西门子1200PLC培训课件

西门子培训课程S7-1200PLC第一章基础与概述PLC S7-1200是什么？PLC可编程逻辑控制器定义从继电器到的革命西门子系列PLC PLCPLC是一种专为工业环境设计的数字运算操传统继电器控制存在接线复杂、体积庞大、作电子系统它采用可编程存储器，用于存维护困难、灵活性差等局限PLC通过软件储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与编程实现控制逻辑，具有可靠性高、编程简算术操作等指令，并通过数字或模拟式输入单、维护方便、体积小、能耗低等显著优/输出控制各种类型的机械或生产过程势，彻底改变了工业控制方式硬件组成S7-1200PLC核心硬件架构扩展能力通过信号模块可扩展至S7-1200采用模块化设计理念，主要由CPU模块、信号模块（SM）、通信模块（CM）和信号板（SB）组成CPU集成了处理器、电源、输入输出电路、内置PROFINET接•最多8个信号模块口、高速运动控制和板载I/O于一体•最多3个通信模块典型参数CPU1215C•数字量I/O最多1231点•工作内存125KB，装载内存4MB•模拟量I/O最多366路•集成14路数字量输入、10路数字量输出•2路模拟量输入•支持6个高速计数器（最高100kHz）•4个脉冲输出（最高100kHz）•PROFINET通信接口实物结构S7-1200CPU1215C主要接口说明PROFINET接口网络通信存储卡槽用于程序备份电源接口DC24V输入状态指示灯运行/故障显示数字量输入DI0-DI13数字量输出DQ0-DQ9模拟量输入AI0-AI1的应用领域S7-1200机械制造物流传送系统混合与过程控制楼宇自动化数控机床、包装设备、装配线控仓储物流、分拣系统、传送带网络化工、食品、制药行业的配料系暖通空调系统、照明控制、门禁管制、机器人工作站等自动化生产线的智能控制，通过传感器集成和逻统、温度控制、液位监测等连续过理等智能建筑应用，实现节能环保的核心控制器，实现精确的运动控辑控制实现高效的物料搬运和分程控制，确保产品质量和生产安和舒适的工作环境制和生产过程管理配全第二章博途软件环境与项目创建TIA博途（Totally IntegratedAutomation Portal）是西门子推出的全集成自动化软件平台，为S7-1200编程、调试和维护提供完整的工程环境博途软件介绍TIA软件版本选择版本对比软件功能模块STEP7TIA Portal有多个版本（V

