综合实训指导手册

2022-09-11 来源：乌哈旅游

2016年生产实习指导书

(PLC组,内部使用资料)

燕山大学电气工程学院自动化系

2016-8-15

第1章 S7-1500实训平台简介 ........................................ 0 第2章控制回路及主回路 ............................................ 1 第3章 S7-1500PLC及TP1200 简介 .................................... 2

S7-1500PLC简介 ................................................ 2 TP1200简介 .................................................... 4 第4章编程软件简介及指令介绍 ...................................... 5

TIA简介 ....................................................... 5 TIA的安装 ..................................................... 5 TIA的硬件配置和程序结构 ....................................... 5 第5章G120变频器主要参数设置及通讯 ................................. 8 第6章 HMI组态软件 ................................................ 9

PROFINET概述 .................................................. 9 硬件配置 ....................................................... 9 新建一个工程 ................................................... 9 组态变量 ...................................................... 10 画面组态 ...................................................... 10 第7章实训项目 ................................................... 12

实训一熟悉TIA博途编程环境 .................................... 12 实训二 S7-1500 PLC数字量实验 .................................. 15 实训三控制三相异步电机 ........................................ 16 实训四 S7-1500与TP1200通讯 ................................... 17 实训五流水灯和交通灯 .......................................... 18 实训六 S7-1500与G120变频器的端子通讯实验 ..................... 20 实训七 WINCC监控界面组态 ...................................... 21 附录1 ............................................................. 22 附录2 ............................................................. 23

第1章 S7-1500实训平台简介

S7-1500 实训平台符合“可编程序控制器的编程方法与工程应用”、“可编程控制器及其应用”等课程教学实验大纲的要求，通过S7-1500实训平台的实训，应使学生掌握以下基本技能：

1. 对S7-1500的结构有一定的了解； 2. 能完成S7-1500各模块的接线；

3. 学会使用S7-1500编程软件，掌握一些基本的编程指令；

4. 会使用S7-1500数字输入输出模块、模拟输入输出模块，并通过编程实现一些基本功能；

5. 通过PROFINRT,实现S7-1500、TP1200、G120变频器之间的通讯，并能通过程序改变异步电动机转速等；

6. 学会使用TIA和WINCC将TP1200与S7-1500进行组态，实现基于WINCC的人机界面的设计。

S7-1500实训平台的实训台高80CM，宽为120CM，如下图：

图 S7-1500实训平台元件布局图

根据S7-1500实训平台的设计要求，设计的S7-1500实训平台包括实训台，电源部分，S7-1500 PLC、TP1200、G120变频器、实训板、三相异步电动机、稳压直流电源等。

具体元件清单如下表：

表1 S7-1500实训平台元件清单表序号符号名元件名 1 QF1 4P空气断路器 2 QF2 3P空气断路器 3 QF3 3P空气断路器 4 QF4 2P空气断路器 5 FU1 熔断器 6 FU2 熔断器 7 FU3 熔断器 8 FU4 熔断器 9 KM1 接触器 10 KM2 接触器 11 KM3 接触器 12 KM4 接触器 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

KA1 KA2 KA3 SA1 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 HB1 C PM190W 1516-3PN/DP DI DQ AI DQ TP1200 G120 H1 M1 M2 中间继电器中间继电器中间继电器钥匙开关指示灯指示灯指示灯指示灯指示灯指示灯指示灯指示灯按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关按钮开关数显模块插座 PLC电源模块 CPU 数字量输入模块数字量输出模块模拟量输入模块模拟量输出模块触摸屏变频器接近开关与G120配套电机三相异步电机第2章控制回路及主回路

电源电路为整个S7-1500实训平台提供所需电源，其电源回路及主回路的接线图需要学生根据实训挂屏具体接线来绘制。

主回路

图2-1主回路

主回路通过，380V对G120变频器和三相异步电机进行供电。同时，使用熔断器以防止电路的短路或过载。控制回路

图2-2控制回路

控制回路通过220V进行供电，其中有三盏指示灯，指示三相电每一相的通断情况，通过PW190W将AC 220V转换成DC 220V给PLC的CPUh和其他模块供电。通过一个DC 24V电源将AC 220V转换成DC 24V给TP1200供电。

第3章 S7-1500PLC及TP1200 简介

S7-1500PLC简介

S7-1500PLC是一种通用型PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。S7-1500采用模块化结构、无风扇结构设计，采用DIV标准导轨安装，配置灵活、安装简单、维护容易、扩展方便。

S7-1500采用模块化结构，根据控制要求的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，各种模块及人机界面可进行广泛的组合和扩展。其主要模块：包括电源模块、CPU模块、数字输入模块、数字输出模块、模拟输入模块、模拟输出模块、功能模块、接口模块等。一、PS模块（电源模块）

电源模块用来将交流120V/230V电压转为24V直流工作电压，为S7-1500CPU和24V直流负载电路提供电源。本S7-1500电源模块采用PW 190W。二、CPU模块

S7-1500 CPU模块主要用来执行用户程序，同时还为S7-1500背板总线提供5V电源。本S7-1500CPU模块型号为1516-3 PN/DP，属于标准型CPU,包括后备电池、DC24V连接器，模式选择开关，状态及故障指示器、PROFINET。其中，CPU通过24V连接器与电源模块相连，通过PROFINET完成与TP1200以及S120变频器间的通讯。

