《西门子初级培训班》课件

西门子初级培训班欢迎参加西门子初级培训班！本课程旨在为学员提供自动化技术的基础知识和技能，使其能够胜任自动化领域的相关工作通过本课程的学习，您将了解西门子的PLC产品线、TIA Portal软件的使用、PLC编程语言以及HMI等内容此外，我们还将探讨工业网络、通信协议、安全基础等关键知识点本课程结合理论讲解和实际案例，旨在帮助学员快速掌握自动化技术，为未来的职业发展奠定坚实的基础课程概述培训目标课程结构预期学习成果本课程旨在帮助学员掌握自动化技术的本课程分为多个模块，包括PLC基础知完成本课程后，学员将能够

1.理解自基础知识，熟悉西门子PLC产品线和识、TIA Portal软件介绍、PLC编程语动化技术的基本概念和原理

2.熟悉西TIA Portal软件的使用通过学习，学言、HMI基础知识、工业网络通信以及门子PLC产品线和TIA Portal软件的使员将能够独立完成简单的自动化项目，实际应用案例等每个模块都包含理论用

3.掌握PLC编程语言，能够独立编并具备解决实际问题的能力此外，我讲解和实践操作，旨在帮助学员全面掌写简单的PLC程序

4.了解HMI的基本们还将培养学员的团队合作精神和创新握相关知识此外，我们还将安排小组知识，能够进行HMI界面设计和配置意识，使其能够适应快速发展的自动化讨论和项目实践，以提高学员的综合能

5.熟悉工业网络通信的基本原理和协议行业力西门子公司简介公司历史全球影响力12西门子公司成立于1847年，是一西门子在全球拥有庞大的业务网家拥有悠久历史的跨国公司在络和广泛的客户群体，是全球领170多年的发展历程中，西门子先的技术供应商之一公司的产始终致力于技术创新和产业升级品和解决方案广泛应用于各个行，为全球经济和社会发展做出了业，为客户提供高效、可靠和可重要贡献西门子的业务遍及全持续的解决方案西门子在全球球，涵盖能源、医疗、工业、基范围内积极参与各种社会责任项础设施与城市等多个领域目，致力于推动可持续发展自动化领域的地位3西门子在自动化领域拥有领先的技术和产品，是全球自动化市场的领导者之一公司的PLC、HMI、工业网络等产品广泛应用于各个行业，为客户提供全面的自动化解决方案西门子始终致力于推动自动化技术的创新和发展，为工业

4.0的实现奠定坚实的基础自动化技术概述什么是自动化？自动化的重要性自动化是指利用机器、设备和计自动化在现代工业中发挥着越来算机系统来完成重复性、危险性越重要的作用它可以提高生产或需要高精度的工作，从而减少效率、降低生产成本、提高产品人工干预，提高生产效率和质量质量、改善工作环境、减少安全自动化技术涵盖多个领域，包事故等随着劳动力成本的不断括控制系统、传感器、执行器、上升和市场竞争的日益激烈，自机器人等动化已经成为企业提高竞争力的必然选择工业背景下的自动化