13、V

14、STEP7Basic支持S7-1200/1500基本编博途软件集成了完整的工程工具链V

15、V

16、V17等），建议使用V

15.1或更程功能，满足大多数应用需求项目视图项目管理和导航高版本以获得最佳稳定性和功能支持安装STEP7Professional包含高级功能如故门户视图快速访问常用功能时需注意障安全编程、运动控制、工艺对象等，适合硬件组态设备配置和网络设置•操作系统兼容性（Windows10/11专复杂项目开发程序编辑器多种编程语言支持业版）初学者建议从Basic版本入手，掌握基础后调试工具在线监控和诊断•硬件配置建议（8GB内存以上、SSD硬根据项目需要升级盘）HMI设计人机界面开发•授权许可证的获取与激活新建项目与硬件组态0102创建新项目添加设备CPU启动TIA Portal，选择创建新项目，输入项目名称、保存路径和作者信在项目树中选择添加新设备，从设备列表中选择对应的CPU型号（如息合理的项目命名和文件管理有助于后期维护CPU1215C DC/DC/DC）和固件版本系统会自动创建硬件和软件组态0304硬件组态设置添加扩展模块在设备视图中配置CPU参数设置IP地址、子网掩码；配置系统和时钟存从硬件目录拖拽所需的信号模块、通信模块到CPU右侧插槽系统会自动储器；设置启动特性和循环时间分配I/O地址，也可手动调整地址分配0506网络配置编译和下载在网络视图中配置PROFINET通信参数，连接HMI、上位机或其他PLC设完成硬件组态后编译项目，通过以太网或USB连接到CPU，将硬件配置下备，建立通信关系载到设备中博途软件硬件组态界面上图展示了TIA Portal的硬件组态工作环境左侧为硬件目录，包含各类CPU、信号模块和通信模块；中间区域显示已添加的设备和模块布局；右侧属性窗口用于详细参数配置通过拖拽方式即可完成硬件搭建，直观高效硬件组态时要确保选择的模块型号与实际硬件完全一致，包括订货号和固件版本，以避免下载时出现兼容性问题第三章编程基础S7-1200掌握S7-1200的编程语言、程序结构和基本指令是开发自动化应用的核心技能本章将系统介绍编程的基础知识和方法编程语言选择梯形图（）功能块图（）结构化文本（）LAD FBDST模拟继电器电路图的图形化编程语言，采用使用类似逻辑门电路的图形符号，采用框图类似高级编程语言的文本形式，使用IF-触点、线圈等形象符号直观易懂，是最常和连线表示程序逻辑适合具有电子电路基THEN、FOR、WHILE等语句结构编程效用的PLC编程语言，特别适合逻辑控制和初础的工程师，擅长表达复杂的逻辑关系率高，适合有编程经验的工程师和复杂算法学者学习实现适用场景模拟量处理、数学运算、复杂逻适用场景顺序控制、开关量逻辑、简单定辑运算适用场景复杂算法、数据处理、批量操作时计数实际项目中可以混合使用多种语言，根据具体功能需求选择最合适的编程方式例如主控制逻辑用LAD，PID算法用ST程序结构与组织块程序组织架构中断组织块S7-1200程序采用结构化设计，主要由以下程序块组成除了主程序OB1，S7-1200还支持多种中断OB启动OB（OB100）CPU从STOP切换到RUN时执行一次1循环中断OB按设定时间间隔周期执行组织块（OB）硬件中断OB响应特定硬件事件时间延迟中断OB延时后执行一次PLC操作系统与用户程序的接口，定义程序执行方式OB1是主程序循环块，CPU在RUN模式下不断循环执行诊断错误中断OB硬件故障时自动触发合理使用中断可以提高程序响应速度和实时性2功能块（FB）带背景数据块的可重复使用代码块，具有记忆功能每次调用时使用自己的实例数据库3功能（FC）不带背景数据的可重复代码块，执行完即释放临时数据适合执行通用的计算和逻辑功能4数据块（DB）用于存储程序数据，可作为FB的实例数据块或全局共享数据块基本编程元件定时器输入输出TON（接通延时）输入为真后延时接通输出数字量输入（%I）读取开关、按钮、传感器TOF（断开延时）输入为假后延时断开输出状态；数字量输出（%Q）控制继电器、指示TP（脉冲定时）输入上升沿触发固定时长灯、电磁阀地址格式%I