PS、CPU接线图如下图所示：

210209301302L124VNCPU1516-3PN/DPPW190WL+24VMSIMATICS7-1500+-PN 图3-1 PS、CPU接线图

三、SM模块（信号模块）

和DO模块（数字量输入和输出模块）

本实验中S7-1500数字输入模块为DI 32x24VDC HF,32点数字输入，分为4个组，每组8个点。分别接8个按钮、4个接近开关和四个钮子开关，需外部电源才可以完成相应功能。数字量输出模块为DQ 32x24VDC/ HF，32点数字输出。其中模块自身要由电源模块供电，同时接近开关需要外接电源，采用24V直流稳压电源即可。根据具体的控制要求，进行相应的编程，可以完成一定的功能。DI接线图如下图所示：

图3-2 DI/DO接线图

模块（模拟输入模块）

本S7-1500模拟输入模块采用AI 8xU/I/RTD/TC ST,8通道组，本实验只用了第一组，接了一个电位器，同时还有一个显示器与电位器相连，它们需外部提供5V直流电源该模块配有量程卡，分A、B、C、D，本实验选B即为电压，表示测量的是电压，通过调节电位器，改变模拟输入电压，并显示在显示器上。

图3-3 AI接线图

模块（模拟量输出模块）

本S7-1500模拟输出模块为AQ 4x U/I ST，该模块具有下列技术特性：4个模拟量输出、选择电压输出的通道、选择电流输出的通道、精度：16 位（包含符号）、可组态的诊断（每个通道）。

本试验使用了第一通道组，接了一个显示器，并需外部提供5V直流电源通

过相应的编程，可以实现通过调节电位器，来改变模拟输出电压，并显示在显示器上的功能。

图3-6 AO接线图

TP1200简介

SIMATIC HMI 精智面板具有较高的功能特性，可实现快速图像构建。所有规格的面板均具有归档、 VB 脚本运行、可浏览各种工厂文档（如， PDF 或网页文件）等功能。而另一项创新之举则是实现了系统诊断与 SIMATIC 控制器的完美交互。如今，可直接通过精智面板读取相应的诊断信息；而在此之前只能使用编程器进行读取。

SIMATIC HMI 精智面板可轻松集成到 PROFINET 和 PROFIBUS网络中，还集成有 USB 接口。 7 寸以上的精智面板还配备有一个双端口以太网交换机接口， 15 寸以上的精智面板则配有一个额外的PROFINET 千兆以太网接口。

宽屏显示可增加高达 40% 的显示空间，可完美显示各种复杂操作画面，而且操作与监控更为清晰明了。 1600 万色的高分辨率，可详尽显示所有操作过程，显著优化了面板显示清晰度。与此同时， 170º 的超宽视角，也极大确保了最优显示清晰度。这款显示屏的亮度可全范围调节，因而可根据具体需求进行优化调整。这一功能对于船舶等应用尤为重要，可大幅降低能源损耗。

图3-7TP1200接口

第4章编程软件简介及指令介绍

TIA简介

TIA是可用于SIMATIC S7-1500/1200/400/300站创建可编程逻辑控制程序的软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表。它是SIEMENS SIMATIC工业软件的组成部分。TIA以其强大的功能和灵活的编程方式广泛应用于工业控制系统，总体说来，它有如下功能特性：

可通过选择SIMATIC工业软件中的软件产品进行扩展为功能模板和通讯处理器赋参数值强制和多处理器模式全局数据通讯

使用通讯功能块的事件驱动数据传送组态连接 TIA的安装

包含五种语言的TIA V13版本能够在 Windows 7 Professional操作系统上运行。

将TIA CD放入PC机的CD-ROM驱动器，安装程序将自动启动，根据安装程序界面的提示即可安装完毕。如果安装程序没有自动启动，可在CD-ROM的以下路径中找到安装程序〈驱动器〉：/TIA/Disk1/.

一旦安装完成并已重新启动计算机，“TIA Portal V13(SIMATIC管理器)”的图标将显示在Windows桌面上。

TIA的硬件配置和程序结构

一般来说，要在TIA中完成一个完整自动控制项目的下位机程序设计，要经过设计自动化任务解决方案、生成项目、组态硬件，生成程序、传送程序到CPU并调试等步骤。

从其流程来看，设计自动化任务解决方案是首要的，它是根据实际项目的要求进行设计，本实验对此不做过多地阐述。下面从生成项目开始，逐步介绍如何完成一个自动化控制项目的下位机程序设计。（一）生成项目并组态硬件、编程

具体的硬件组态过程可参考课件深入浅出S71500。

注意：机和CPU的通讯接口选择：设置PG/PC接口为Realtek PCIe GBE Familier； 2.硬件组态ET200SP时，设置的地址须和ET200SP硬件上的地址相同。 (二) 程序结构

配置好硬件之后，回到TIA管理器界面窗口，鼠标左键单击窗口左边的“程序”选项，则右边窗口中会出现“OB1”图标，“OB1”是系统的主程序循环块，“OB1”里面可以写程序，也可以不写程序，根据需要确定。TIA中有很多功能各异的块，分别描述如下：

1、组织块（Oganization Block,简称OB）。组织块是操作系统和用户程序间的接口，它被操作系统调用。组织块控制程序执行的循环和中断、PLC的启动、发送错误报告等。你可以通过在组织块里编程来控制CPU的动作。

