和大批量数据处理能力，出现了智能化模块，可以实现对各种复杂系统的控制，编程语言除了传统的梯形图、助记符语言之外，还增加了高级编程语言。 近年来PLC发展迅速，PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、可靠性高的特点，已成为自动化工程的核心设备。 PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。 PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。就全世界自动化市场的过去、现在和可以预见的未来而言，PLC仍然处于一种核心地位。在*近出现在美国、欧洲和国内有关探讨PLC发展的论文中，这个结论是众口一词的，尽管对PLC的未来发展有着许多不同的意见。 现在，世界上有200多家PLC生产厂家，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色。其中，美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，著名的有A-B公司、通用电气（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司。欧洲PLC产品主要制造商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士等，韩国的三星（SAMSUNG）、LG等，这些生产厂家的产品占有80%以上的PLC市场份额。 3）PLC的发展趋势 随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。