4.0在工业

4.0的背景下，自动化技术迎来了新的发展机遇工业

4.0强调互联互通、数据驱动和智能化，自动化技术是实现工业

4.0的关键支撑通过将自动化技术与物联网、大数据、人工智能等技术相结合，可以实现生产过程的智能化、柔性化和高效化基础知识PLC的定义的工作原理在工业中的应PLC PLCPLC用PLC（可编程逻辑控PLC的工作原理可以PLC广泛应用于各种制器）是一种专门为概括为扫描输入、工业领域，包括制造工业应用而设计的数执行程序、扫描输出业、能源、交通、化字计算机它采用可PLC通过输入模块工、食品等它可以编程的存储器来存储读取外部传感器和开用于控制各种设备和指令，通过数字或模关的状态，根据程序生产过程，例如电机拟输入/输出模块来控逻辑进行运算，然后、阀门、泵、传送带制各种机械或生产过通过输出模块控制执、机器人等PLC是程行器，从而实现对生实现工业自动化的核产过程的控制心设备西门子产品线PLCS7-200系列1S7-200系列是西门子的小型PLC，适用于简单的自动化应用它具有体积小、价格低、易于使用的特点，广泛应用于小型机械、楼宇自动化等领域S7-1200系列2S7-1200系列是西门子的中型PLC，适用于中等规模的自动化应用它具有强大的处理能力、灵活的扩展性以及丰富的通信接口，广泛应用于制造业、水处理、电力等领域S7-1500系列3S7-1500系列是西门子的高端PLC，适用于复杂的自动化应用它具有极高的性能、强大的安全功能以及先进的诊断功能，广泛应用于汽车制造、航空航天、化工等领域硬件介绍S7-1200CPU模块CPU模块是PLC的核心部件，负责执行程序、处理数据以及控制输入/输出模块S7-1200系列PLC提供多种CPU模块，用户可以根据实际需求选择合适的型号输入/输出模块输入/输出模块用于连接外部传感器和执行器输入模块接收来自传感器的信号，输出模块控制执行器的动作S7-1200系列PLC提供多种输入/输出模块，包括数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块等通信模块通信模块用于与其他设备或系统进行通信S7-1200系列PLC提供多种通信模块，包括PROFINET模块、PROFIBUS模块、Modbus模块等，可以实现与HMI、上位机、其他PLC等设备的通信硬件配置S7-1200模块选择电源计算根据实际需求选择合适的CPU模块、计算所有模块的功耗，选择合适的电源1输入/输出模块以及通信模块需要考模块电源模块的功率必须大于所有2虑输入/输出点的数量、信号类型、通模块的功耗之和，以确保系统的稳定运信协议等因素行接地保护安装注意事项为了保护设备和人员的安全，必须进行按照正确的步骤安装各个模块，注意模4可靠的接地接地线应该连接到PLC块之间的连接方式和方向确保模块3的接地端子上，并确保接地电阻符合规安装牢固，连接可靠，避免松动或接触范要求不良软件介绍TIA Portal项目管理1用于创建、打开、保存和管理项目可以设置项目属性、导入导出项目等硬件配置2用于配置PLC的硬件设备，包括CPU模块、输入/输出模块、通信模块等可以设置模块的参数、地址等PLC编程3用于编写PLC程序，支持多种编程语言，包括梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、结构化控制语言（SCL）等HMI设计4用于设计HMI界面，可以添加各种控件，例如按钮、文本框、图表等可以设置控件的属性、事件等在线调试5用于在线监控和调试PLC程序可以查看变量的值、强制变量的值、设置断点等创建新项目启动TIA Portal1创建新项目2选择型号PLC3配置硬件4设置网络5编程语言概述PLC梯形图（）功能块图（）结构化控制语言（）LAD FBDSCL梯形图是一种图形化的编程语言，类似功能块图也是一种图形化的编程语言，结构化控制语言是一种高级文本编程语于继电器电路图它使用触点和线圈来使用功能块来表示不同的功能模块功言，类似于Pascal或C语言它具有强表示逻辑关系，易于理解和学习，广泛能块可以实现复杂的控制逻辑，例如大的表达能力和灵活性，适用于复杂的应用于简单的逻辑控制PID控制、运动控制等算法和数据处理梯形图编程基础基本元素逻辑操作12梯形图的基本元素包括*梯形图可以实现各种逻辑操触点常开触点、常闭触点作，包括*与（AND）*线圈输出线圈、置位线所有触点都闭合时，线圈才圈、复位线圈*连接线用通电*或（OR）任何一个于连接触点和线圈，表示逻触点闭合时，线圈就通电*辑关系非（NOT）触点断开时，线圈才通电实例演示3例如，可以使用梯形图实现一个简单的电机启动停止控制使用一个常开触点表示启动按钮，一个常闭触点表示停止按钮，一个输出线圈表示电机当启动按钮按下时，电机启动；当停止按钮按下时，电机停止功能块图编程基础基本元素逻辑操作实例演示功能块图的基本元素包括*功能块功能块图可以通过连接不同的功能块例如，可以使用功能块图实现一个简表示一个特定的功能模块，例如PID来实现各种逻辑操作例如，可以使单的温度控制系统使用一个PID功控制、计数器等*输入引脚用于接用一个AND功能块实现与操作，一个能块实现温度控制，使用一个温度传收输入信号*输出引脚用于输出信OR功能块实现或操作，一个NOT功能感器作为输入信号，使用一个加热器号*连接线用于连接功能块的输入/块实现非操作作为输出信号通过调节PID参数，输出引脚，表示数据流可以实现对温度的精确控制结构化控制语言基础语法规则基本指令简单程序示例SCL具有严格的语法SCL提供丰富的基本例如，可以使用SCL规则，例如变量声明指令，例如赋值语句编写一个简单的加法、数据类型、运算符、条件语句、循环语程序首先声明两个等必须按照语法规句等可以使用这些变量，然后使用赋值则编写程序，否则编指令实现各种复杂的语句将两个变量的值译器会报错算法和数据处理相加，最后将结果输出到另一个变量数据类型和变量基本数据类型1SCL支持多种基本数据类型，包括*BOOL布尔型，表示真或假*INT整型，表示整数*REAL实型，表示浮点数*复杂数据类型STRING字符串型，表示文本2SCL还支持复杂数据类型，包括*数组用于存储相同类型的多个数据*结构体用于存储不同类型的多个数据*枚举变量声明和使用3用于定义一组命名的常量在使用变量之前，必须先声明变量变量声明包括变量名、数据类型和初始值声明变量后，就可以在程序中使用变量进行赋值、运算等操作指令集概述位逻辑指令用于进行位逻辑运算，例如AND、OR、NOT等可以用于控制数字量输入/输出信号计时器和计数器用于实现定时和计数功能可以用于控制设备的启动、停止、延时等数学运算指令用于进行数学运算，例如加、减、乘、除等可以用于处理模拟量输入信号，进行数据转换等位逻辑指令详解置位和复位置位操作将一个位设置为真复位2操作AND,OR,NOT操作将一个位设置为假可以用于控制设备的启动和停止AND操作当所有输入都为真时，输1出才为真OR操作当任何一个输入为真时，输出就为真NOT操作当输入为真时，输出为假；当输入为边沿检测假时，输出为真边沿检测检测信号的上升沿或下降沿可以用于触发某个事件，例如计数