2、功能函数块（Function Block,简称FB）。功能函数块为TIA系统函数，每一个功能函数块完成一种特定的功能，你可以根据实际需要调用不同的功能函数块。

3、函数（Function,简称FC）。函数是为了满足用户一种特定的功能需求而由用户自己编写的子程序，函数编写好之后，用户可对它进行调用。

4、数据块（Data Block,简称DB）。数据块是用户为了对系统数据进行存储而开辟的数据存储区域。

如果你要加入某种块，可在左边窗口（即出现“OB1”的窗口）空白处双击“添加新块”选项，在其下子菜单中鼠标左键单击你所要的块即可。

添加好了你所要的块之后就是程序编写了，鼠标左键双击你所要编写程序的块即可编写程序了。

还可以给使用的变量和常量定义变量名，在左侧项目数栏中，找到“plc变量”一项，单击展开，然后双击“添加新变量表”创建新变量表。可以在变量表中定义变量的名称。

程序写好并编译通过之后点击TIA管理器界面窗口中的图标，下载到CPU中，把CPU置于RUN状态即可运行程序。

(三)编程语言

TIA标准软件包支持三种编程语言：梯形图LAD，语句表STL和功能块图FBD。不同的编程语言为具有不同的知识背景的编程人员提供了选择。

LAD：梯形图和电路图很相似，采用诸如触点和线圈等符号。这种编程语言

适用于对接触器控制电路比较熟悉的技术人员。

STL：语句表包含了丰富的TIA指令，采用文本编程方式。熟悉其他编程语言的程序员对这种编程语言比较容易理解。

FBD：功能块图使用不同的功能“盒”。盒中的符号表示功能[例如：&指“与”逻辑操作]。即使像过程工程师一样\"非程序员”也可以使用这种编程语言。

这三种编程语言中，LAD和FBD都是图形化的编程语言，特点是容易理解，易使用，但是灵活性相对较差，STL是更接近程序员的语言，能够实现指针等非常灵活的控制，TIA还支持将符合一定语法规则的STL文本源程序直接导入。但是STL不够直观，需要记忆大量的编程指令，而且要求对CPU内部的寄存器等结构了解比较深刻。为了充分发挥不同编程语言的优势，TIA支持这三种语言的混合编程以及之间的转化。一般来说，LAD和FBD程序都可以通过TIA自动转换成STL程序，但是并非所有的STL语句都可以转换成LAD和FBD。

第5章G120变频器主要参数设置及通讯

第6章 HMI组态软件

WINCC是一套完备的组态开发环境，结构复杂，功能强大，是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件，管理人员在办公室就可以看到生产流程的动态画面，从而更好的调度生产指挥。

建立WINCC与S7-1500PLC间通讯的步骤主要包括； 1. 建立一个新的TIA项目

2. 建立 WINCC站与自动化系统间的物理连接，如通过PROFINET； 3. 新增一个S7-1500的对象，设好IP地址。

4. 在TIA项目中组态触摸屏的型号，本例中触摸屏型号为：TP1200。 5. 在TP1200触摸屏上设置通信类型，IP地址。 6. 在WINCC项目中创建过程画面，编辑画面； 7. 下载程序到触摸屏 8. 运行工程。

具体工程建立如下所示：

PROFINET概述

PROFINET是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动化、故障安全以及网络安全等。PROFINET是适用于不同需求的完整解决方案，其功能包括8个主要的模块，依次为实时通信、分布式现场设备、运动控制、分布式自动化、网络安装、IT标准和信息安全、故障安全和过程自动化。

可通过PROFINET连接的设备有：S7-1500/S7-1200

硬件配置

先用PROFINET通讯线把PC机的PROFINET接口与TP1200的PROFINET接口连接起来，将编好的程序下载进触摸屏，之后断开PC与TP1200的连接。再将S7-1500的PROFINET接口与TP1200的PROFINET接口连接起来。硬件连接完成后，剩下的工作就是软件配置了。新建一个工程

双击“添加新设备”－＞“HMI”－＞“SIMATIC精智面板”－＞“TP1200精智面板”，选中之后单击添加按钮。出现“HMI设备向导”界面，在向导的PLC选项中，将PLC选定为之前创建的PLC 1516-3PN/DP。如图6-1所示。在完成其他的几个选项后，单击“完成”按钮。完成向导。如图6-2所示。

图6-1HMI设备向导

图6-2HMI设备向导

在完成向导后创建的画面是根画面如图6-3所示。至此一个新的项目就创建完成了。

图6-3HMI根画面组态变量

图6-4HMI变量组态界面

双击添加按钮添加HMI变量，将PLC中的变量关联到HMI变量。如图6-5所示。

图6-5添加HMI变量

如此就完成了HMI的变量组态。画面组态

在左侧的项目数中找到画面选项，展开后双击”添加新画面”按钮，添加一个新画面，名称为画面_1。组态按钮

在右侧的元素工具栏中选中按钮将其添加到画面上，在按钮的事件界面选中“按下”选项，在其右侧添加函数，选择“编辑位”－＞“按下按键时置位位”，在选择上面变量组态是组态的变量，这样按钮就组态完成了。如图6-6所示。

图6-6组态按钮

输入框组态

在右侧的元素工具栏中选中“IO域”将其添加到画面上，在属性列表的常规一项中，在变量中选择组态好的变量，在类型中选择，输入/输出。这样输入框就组态完成了。如图6-7所示。