0.0表示输入字节脉冲0的位0时间单位支持ms、s、m、h数据操作计数器MOVE数据传送指令CTU（加计数）每次上升沿计数值加1比较指令==、、、、=、=CTD（减计数）每次上升沿计数值减1算术运算ADD、SUB、MUL、DIV CTUD（加减计数）可双向计数支持整数、浮点数、时间等多种数据类型达到设定值时输出信号第四章常用指令详解与应用深入学习S7-1200的各类指令是编写高效程序的关键本章将详细讲解逻辑运算、定时计数、数据处理等核心指令的使用方法逻辑运算指令基本逻辑指令置位与复位指令SET（置位）指令AND（与运算）将指定的位、字节或字设置为1（ON）一旦置位，即使条件消失也保持状态，直到被复位指令清除串联触点，所有输入为真时输出才为真用于实现多个条件同时满足的逻辑使用技巧应用多个安全开关串联保护•适用于需要保持状态的场合•可同时对多个位进行置位操作OR（或运算）•常用于启动保持、报警锁存并联触点，任一输入为真时输出即为真用于实现多选一的逻辑RESET（复位）指令应用多点启动控制将指定的位、字节或字清除为0（OFF）用于清除SET指令设置的状态或复位计数器、定时器使用技巧NOT（非运算）•必须与SET配合使用常闭触点，输入取反输出用于实现条件取反逻辑•注意优先级，避免同一扫描周期内冲突应用急停按钮（常闭）•用于故障复位、计数器清零XOR（异或运算）SET/RESET指令的典型应用是电机启停控制启动按钮用SET置位运行位，停止按钮用RESET复位运行位两输入不同时输出为真用于实现切换或比较功能应用双向开关控制定时器与计数器指令TON-接通延时定时器TOF-断开延时定时器TP-脉冲定时器输入条件满足后开始计时，达到设定时间PT时输出Q变为输入条件为TRUE时输出Q立即为TRUE输入条件变为输入上升沿触发，输出Q产生一个固定时长PT的脉冲期TRUE输入条件消失则立即停止计时并复位FALSE后开始计时，达到设定时间PT时输出Q才变为间输入变化不影响输出脉冲FALSE典型应用电机延时启动、报警延时触发、去抖动处理典型应用产生固定宽度脉冲、点动控制、单次动作典型应用电机延时停止、风机延时关闭、照明延时熄灭参数说明•IN启动输入•PT预设时间值•Q定时器输出•ET当前经过时间计数器指令详解CTU-加计数器CTD-减计数器CTUD-加减计数器每次CU输入检测到上升沿，当前值CV加1当CV≥PV时，每次CD输入检测到上升沿，当前值CV减1当CV≤0时，同时具有加计数和减计数功能，可双向计数灵活性最高输出Q为TRUE输出Q为TRUE应用往复运动、双向物流统计应用产品计数、次数统计应用倒计时控制、库存管理数据处理指令数据传送比较指令数据转换MOVE将源操作数值传送到目标地址CMP==等于CONVERT数据类型转换MOVE_BLK块传送，传送多个连续数据CMP不等于SCALE_X标准化（0-27648转实数）支持多种数据类型位、字节、字、双字、实数等CMP大于NORM_X归一化（实数转0-27648）CMP小于用于模拟量信号的工程量转换CMP=大于等于CMP=小于等于比较两个操作数，根据结果输出逻辑信号数学运算指令基本运算高级函数移位循环ADD加法运算ABS取绝对值SHL左移SUB减法运算SQR平方SHR右移MUL乘法运算SQRT开方ROL循环左移DIV除法运算LN、EXP自然对数与指数ROR循环右移MOD取模（求余数）SIN、COS、TAN三角函数用于位操作和特殊算法定时器控制传送带启停示例上图展示了一个典型的定时器应用传送带延时启停控制当启动按钮按下后，系统先启动前级设备，经过5秒延时（TON定时器）后再启动传送带主电机，确保物料准备就绪停止时，主电机先停止，延时3秒（TOF定时器）后前级设备才停止，确保传送带上的物料处理完毕程序逻辑说明安全要点•%I

0.0启动按钮（常开）实际工程中还需要考虑•%I

0.1停止按钮（常闭）•增加急停保护逻辑•%Q

0.0前级设备启动•添加过载、故障检测•%Q

0.1主电机启动•设置运行状态指示•T1启动延时定时器（TON，•记录运行时间和次数PT=5s）•T2停止延时定时器（TOF，PT=3s）第五章项目实战案例理论与实践相结合是掌握PLC技术的最佳途径本章通过三个典型案例，从需求分析到程序设计，全面展示S7-1200的实际应用方法案例一传送带正反转控制控制需求分析硬件接线与组态输入点分配设计一个传送带控制系统，实现以下功能基本功能•%I