3、定时等计时器指令定时器TON接通延时定时器，当输入信号为真时，开始计时；当计时时间到达设定值时，输出1信号为真定时器TOF2断开延时定时器，当输入信号为假时，开始计时；当计时时间到达设定值时，输出信号为假定时器TP3脉冲定时器，当输入信号为真时，输出信号为真，并开始计时；当计时时间到达设定值时，输出信号为假计数器指令计数器CTU1计数器CTD2计数器CTUD3数学运算指令加减乘除比较操作数据转换用于进行加、减、乘、除运算可以用用于比较两个数的大小关系可以用于用于将一种数据类型转换为另一种数据于处理模拟量输入信号，进行数据转换控制程序的流程，例如判断温度是否超类型例如，将整型转换为实型，将实等过设定值型转换为字符串型程序结构组织块（）功能（）OB FC12组织块是程序的入口点，用于功能是一段独立的程序代码，组织和管理程序不同的组可以被多次调用功能没有织块具有不同的功能，例如主自己的数据存储区，只能通过程序块、启动组织块、中断组参数传递数据织块等功能块（）FB3功能块也是一段独立的程序代码，可以被多次调用功能块具有自己的数据存储区，可以保存数据组织块详解主程序块（）启动组织块OB1主程序块是程序的入口点，程序启动组织块在PLC启动时执行，从主程序块开始执行主程序块用于初始化系统例如，可以设负责调用其他功能和功能块，实置变量的初始值，启动设备等现程序的整体功能中断组织块中断组织块在发生中断事件时执行，用于处理中断事件例如，可以处理外部中断、定时中断等功能和功能块创建和调用参数传递FC vsFBFC没有自己的数据存可以使用TIA Portal软在调用功能和功能块储区，只能通过参数件创建功能和功能块时，需要传递参数传递数据FB具有自创建完成后，可以参数可以是输入参数己的数据存储区，可在程序中调用功能和、输出参数或输入/输以保存数据功能块出参数数据块全局数据块1全局数据块可以被所有程序块访问用于存储全局变量，例如设备状态、参数设置等实例数据块2实例数据块与功能块相关联，用于存储功能块的实例数据每个功能块实例都有自己的实例数据块数据块的创建和使用3可以使用TIA Portal软件创建数据块创建完成后，可以在程序中使用数据块中的变量符号表和注释创建符号表添加注释提高程序可读性符号表用于将变量名与实际地址关联起注释用于解释程序代码的功能可以使使用符号表和注释可以提高程序的可读来可以使用TIA Portal软件创建符号用TIA Portal软件添加注释性，方便程序的维护和调试表程序调试技巧强制和观察表强制表可以强制改变变量的值，用于测2试程序的各种情况观察表可以观察在线监控多个变量的值，方便程序的调试1在线监控可以实时查看变量的值，了解程序的运行状态可以使用TIA断点设置Portal软件进行在线监控断点可以使程序在指定的行停止执行，方便程序的调试可以使用TIA Portal3软件设置断点基础知识HMI的定义和作用HMIHMI（人机界面）是人与机器之间进行交互的界面它可以显示机器的运行状态