图6-7组态输入框

组态指示灯

在右侧的基本对象工具栏中选中“圆”将其添加到画面上，在其画面一项中选择显示，展开显示后，双击添加新动画。在弹出的对话框中选择外观，在外观的选项中，将变量选中为上面组态好的变量，“类型”选择为“范围”在下方的范围选择中添加0和1，0的颜色选定为黑色，1的颜色选定为绿色。这样组态的指示灯为关闭时为黑色，接通时为绿色。如图6-8所示。

图6-8组态指示灯 6．保存组态画面

点击菜单“文件”->“保存”，保存组态画面。

7、下载

选中在左侧的项目树选中组态的触摸屏，将触摸屏下载到触摸屏中。即可在触摸屏中进行对PLC

第7章实训项目

实训一熟悉TIA博途编程环境创建新程序（参考附录一）

一、实验目的：

1.熟悉TIA博途

2.掌握S7-1500的程序创建

3.熟悉TIA博途的界面布局、工具栏按钮和快捷键。 4.熟悉博途的Portal视图和项目视图。二、实验预习要求

1.安装了TIA博途软件。

2.预习了TIA博途使用说明。（附录2）三、实验内容

使用TIA博途新建一个S7-1500的项目，组态各个模块，并将组态的模块下载到cpu中去。新建变量表并定义变量。四、实验设备

S7-1500PLC、个人计算机PC、PROFINET通讯线五、实验步骤

1.新建一个项目。 2.组态硬件。

3.将组态好的项目下载到CPU中去。

常用指令的使用（参考附录2）

一、实验目的

熟悉常用指令的使用。熟悉梯形图编程。为之后的实验打好基础。二、实验预习要求

提前预习S7-1500的编程基础。三、实验内容

在TIA博途中运用常用的指令进行梯形图编程。四、实验设备

S7-1500PLC、个人计算机PC、PROFINET通讯线五、实验步骤 1.先组态好硬件。

2.打开OB1，再去中编写程序。

3.在编写好程序之后，将程序下载到CPU中去。

实训二 S7-1500 PLC数字量实验

循环灯实验（数字量）

一、实验目的：

1.掌握S7-1500PLC中数字量输入输出模块的基本工作原理。 2.熟悉TIA软件的基本使用方法，学会运用一些基本指令进行编程。 3.根据实验设备，熟悉掌握S7-1500PLC的外围DI、DO设备接线方法。 4.能根据“系统设计要求”进行程序设计和程序调试，养成良好的设计习惯，培养基本的设计能力，学会逐步优化程序算法和积累编程技巧。二、实验预习要求：

1.熟悉S7-1500PLC上DI、DO模块的主要特性、基本功能及使用方法。 2.熟悉I/O口的地址分配和PLC接线图的绘制。

3.熟悉使用TIA软件进行硬件组态，程序输入，下载，调试。三、实验内容：

S7-1500PLC DI模块使用两个按钮或接近开关，分别为启动和停止，或一个钮子开关控制启动和停止，DO模块选择三个指示灯，当按下启动按钮，三个指示灯循环点亮，按下停止按钮，则都熄灭。四、实验设备：

S7-1500PLC、个人计算机PC、PROFINET通讯线。五、实验步骤（参照第四章相关内容）：系统硬件组态； 2.软件编程； 3.程序下载、调试。

实训三控制三相异步电机

一、实验目的：

1.学习用数字量输出控制中间继电器。 2.学习用中间继电器控制接触器。

3.学习三相异步电机的启动、正、反转和停止原理。二、实验预习要求：

1.学习S7-1500数字量输出模块的接线方法。 2.学习数字量输出的编程方法。

3.了解三相异步电机的启动、停止和正反转。三、实验内容：

1.通在TIA中编写程序对数字量输出进行编写对苏子量输出的两个点进行控制。2.用数字量输出的两个点控制两个中间继电器的通断。从而实现三相异步电机的启动、停止和正反转。四、实验设备：