0.0正转启动按钮（常开）•%I

0.1反转启动按钮（常开）通过按钮控制传送带正转、反转和停止•%I

0.2停止按钮（常开）•%I

0.3急停按钮（常闭）互锁保护•%I

0.4过载保护继电器（常闭）正转和反转不能同时动作，必须先停止后才能换向输出点分配状态指示•%Q

0.0正转接触器•%Q

0.1反转接触器用指示灯显示当前运行状态（正转/反转/停止）•%Q

0.2正转指示灯（绿色）安全保护•%Q

0.3反转指示灯（黄色）•%Q

0.4故障指示灯（红色）急停按钮可随时停止设备，故障信号触发时立即停机梯形图程序设计要点0102正转控制逻辑反转控制逻辑正转按钮按下且反转未运行时，SET正转标志位加入急停和故障信号的串联保护反转按钮按下且正转未运行时，SET反转标志位同样加入安全保护逻辑0304停止与互锁输出驱动停止按钮按下、急停触发或故障发生时，RESET所有运行标志位，实现完全停机根据标志位状态驱动接触器和指示灯，确保硬件动作与程序逻辑一致案例二多路抢答器模拟控制系统初始化计时显示主持人按下开始按钮，系统进入就绪状态，所有选手抢答按钮有效，就绪指示启动答题计时器，在HMI或数码管上显示剩余答题时间（如30秒）灯亮起1234抢答判定结果确认首次按下按钮的选手获得抢答权，其对应的选手指示灯点亮，同时锁定其他选主持人确认答案后按复位按钮，系统清除当前状态，准备下一轮抢答手按钮关键技术实现优先级编码计数器综合应用使用RS触发器或SET/RESET指令实现首位抢答的锁存核心思路系统中需要多个计数器配合•所有选手按钮并联检测轮次计数器记录总抢答轮数•第一个上升沿触发公共锁存位选手计数器统计每位选手的抢答成功次数•锁存位阻断后续按钮信号超时计数器配合定时器实现答题倒计时•通过比较判断具体是哪位选手通过计数器可以实现比赛规则的灵活设置，如限制单个选手抢答次数、设定总轮数等这种设计保证了在毫秒级别的精确抢答判定案例三交通信号灯控制系统控制需求与系统设计设计一个十字路口交通信号灯控制系统，实现东西、南北两个方向的车辆和行人通行控制系统需要按照固定的时序自动循环，并具备手动控制和夜间黄灯闪烁功能时序控制逻辑第一阶段（60秒）东西绿灯，南北红灯，东西方向车辆通行第二阶段（3秒）东西黄灯，提醒即将转换第三阶段（50秒）东西红灯，南北绿灯，南北方向车辆通行第四阶段（3秒）南北黄灯，准备切换回第一阶段状态机设计方法采用状态机编程思想，定义4个状态（S0-S3）对应不同的信号灯组合使用整型变量存储当前状态，定时器控制状态转换时机每个状态内设定对应的输出动作，状态转换条件清晰，程序结构清晰易维护实现要点与优化建议定时器应用技巧紧急车辆优先•每个状态使用一个TON定时器检测到紧急车辆信号时，快速切换到该方向绿灯，其他方向红灯紧急状态结束后恢复正常时序•定时时间到则切换到下一状态故障诊断•切换时复位当前定时器•监测灯泡状态，断线报警•时间参数可设为变量便于调整•检测状态转换异常行人过街按钮•故障时切换到黄灯闪烁模式增加行人请求按钮，在安全前提下适当缩短某方向绿灯时间，增加行人通行绿灯需考虑最小绿灯时间保证•记录故障日志供维护分析第六章高级功能与通信技术掌握S7-1200的高级功能可以应对更复杂的控制需求本章介绍PID控制、运动控制和通信技术等进阶内容控制与模拟量处理PIDPID控制原理S7-1200PID功能块PID控制器是工业过程控制中最常用的控制算法，通过比例（P）、积分（I）、微分（D）三S7-1200提供了集成的PID控制工艺对象，使用非常方便个环节的组合，实现对温度、压力、流量、液位等连续量的精确控制01P添加PID工艺对象在项目树中选择CPU，添加新对象→PID控制，系统自动创建功能块和数据块比例控制02根据当前偏差大小调节参数配置I设置采样时间、输入输出量程、工作模式（自动/手动）配置P、I、D参数初值03积分控制程序调用消除稳态误差在OB1或循环中断OB中周期性调用PID功能块，连接实际值输入和控制量输出D04在线整定微分控制通过调试面板在线观察控制曲线，调整参数直至获得满意的控制效果预测偏差趋势模拟量输入输出处理模拟量模块将0-10V或4-20mA信号转换为数字量（0-27648），需要进行标定转换为工程量（如0-100℃）使用SCALE_X和NORM_X指令完成标准化和归一化注意配置模块参数测量类型、量程、滤波时间等运动控制与高速计数步进电机控制伺服电机控制高速计数器应用S7-1200通过脉冲输出（PTO）功能可直接驱动步进电机驱动通过脉冲+方向或PROFIdrive通信接口控制伺服系统S7-S7-1200集成6个高速计数器（HSC），最高计数频率器配置PTO工艺对象，设置脉冲频率、加减速时间、目标位1200支持的PTO输出最高100kHz，满足大多数伺服应用可100kHz可连接增量编码器、光电传感器等，用于位置检置等参数支持绝对定位、相对定位、回零等多种运动模式实现速度控制、位置控制、转矩控制等多种模式配合高速计测、速度测量、长度计量等支持单相、双相、A/B相90°等适用于位置精度要求不太高的场合数器可构成闭环控制系统多种计数模式可配置比较值触发中断事件运动控制涉及的参数较多，建议先在仿真环境或实验台上充分测试，确认参数正确后再应用到实际设备上，避免设备损坏或人身安全事故通信技术PROFINET网络组态PROFINET是西门子主推的工业以太网通信标准，S7-1200通过集成的PROFINET接口可以方便地组建通信网络PLC之间通信HMI触摸屏通信多台PLC通过PROFINET连接，使用PUT/GET指令或S7通信进行数据交换可实现分布使用WinCC或精智屏通过PROFINET与PLC通信，实现参数设置、运行监控、数据记录式控制系统等功能IO设备扩展第三方设备集成连接PROFINET IO分布式IO模块，扩展系统的输入输出点数，减少现场布线连接支持PROFINET的变频器、伺服驱动器、机器人等智能设备，实现深度集成远程监控与诊断通信实例参考Web服务器功能Modbus TCP通信S7-1200CPU集成Web服务器，通过浏览器可以S7-1200支持Modbus TCP协议，可与第三方设备通信使用MB_CLIENT/MB_SERVER指令库实现主从站功能•查看CPU状态和诊断信息OPC UA通信•读取变量表数据•查看模块配置S7-1500和新版本S7-1200固件支持OPC UA服务器功能，便于与MES、SCADA等上位系统集•下载诊断缓冲区成，实现工业