1、参数设置等信息，也可以接收用户的操作指令类型HMI2HMI的类型包括*文本显示器*触摸屏*PC-based HMI在自动化中的地位HMI3HMI在自动化系统中扮演着重要的角色它可以帮助操作人员监控和控制生产过程，提高生产效率和安全性西门子产品线HMI基本面板1高级面板2PC-based HMI3配置软件介绍WinCC软件界面主要功能操作流程WinCC配置软件的界面包括*项目管WinCC配置软件的主要功能包括*WinCC配置软件的操作流程包括*创理器*画面编辑器*变量管理器*报警HMI画面设计*变量配置*报警配置*趋建项目*配置设备*设计画面*配置变管理器*趋势图管理器势图配置*用户权限管理量*配置报警*配置趋势图*配置用户权限创建项目HMI设备选择屏幕创建12根据实际需求选择合适的创建HMI屏幕，用于显示机HMI设备，例如基本面板、器的运行状态和参数设置高级面板或PC-based HMI基本设置3进行基本设置，例如屏幕分辨率、背景颜色、字体等画面设计基础HMI静态对象动态对象静态对象是指在HMI画面上固动态对象是指在HMI画面上可定不变的对象，例如文本、图以动态变化的对象，例如变量片、线条等可以使用静态对显示、报警显示、趋势图等象来美化HMI画面，提高用户可以使用动态对象来实时显示体验机器的运行状态和参数设置输入输出字段/输入/输出字段是指可以接收用户输入和显示输出的控件可以使用输入/输出字段来接收用户的操作指令，控制机器的运行按钮和开关设计按钮类型开关设计事件配置HMI提供多种按钮类HMI提供多种开关类可以为按钮和开关配型，例如瞬动按钮、型，例如拨动开关、置事件，例如按下事自锁按钮等可以根旋转开关等可以根件、释放事件等当据实际需求选择合适据实际需求选择合适事件发生时，可以执的按钮类型的开关类型行相应的操作，例如启动电机、停止电机等报警系统配置报警类型1HMI支持多种报警类型，例如过程报警、设备报警、系统报警等可以根据实际需求配置报警类型报警触发条件2可以为报警配置触发条件，例如变量超过设定值、设备发生故障等当触发条件满足时，会触发报警报警显示和确认3HMI可以显示报警信息，并提供报警确认功能操作人员可以确认报警，并采取相应的措施趋势图和数据记录趋势图配置数据记录设置历史数据查看可以配置趋势图，用于实时显示变量的可以配置数据记录，用于记录变量的历可以查看历史数据，分析设备的运行状变化趋势可以设置趋势图的颜色、线史数据可以设置数据记录的频率、存态，找出潜在的问题型、坐标轴等储方式等用户权限管理权限分配可以为用户组分配不同的权限，例如查2看数据、修改参数、启动设备等用户组设置1可以设置不同的用户组，例如操作员登录和注销组、管理员组等每个用户组具有不同的权限用户需要登录才能使用HMI登录时需要输入用户名和密码使用完成后，需要注销登录，以保护系统安全3脚本编程HMI脚本语言介绍HMI支持脚本编程，可以使用脚本语言来实现复杂的功能，例如数据处理、逻辑运1算等基本语法2脚本语言具有基本的语法规则，例如变量声明、数据类型、运算符等必须按照语法规则编写脚本程序，否则编译器会报错简单脚本示例例如，可以使用脚本编写一个简单的加法程序首先声明两3个变量，然后使用赋值语句将两个变量的值相加，最后将结果输出到另一个变量与通信HMI PLC通信驱动1HMI需要使用通信驱动才能与PLC进行通信需要选择与PLC型号匹配的通信驱动变量映射2需要将HMI中的变量与PLC中的变量进行映射这样，HMI才能读取PLC中的数据，并将用户的操作指令发送给PLC通信故障排查如果HMI与PLC通信出现故障，需要进行排查常见的问题3包括通信驱动选择错误、变量映射错误、网络连接故障等工业网络基础网络拓扑通信协议工业以太网网络拓扑是指网络中各个设备之间的连通信协议是指网络中各个设备之间进行工业以太网是指应用于工业领域的以太接方式常见的网络拓扑包括星型拓通信的规则常见的通信协议包括网技术它具有实时性、可靠性、安全扑、环型拓扑、总线型拓扑等不同的PROFINET、PROFIBUS、Modbus等性等特点，可以满足工业自动化的需求网络拓扑具有不同的特点，适用于不同不同的通信协议具有不同的特点，适的应用场景用于不同的设备和应用场景通信PROFINET特点配置步骤PROFINET12PROFINET是一种基于以太网配置PROFINET通信需要进行的工业通信协议它具有实以下步骤*配置网络设备*时性、灵活性、开放性等特点配置PLC*配置HMI，可以满足各种工业自动化的需求诊断工具3可以使用PROFINET诊断工具来诊断网络故障常见的诊断工具包括PROFINET Commander、Wireshark等通信PROFIBUS特点配置步骤PROFIBUSPROFIBUS是一种现场总线通配置PROFIBUS通信需要进行信协议它具有可靠性、经济以下步骤*配置网络设备*性等特点，广泛应用于各种工配置PLC*配置HMI业自动化领域常见问题解决常见的PROFIBUS通信问题包括网络设备配置错误、通信电缆连接不良、设备地址冲突等需要根据实际情况进行排查和解决通信Modbus协议简介配置实例Modbus