S7-1500、中间继电器、接触器、三相异步电机。五、实验步骤

1.在TIA中编写好程序。

2.将PLC的数字量输出模块、中间继电器、接触器和三相异步电机进行接线。 3.在线监控程序，并观察中间继电器、接触器、三相异步电机的实际状态。

实训四 S7-1500与TP1200通讯

一、实验目的：

1.掌握通过PROFINET,实现S7-1500、TP1200之间的通讯； 2.进一步巩固STEP7编程软件和一些基本指令的使用；

3.根据实验设备，熟悉掌握TP1200的按钮、输入框、指示灯和功能键的使用。

二、实验预习要求：

1.熟悉TP1200上按钮、输入框、指示灯和功能键的主要用途、基本功能及使用方法。

2.熟悉S7-1500的I/O口的地址分配和PLC接线图的绘制。

3.熟悉使用TIA和WINCC软件进行硬件组态，程序输入，下载，调试。三、实验内容：

1.练习TP1200按钮的使用，编程实现：组态8个按钮，分别控制8个指示灯的亮灭。

2.练习TP1200的输入框使用，编程实现：调节输入框输入值，改变PLC内的变量的数值。四、实验设备：

S7-1500PLC、TP1200、个人计算机PC、PROFINET通讯线。五、实验步骤：

、TP1200的硬件组态； 2.软件编程； 3.程序下载、调试。

实训五流水灯和交通灯

流水灯

一、实验目的：

1.熟悉TIA的编程软件的使用及数字量输出模块的使用。 2.熟悉PLC的编程逻辑控制。 3.熟悉S7-1500的常用指令。二、实验预习要求：

1.熟悉S7-1500的编程指令。 2.熟悉数字量输出模块的接线方式。

3.了解指示灯的接线方法。三、实验内容：

1.在TIA中编写3个数字量输出的流水灯程序。

2.下载程序到PLC中，将PLC与指示灯进行接线。

四、实验设备：

S7-1500、指示灯等

五、实验步骤

1.编写程序。

2.下载程序。

3.接线。

交通灯

一、实验目的：

1.熟悉TIA的编程软件的使用及数字量输出模块的使用。

2.熟悉PLC的编程逻辑控制。

3.熟悉S7-1500的常用指令。

二、实验预习要求：

1.熟悉S7-1500的编程指令。

2.熟悉数字量输出模块的接线方式。

3.了解指示灯的接线方法。

三、实验内容：

1.在TIA中编写3个数字量输出的交通灯程序。

2.下载程序到PLC中，将PLC与指示灯进行接线。

四、实验设备：

S7-1500、指示灯等实验步骤 1.编写程序。 2.下载程序。 3.接线。

实训六 S7-1500与G120变频器的端子通讯实验

一、实验目的：

1.熟悉MM420变频器的参数设置；

2.掌握实现S7-1500、MM420之间的端子控制的方法； 3.掌握MM420通过编程来控制电机的运行。二、实验预习要求：

1.熟悉MM420参数表，熟悉主要参数代表的意义； 2.熟悉MM420端子的功能，并掌握简单的编程。三、实验内容：

1.设置变频器参数；

2.实现S7-1500、ET200SP、MM420间的通讯；

3.编程实现：电机能启动、停止、正转、反转，并能设置电机速度。四、实验设备：

S7-1500PLC、ET200SP、MM420、异步电机，个人计算机PC、PROFINET通讯线。

五、实验步骤（参照第四章及第五章相关内容）：

1.设置MM420变频器参数； 2. S7-1500、ET200SP的硬件组态； 3.软件编程； 4. 程序下载、调试。

实训七 WINCC监控界面组态

一、实验目的：

1．熟悉WINCC软件；

2．熟悉WINCC与S7-1500建立通讯的步骤；

3．通过设置IP地址、导入标签和下载程序，实现WINCC与S7-1500的PROFINET通信，实现在线监控。二、实验预习要求：

1．熟悉WINCC软件环境及WINCC与S7-1500建立通讯的步骤； 2．掌握一些基本的界面编写知识。三、实验内容：

1．完成实训一中循环灯实验和电位器控制电压输入输出实验的WINCC在线监控；

2．完成实训二中按钮控制灯及电位器控制电压输入输出实验的WINCC在线监控；

3．完成实训三中电机运行的WINCC在线监控。四、实验设备：

S7-1500PLC、TP1200、MM420、异步电机，个人计算机PC、PROFINET通讯线。五、实验步骤（参照第六章相关内容）： 1．建立一个新的WINCC项目；

2．建立WINCC站与自动化系统间的物理连接，如通过PROFINET；

3．在WINCC项目中选择适当的接口类型，因为是与S7-1500的通讯，所以选择“以太网”；

5．设定在项目中设定PLC的地址，并导入标签；

6．分别创建前三个实训的监控界面，编辑画面，实现对实验的监控； 7. 下载程序。 7. 运行工程。

附录1

新建TIA博途项目：

打开TIA博途，在Portal视图界面选择“创建新项目”选项，在右侧可以输入“项目名称”，设置项目的“保存路径”，如图1所示。之后点击“创建”按钮。然后点击“组态设备”，如图2所示。再点击“添加新设备”，在左侧选择“控制器”—>“SIMATIC S7-1500”—>“CPU”—>“非指定的CPU 1500”然后点击右下角的“添加”按钮，如图3所示。现在进入了项目视图，单击设备视图中的“获取”按钮，如图4所示。进入搜索界面，将“PC/PG接口的类型”设置为“PN/IE”,“PC/PG接口”设置为“Realtek PCLe GBE Family Controller”。点击“搜索”按钮。在搜索完成后，点击“检测”按钮，如图5所示。完成设备的组态。再点击“下载”按钮将组态好的程序下载到CPU中，如图6所示。这样，一个新的项目就建好了。

图1

图2

图3 图4

图5

图6

附录2

熟悉常用指令： 1.常闭触点

常闭触点的激活取决于相关操作数的信号状态。当操作数的信号状态为“1”时，常闭触点将打开，同时该指令输出的信号状态复位为“0”。

当操作数的信号状态为“0”时，不会启用常闭触点，同时将该输入的信号状态传输到输出。两个或多个常闭触点串联时，将逐位进行“与”运算。串联时，所有触点都闭合后才产生信号流。常闭触点并联时，将进行“或”运算。并联时，有一个触点闭合就会产生信号流。