4.0的垂直集成只需在网络属性中启用Web服务器，然后在浏览器中输入CPU的IP地址即可访问第七章调试技巧与故障诊断高效的调试方法和系统的故障诊断能力是PLC工程师必备的技能本章分享实用的调试技巧和常见问题的解决方案程序调试方法变量监控表在线测试与编辑创建监控表，添加需要观察的变量可实时查看和修改变量值，支持强制功能PLC在RUN状态下，可以进行有限的在线修改单击在线和离线比较查看差监控表可以保存，方便重复使用使用监控全部功能可以快速了解程序执行状异修改后编译并下载到PLC注意重大修改建议在STOP状态下进行使用态注意修改变量值可能影响设备运行，必须在安全的前提下操作测试功能可以不下载程序直接测试修改效果断点与单步执行跟踪与记录设置断点可以暂停程序执行，方便检查变量状态单步执行功能可以逐条执行指使用跟踪功能可以记录变量的变化过程，生成曲线图这对于分析时序问题、优令，观察程序流程这对于调试复杂逻辑和查找隐蔽错误非常有效但注意断化控制算法非常有帮助可以设置触发条件，只记录关注的时间段跟踪数据可点调试会停止PLC的实时控制，仅适用于离线测试以导出为CSV格式进行进一步分析常见故障分析与解决通信故障I/O故障程序逻辑错误现象PLC无法连接、通信中断现象输入无响应、输出不动作现象设备动作不符合预期检查网线连接、IP地址设置、防火墙设置、网络拓扑检查接线是否牢固、电源电压、输入信号类型、输出检查变量状态、逻辑关系、定时器/计数器参数负载解决使用可访问设备扫描、检查通信模块诊断、重解决监控变量表、单步执行、添加中间变量辅助判断启设备解决用万用表测量信号、检查模块诊断、更换疑似故障模块课程总结与学习建议重点知识回顾持续学习路径1PLC基础与硬件强化实践操作掌握S7-1200的硬件架构、CPU性能参数、扩展能力理论必须与实践结合建议购买学习套件或在实验室反复练习，动手编程、接线、调试，才能真正掌握技能2博途软件应用参与实际项目熟练使用TIA Portal进行项目创建、硬件组态、程序编写寻找机会参与真实的自动化项目，从需求分析到系统交付的完整流程是最好的学习途径3编程语言与指令深入学习资源理解LAD、FBD、ST语言特点，掌握常用指令的使用西门子官方提供丰富的学习资料技术手册、应用实例、视频教程定期关注技术论坛，与同行交流4实战案例经验通过典型案例积累工程经验，培养系统设计思维获得专业认证考取西门子PLC工程师认证（如SIMATIC工程师证书），证明专业能力，提升职业竞争力5高级功能拓展了解PID控制、运动控制、通信技术等进阶内容工业自动化的未来属于不断学习、勇于实践的工程师从基础到精通，每一步都需要扎实的积累希望本课程能为您的PLC学习之路打下坚实基础持续学习，勇于实践，您一定能成为优秀的自动化工程师！100%100%100%理论掌握实践能力项目经验全面理解PLC原理熟练操作博途软件积累工程案例。