Modbus RTU vsTCPModbus是一种串行通可以使用TIA Portal软ModbusRTU是一种信协议，广泛应用于件配置Modbus通信基于串行链路的工业自动化领域它需要选择Modbus通信Modbus协议，简单易用，适用于各驱动，并配置通信参Modbus TCP是一种种设备和系统数基于以太网的Modbus协议Modbus TCP具有更高的传输速率和更大的数据容量通信OPC标准介绍OPC1OPC（OLE forProcess Control）是一种用于实现不同厂商设备之间互操作性的标准它可以使不同的设备和系统能够无缝地进行通信和数据交换服务器和客户端OPC2OPC通信包括OPC服务器和OPC客户端OPC服务器负责提供数据，OPC客户端负责读取数据配置步骤3配置OPC通信需要进行以下步骤*安装OPC服务器*配置OPC服务器*配置OPC客户端网络安全基础常见安全威胁常见的网络安全威胁包括病毒、木马、黑客攻击等这些威胁可能会导致数据泄露、系统瘫痪等严重后果安全策略为了保护网络安全，需要制定安全策略安全策略包括访问控制、入侵检测、数据加密等防火墙和VPN防火墙可以阻止未经授权的访问，VPN可以建立安全的通信隧道它们是保护网络安全的重要工具实际应用案例水位控制硬件选型根据系统需求选择合适的硬件设备，例2如PLC、传感器、阀门等系统需求分析1分析水位控制系统的需求，例如水位范围、控制精度、响应速度等程序设计PLC设计PLC程序，实现对水位的自动控制可以使用PID控制算法来提高控制精3度实际应用案例水位控制（续）界面设计HMI1设计HMI界面，用于显示水位、设置参数、控制阀门等系统调试2对系统进行调试，检查硬件连接是否正确、程序逻辑是否正确、参数设置是否合理等运行测试3对系统进行运行测试，验证系统是否能够满足需求实际应用案例电机控制系统需求分析1分析电机控制系统的需求，例如电机启动停止、转速调节、过载保护等变频器选型2根据电机功率和控制要求选择合适的变频器程序设计PLC3设计PLC程序，实现对电机的控制可以使用变频器控制指令来实现电机的启动停止和转速调节实际应用案例电机控制（续）界面设计系统调试运行测试HMI设计HMI界面，用于显示电机状态、设对系统进行调试，检查硬件连接是否正对系统进行运行测试，验证系统是否能置参数、控制电机运行等确、程序逻辑是否正确、参数设置是否够满足需求合理等实际应用案例温度控制控制原理中的指令PID PLCPID12PID控制是一种常用的控制PLC提供PID指令，可以直算法它通过调节比例、积接使用PID指令来实现温度分和微分三个参数来实现对控制系统的精确控制参数整定方法3PID参数的整定方法包括经验法、试凑法、Ziegler-Nichols法等需要根据实际情况选择合适的整定方法实际应用案例温度控制（续）程序实现设计HMI使用PLC程序实现温度控制可设计HMI界面，用于显示温度、以使用PID指令来控制加热器或设置参数、控制加热器或冷却器冷却器的输出等系统优化对系统进行优化，提高控制精度和响应速度可以通过调整PID参数来实现系统优化故障诊断与维护常见故障类型诊断工具使用预防性维护常见的故障类型包括可以使用诊断工具来诊进行预防性维护可以减硬件故障、软件故障、断故障常见的诊断工少故障的发生常见的通信故障等需要根据具包括示波器、万用预防性维护措施包括实际情况进行排查和解表、PLC诊断软件等定期检查、更换易损件决、清洁设备等远程监控与维护远程连接方式1常见的远程连接方式包括VPN、远程桌面、Web服务器等可以根据实际需求选择合适的远程连接方式安全注意事项2进行远程监控和维护需要注意安全需要采取安全措施，例如设置强密码、使用加密通信等远程诊断实例3可以使用远程诊断工具来诊断故障可以通过远程连接到PLC，查看变量的值、强制改变变量的值、设置断点等项目文档管理文档类型常见的文档类型包括需求规格说明书、硬件设计文档、软件设计文档、测试文档、用户手册等文档编写规范需要按照规范编写文档，保证文档的完整性、准确性和可读性版本控制使用版本控制系统可以管理文档的版本，方便多人协作和历史版本追溯西门子技术支持资源技术论坛2西门子技术论坛可以与其他用户交流技术问题，获取帮助官方网站1西门子官方网站提供丰富的产品信息、技术文档、软件下载等资源在线培训资源西门子提供多种在线培训资源，可以学3习西门子产品和技术自动化工程师职业发展技能要求自动化工程师需要掌握自动化技术、PLC编程、HMI设计、工业网络通信等技能1认证体系2西门子提供自动化工程师认证体系，可以证明您的专业能力职业规划建议3建议自动化工程师不断学习新技术，提高自身技能，拓展职业发展空间工业与数字化转型