示例：

满足以下条件之一时，将置位“TagOut”操作数：

操作数“TagIn_1”和“TagIn_2”的信号状态为“1”。操作数“TagIn_3”的信号状态为“0”。 2.常开触点

常开触点的激活取决于相关操作数的信号状态。当操作数的信号状态为“1”时，常开触点将关闭，同时输出的信号状态置位为输入的信号状态。

当操作数的信号状态为“0”时，不会激活常开触点，同时该指令输出的信号状态复位为“0”。

两个或多个常开触点串联时，将逐位进行“与”运算。串联时，所有触点都闭合后才产生信号流。

常开触点并联时，将逐位进行“或”运算。并联时，有一个触点闭合就会产生信号流。

示例：

满足以下条件之一时，将置位“TagOut”操作数：

操作数“TagIn_1”和“TagIn_2”的信号状态为“1”。操作数“TagIn_3”的信号状态为“1”。 3.线圈

可以使用“赋值”指令来置位指定操作数的位。如果线圈输入的逻辑运算结果 (RLO) 的信号状态为“1”，则将指定操作数的信号状态置位为“1”。如果线圈输入的信号状态为“0”，则指定操作数的位将复位为“0”。该指令不会影响 RLO。线圈输入的 RLO 将直接发送到输出。储存区域：I、Q、M、D、L。示例：

满足以下条件之一时，将置位“TagOut_1”操作数：

操作数“TagIn_1”和“TagIn_2”的信号状态为“1”。操作数“TagIn_3”的信号状态为“0”。满足以下条件之一时，将置位“TagOut_2”操作数：

操作数“TagIn_1”、“TagIn_2”和“TagIn_4”的信号状态为“1”。 “TagIn_3”操作数的信号状态为“0”且“TagIn_4”操作数的信号状为“1”。 4.计数器 CTU：加计数：

可以使用“加计数”指令，递增输出 CV 的值。如果输入 CU 的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），则执行该指令，同时输出 CV 的当前计数器值加 1。每检测到一个信号上升沿，计数器值就会递增，直到达到输出 CV 中所指定数据类型的上限。达到上限时，输入 CU 的信号状态将不再影响该指令。

可以查询 Q 输出中的计数器状态。输出 Q 的信号状态由参数 PV 决定。如果当前计数器值大于或等于参数 PV 的值，则将输出 Q 的信号状态置位为“1”。在其它任何情况下，输出 Q 的信号状态均为“0”。

输入 R 的信号状态变为“1”时，输出 CV 的值被复位为“0”。只要输入 R 的信号状态仍为“1”，输入 CU 的信号状态就不会影响该指令。示例：

当“TagIn_1”操作数的信号状态从“0”变为“1”时，将执行“加计数”指令，同时“Tag_CV”操作数的当前计数器值加 1。每检测到一个额外的信号上升沿，计数器值都会递增，直至达到该数据类型的上限 (INT = 32767)。

PV 参数的值作为确定“TagOut”输出的限制。只要当前计数器值大于或等于操作数“Tag_PV”的值，输出“TagOut”的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“TagOut”的信号状态均为“0”。 CTD：减计数器

可以使用“减计数”指令，递减输出 CV 的值。如果输入 CD 的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），则执行该指令，同时输出 CV 的当前计数器值减 1。每检测到一个信号上升沿，计数器值就会递减 1，直到达到指定数据类型的下限为止。达到下限时，输入 CD 的信号状态将不再影响该指令。

可以查询 Q 输出中的计数器状态。如果当前计数器值小于或等于“0”，则 Q 输出的信号状态将置位为“1”。在其它任何情况下，输出 Q 的信号状态

均为“0”。

输入 LD 的信号状态变为“1”时，将输出 CV 的值设置为参数 PV 的值。只要输入 LD 的信号状态仍为“1”，输入 CD 的信号状态就不会影响该指令。

示例：

当“TagIn_1”操作数的信号状态从“0”变为“1”时，执行该指令且“Tag_CV”输出的值减 1。每检测到一个信号上升沿，计数器值就会递减 1，直到达到所指定数据类型的下限 (INT = -32768)。

只要当前计数器值小于或等于 0，“TagOut”输出的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“TagOut”的信号状态均为“0”。 CTUD：加减计数

可以使用“加减计数”指令，递增和递减输出 CV 的计数器值。如果输入 CU 的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），则当前计数器值加 1 并存储在输出 CV 中。如果输入 CD 的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），则输出 CV 的计数器值减 1。如果在一个程序周期内，输入 CU 和 CD 都出现信号上升沿，则输出 CV 的当前计数器值保持不变。

计数器值可以一直递增，直到其达到输出 CV 处指定数据类型的上限。达到上限后，即使出现信号上升沿，计数器值也不再递增。达到指定数据类型的下限后，计数器值便不再递减。

输入 LD 的信号状态变为“1”时，将输出 CV 的计数器值置位为参数 PV 的值。只要输入 LD 的信号状态仍为“1”，输入 CU 和 CD 的信号状态就不会影响该指令。

当输入 R 的信号状态变为“1”时，将计数器值置位为“0”。只要输入 R 的信号状态仍为“1”，输入 CU、CD 和 LD 信号状态的改变就不会影响“加减计数”指令。

可以在 QU 输出中查询加计数器的状态。如果当前计数器值大于或等于参数 PV 的值，则将输出 QU 的信号状态置位为“1”。在其它任何情况下，输出 QU 的信号状态均为“0”。

可以在 QD 输出中查询减计数器的状态。如果当前计数器值小于或等于“0”，则 QD 输出的信号状态将置位为“1”。在其它任何情况下，输出 QD 的信号状态均为“0”。

示例：

如果输入“TagIn_1”或“TagIn_2”的信号状态从“0”变为“1”（信号上升沿），则执行“加减计数”指令。输入“TagIn_1”出现信号上升沿时，当前计数器值加 1 并存储在输出“Tag_CV”中。输入“TagIn_2”出现信号上升沿时，计数器值减 1 并存储在输出“Tag_CV”中。当输入 CU 出现信号上升沿时，计数器值将递增，直至达到上限 32767。如果输入 CD 出现信号上升沿，计数器值将递减，直至达到 INT 的下限 -32768。

只要当前计数器值大于或等于“Tag_PV”输入的值，“TagOut”输出的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“TagOut”的信号状态均为“0”。

只要当前计数器值小于或等于 0，“TagOut_QD”输出的信号状态就为“1”。在其它任何情况下，输出“TagOut_QD”的信号状态均为“0”。 5.定时器 TP：生成脉冲

使用“生成脉冲”指令，可以将输出 Q 置位为预设的一段时间。当输入 IN 的逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，启动该指令。指令启动时，预设的时间 PT 即开始计时。无论后续输入信号的状态如何变化，都将输出 Q 置位由 PT 指定的一段时间。 PT 持续时间正在计时时，即使检测到新的信号上升沿，输出 Q 的信号状态也不会受到影响。

可以扫描 ET 输出处的当前时间值。时间值从 T#0s 开始，达到 PT 时间值时结束。如果 PT 持续时间计时结束且输入 IN 的信号状态为“0\"”，则复位 ET 输出。

每次调用“生成脉冲”指令，都会为其分配一个 IEC 定时器用于存储指令数据。

TON：接通延时

可以使用“接通延时”指令将 Q 输出的设置延时 PT 指定的一段时间。当输入 IN 的逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，启动该指令。指令启动时，预设的时间 PT 即开始计时。当持续时间 PT 计时结束后，输出 Q 的信号状态为“1”。只要启动输入仍为“1”，输出 Q 就保持置位。启动输入的信号状态从“1”变为“0”时，将复位输出 Q。在启动输入检测到新的信号上升沿时，该定时器功能将再次启动。

可以在 ET 输出查询当前的时间值。时间值从 T#0s 开始，达到 PT 时间值时结束。只要输入 IN 的信号状态变为“0”，输出 ET 就复位。

每次调用“接通延时”指令，必须将其分配给存储指令数据的 IEC 定时器。下图显示了“接通延时”指令的脉冲图：

TOF：延时关断

可以使用“关断延时”指令将 Q 输出的复位延时 PT 指定的一段时间。当输入 IN 的逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，将置位 Q 输出。当输入 IN 处的信号状态变回“0”时，预设的时间 PT 开始计时。只要持续时间 PT 仍在计时，则输出 Q 就保持置位。当持续时间 PT 计时结束后，将复位输出 Q。如果输入 IN 的信号状态在持续时间 PT 计时结束之前变为“1”，则复位定时器。输出 Q 的信号状态仍将为“1”。

可以在 ET 输出查询当前的时间值。时间值从 T#0s 开始，达到 PT 时间值时结束。当持续时间 PT 计时结束后，在输入 IN 变回“1”之前，ET 输出仍保持置位为当前值。在持续时间 PT 计时结束之前，如果输入 IN 的信号状态切换为“1”，则将 ET 输出复位为值 T#0s。

每次调用“关断延时”指令，必须将其分配给存储指令数据的 IEC 定时器。下图为“关断延时”指令的时序图：

TONR：时间累加器

“时间累加器”指令用于在参数 PT 设置时间段内的计时。输入 IN 的信号状态从“0”变为“1”时（信号上升沿），将执行该指令，同时持续时间 PT 开始计时。在 PT 计时过程中，累加 IN 输入的信号状态为“1”时所记录的时间值。累加的时间将写入到输出 ET 中，并可以在此进行查询。持续时间 PT 计时结束后，输出 Q 的信号状态为“1”。即使 IN 参数的信号状态从“1”变为“0”（信号下降沿），Q 参数仍将保持置位为“1”。

无论启动输入的信号状态如何，输入 R 都将复位输出 ET 和 Q。每次调用“时间累加器”指令，必须将其分配给存储指令数据的 IEC 定时器。

下图为“时间累加器”指令的脉冲图：

TP：启动脉冲定时器

使用“启动脉冲定时器”指令启动将指定周期作为脉冲的 IEC 定时器。逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，将启动 IEC 定时器。无论 RLO 之后会发生如何变化，IEC 定时器都将运行指定的一段时间。检测到新的信号上升沿也不会影响该 IEC 定时器的运行。只要 IEC 定时器正在计时，对定时器状态是否为“1”的查询就会返回信号状态“1”。当 IEC 定时器计时结束之后，定时器的状态将返回信号状态“0”。示例：

当操作数 Tag_Input 的信号状态从“0”变为“1”时，执行“启动脉冲定时器”指令。 “DB1”.MyIEC_TIMER 定时器将持续运行操作数“TagTime”中存储的一段时间。

只要定时器 DB1. MyIEC_TIMER 在运行，则定时器状态的信号状态便为“1”且置位操作数“Tag_Output”。当 IEC 定时器计时结束后，定时器状态的信号状态将重新变为“0”，同时复位操作数“Tag_Output”。 TON：启动接通延时计时器