4.0工业概念

4.01工业

4.0是指利用物联网、大数据、云计算、人工智能等技术来实现生产过程的智能化、柔性化和高效化数字孪生2数字孪生是指利用数字模型来模拟物理实体，可以用于优化生产过程、预测设备故障等人工智能在自动化中的应用3人工智能可以应用于自动化领域的各个方面，例如智能控制、故障诊断、优化调度等新技术趋势边缘计算在工业中的应用工业物联网（）5G IIoT边缘计算是指将计算和数据存储移动到5G具有高速率、低延迟、大连接等特点工业物联网是指将物联网技术应用于工网络的边缘，可以减少数据传输延迟，，可以应用于工业自动化领域的各个方业领域，可以实现设备互联互通、数据提高系统响应速度面，例如远程控制、无线传感器网络等采集和分析等课程回顾主要知识点总结技能掌握自评12回顾课程的主要知识点，例对自身技能掌握情况进行自如PLC基础知识、HMI基础评，找出需要加强的方面知识、工业网络通信等学习心得分享3分享学习心得，交流学习经验进阶学习建议推荐课程自学资源推荐相关课程，例如高级PLC推荐自学资源，例如书籍、网编程、HMI高级设计、工业网站、视频教程等络通信等实践项目建议建议进行实践项目，巩固所学知识，提高实际应用能力问答环节常见问题解答学员提问讨论交流解答学员提出的常见学员自由提问进行讨论交流，共同问题解决问题结语与展望课程总结1总结课程内容，强调自动化技术的重要性自动化技术的未来2展望自动化技术的未来发展趋势继续学习的重要性3强调继续学习的重要性，鼓励学员不断提高自身技能。