使用“启动接通延时定时器”指令启动将指定周期作为接通延时的 IEC 定时器。逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”（信号上升沿）时，将启动 IEC 定时器。 IEC 定时器运行一段指定的时间。如果该指令输入处 RLO 的信号状态为“1”，则输出的信号状态将为“1”。如果 RLO 在定时器计时结束之前变为“0”，则复位 IEC 定时器。此时，查询状态为“1”的定时器将返回信号状态“0”。在该指令的输入处检测到下个信号上升沿时，将重新启动 IEC 定时器。示例：

当操作数 Tag_Input 的信号状态从“0”变为“1”时，执行“启动接通延时定时器”指令。“MyIEC_TIMER”定时器将持续运行操作数“TagTime”中存储的一段时间。

如果定时器“MyIEC_TIMER”计时结束且操作数“Tag_Input”的信号状态为“1”，则定时器的状态查询 (“MyIEC_TIMER”.Q) 将返回信号状态“1”，同时置位“Tag_Output”操作数。操作数“Tag_Input”的信号状态变为“0”时，查询定时器状态将返回信号状态“0”且操作数“Tag_Output”复位。

TOF：启动关断延时计时器

使用“启动关断延时定时器”指令启动将指定周期作为接通延时的 IEC 定时器。如果指令输入逻辑运算结果 (RLO) 的信号状态为“1”，则定时器的查询状态为“0”将返回信号状态“1”。当 RLO 从“1”变为“0”时（信号下降沿），启动 IEC 定时器一段指定的时间。只要 IEC 定时器正在计时，则定时器状态的信号状态将保持为“1”。定时器计时结束且指令输入 RLO 的信号状态为“0”时，将定时器状态的信号状态设置为“0”。如果 RLO 在计时结束之前变为“1”，则将复位 IEC 定时器同时定时器状态保持为信号状态“1”。示例：

当操作数“Tag_Input”的信号状态从“1”变为“0”时，执行“启动关断延时定时器”指令。#MyIEC_TIMER 定时器将持续运行操作数“TagTime”中存储的一段时间。

只要定时器 #MyIEC_TIMER 正在计时，定时器状态的查询 (# 就会返回信号状态“1”，同时置位操作数“Tag_Output”。如果定时器计时结束，且操作数“Tag_Input”的信号状态为“0”，则定时器状态查询将返回信号状态“0”。在定时器 #MyIEC_TIMER 计时结束之前，如果操作数 Tag_Input 的信号状态变为“1”，则复位定时器。操作数“Tag_Input”的信号状态为“1”时，定时器状态查询将返回信号状态“1”。 TONR：时间累加器

可以使用“时间累加器”指令记录指令“1”输入的信号长度。当逻辑运算结果 (RLO) 从“0”变为“1”时（信号上升沿），启动该指令。只要 RLO 为“1”，就记录执行时间。如果 RLO 变为“0”，则指令暂停。如果 RLO 更改回“1”，则继续记录运行时间。如果记录的时间超出了所指定的持续时间，并且线圈输入的 RLO 为“1”，则定时器状态“1”的查询将返回信号状态“1”。

使用“复位定时器”指令，可将定时器状态和当前到期的定时器复位为“0”。

示例：

在 RLO 的信号上升沿时，执行“时间累加器”指令。只要操作数“Tag_Input”的信号状态为“1”，就记录执行的时间。

如果记录的时间超出操作数“TagTime”的值，则定时器的状态查询 (“MyIEC_TIMER”.Q) 将返回信号状态“1”，同时置位操作数“Tag_Output”。 RT：复位定时器

使用“复位定时器”指令，可将 IEC 定时器复位为“0”。仅当线圈输入的逻辑运算结果 (RLO) 为“1”时，才执行该指令。如果电流流向线圈（RLO 为“1”），则指定数据块中的定时器结构组件将复位为“0”。如果该指令输入的 RLO 为“0”，则该定时器保持不变。

该指令不会影响 RLO。线圈输入的 RLO 将直接发送到该线圈输出。为已在程序中声明的 IEC 定时器分配“复位定时器”指令。

只有在调用指令时才更新指令数据，而不是每次都访问分配的 IEC 定时器。只有在指令的当前调用到下一次调用期间，数据查询的结果才相同。示例：

当操作数“Tag_Input_1”的信号状态从“0”变为“1”时，执行“接通延时”指令。操作数“Tag_PT”将指定存储在“TON_DB”背景数据块中定时器的运行时间。

如果操作数“Tag_Input_2”和“Tag_Input_3”的信号状态均为“1”，则执行“复位定时器”指令，以及存储在“TON_DB”数据块中的定时器。 6.比较器

CMP==：等于比较器：

可以使用“等于”指令判断第一个比较值（<操作数 1>）是否等于第二个比较值（<操作数 2>）。

如果满足比较条件，则该指令返回逻辑运算结果 (RLO)“1”。如果不满足比较条件，则该指令返回 RLO“0”。该指令的 RLO 通过以下方式与整个程序段中的 RLO 进行逻辑运算：

串联比较指令时，将进行“与”运算。

并联比较指令时，将进行“或”运算。示例：

满足以下条件时，将置位输出“TagOut”：

1. 操作数“TagIn_1”和“TagIn_2”的信号状态为“1”。 2.如果“Tag_Value1”=“Tag_Value2”，则满足比较指令的条件。 CMP<>：不等于

使用“不等于”指令判断第一个比较值（<操作数 1>）是否不等于第二个比较值（<操作数 2>）。

串联比较指令时，将进行“与”运算。并联比较指令时，将进行“或”运算。示例：

满足以下条件时，将置位输出“TagOut”：