1.2　初次使用S7-1200 PLC

1.2.1　PLC控制实现过程

PLC最常用的编程语言是梯形图。梯形图是最接近继电器、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。

由图1-11可知，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如图1-12所示的能流（电流）方向进行控制了。

1.2.2　PLC常见的三种元件

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。

有了如图1-13所示的输入电气元件（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），就可以组成最基本的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。

1.2.3　【实例1-1】液位自动控制

实例说明

图1-15是某泵站采用S7-1200 CPU 1215C DC/DC/DC进行液位自动控制示意图，当下液位开关检测到ON时，启动水泵，进行注水；当水位达到一定值时，上液位开关检测到ON，则停止水泵。请设计电气线路，并进行PLC编程和下载。

实施步骤

步骤1：电气接线和输入/输出定义

根据实例说明可以得出，液位开关信号有2个，分别是下液位开关信号和上液位开关信号，分别定义为I0.0、I0.1；输出为水泵接触器，定义为Q0.0。本实例选用CPU 1215C DC/DC/DC，进线电源部分为DC24V，输入部分可以采取漏型接法，输出部分采用DC24V线圈的水泵接触器，表1-4为输入/输出定义，电气线路如图1-16所示。

步骤2：在博途软件中创建新项目

进入博途软件后，如图1-17所示，选择“启动”→“创建新项目”后，输入项目名称（如本实例的“液位控制”），单击 图符输入存放路径。

输入项目名称后，就会看到“新手上路”提示（见图1-18），包含创建完整项目所必需的“组态设备”“创建PLC程序”“组态工艺对象”“组态HMI画面”或“打开项目视图”等步骤。新手一步步操作即可。这里先选择“组态设备”。

S7-1200 PLC提供了控制器、HMI、PC系统等设备，选择“SIMATIC S7-1200”，依次单击CPU类型（本案例为“CPU 1215C DC/DC/DC”），最终选择订货号6ES7 215-1AG40-0XB0，其中版本号可根据实际情况来选择，如V4.2，如图1-19所示。

单击“添加”按钮后，就会出现如图1-20所示的完整设备视图。

步骤3：硬件配置

在设备视图中，单击CPU模块，按右键就会出现很多菜单，这里选择“属性”，如图1-21所示。

CPU的属性内容非常丰富，包括常规、PROFINET接口、DI 14/DQ10等。图1-22为CPU的目录信息，可以看到版本号，还设有“更改固件版本”按钮用于升级。

图1-23是PROFINET接口属性。这里选择默认值192.168.0.1。

S7-1200 PLC提供了自由地址功能，如图1-24所示，可以对I/O地址进行起始地址的自由选择，如0-1022（因为输入地址最多到I1023.7，本机地址就有2个字节，因此到1022为止。）

步骤4：梯形图编程

图1-25为项目树全貌，找到“液位控制”→“PLC_1”→“程序块”→“Main”，就是梯形图编程的地方。图1-26是Main空程序块。

用户要创建程序，只需将指令拖到程序段即可，比如本实例首先要使用常开触点，则从收藏夹中将常开触点直接拉入程序段1，如图1-27（a）所示，程序段1出现 符号，表示该程序段处于语法错误状态，尚未完成编辑过程；然后，在<？？.？>处输入“%I0.0”或“I0.0”；根据梯形图的编辑规律，使用图符 打开分支，输入接触器自保触点“%Q0.0”或“Q0.0”，并用图符 关闭分支；同理，使用图符 、 完成后续编辑过程。完成后的梯形图如图1-27（b）所示，此时 符号已经消失。

从这里可以看出，变量名称自动变成“Tag_1”“Tag_2”“Tag_3”，不便于阅读，因此需要对变量名称进行重新定义。变量是PLC I/O地址的符号名称。用户创建PLC变量后，博途软件将变量存储在变量表中。项目中的所有编辑器（如程序编辑器、设备编辑器、可视化编辑器和监视表格编辑器）均可访问该变量表。

在项目树中找到“液位控制”→“PLC_1”→“PLC变量”→“显示所有变量”（见图1-28），单击后找到这3个变量名进行修改（见图1-29）。修改完成后，再次返回Main程序，如图1-30所示，就会看到相关变量名称已经替换，阅读起来非常方便。

需要注意的是，定义变量也可以在程序编辑前完成，即在编辑时，可以直接在<？？.？>中选择变量，无需直接输入。这个可根据用户编辑习惯选择。

步骤5：编译、下载、调试

在创建阶段只是完成了梯形图语法的输入验证，若要完成程序的可行性，还必须执行编译命令。如图1-31所示，选择项目树中的“PLC_1[CPU 1215C DC/DC/DC]”，按右键弹出菜单，用户可以直接选择下载命令，博途软件会自动先执行编译命令，当然，也可以单独选择编译命令。

博途需要对PLC的硬件配置和软件分别编译，并分别下载，只有两者均正确时才能完成下载。下载之前，还需要确保PC与PLC同在192.168.1. *频段内，但不重复（本实例中PLC地址为192.168.0.1）。图1-32是“扩展下载到设备”界面，在“选择目标设备”时，有3个选项，即“显示地址相同的设备”“显示所有兼容的设备”“显示可访问的设备”。需要注意的是，第一次连机时，存在PLC的IP地址与PC的IP地址不在同一个频段、PLC的CPU第一次使用无IP地址等情况，因此在“选择目标设备”时，不能选择“显示地址相同的设备”，而是选择“显示所有兼容的设备”，接口类型为ISO，访问地址是MAC地址，此时可以连接CPU，等下载结束后，再次连机，就会出现正常的连机情况了。

图1-33为下载信息反馈，描述了硬件配置下载、Main程序下载的过程。

步骤6：程序调试

完成以上步骤后，PLC会自动切换到运行状态，此时选择 图标栏中的 进入程序块的在线监控（见图1-34），用绿色实线表示接通、蓝色虚线表示断开。程序解释如下：

（1）液位刚好处于上、下液位开关均没有动作的时候，水泵接触器不动作，程序状态如图1-34（a）所示。

（2）随着用水量的增加，液位不断下降，当下液位开关检测到ON时，水泵接触器马上接通，程序状态如图1-34（b）所示。

（3）水泵接触器动作后，水位马上上升，下液位开关变为OFF，根据自保原理，水泵接触器还继续接通，程序状态如图1-34（c）所示。

（4）当水泵的送水量大于用水量，液位不断上升，直到上液位开关检测到ON时，水泵接触器马上断开，程序状态如图1-34（d）所示。

（5）当液位从最高下降时，即使上液位开关为OFF，下液位开关也不会触发，水泵接触器不动作，程序状态回到如图1-34（a）所示状态。

小贴士

S7-1200 PLC的输入可以接两种类型的传感器，即PNP型（漏型接法）和NPN型（源型接法），其公共点不同，如图1-35所示。图中，虚线框内为传感器。

1.3　位逻辑编程

1.3.1　常用位逻辑

布尔量（Bool）是指一个真或假状态，通常用0、1表示假或真。S7-1200 PLC中所有的位逻辑操作就是布尔量之间的操作。它们按照一定的控制要求进行逻辑组合，构成与、或、异或及其组合。表1-5是常见的位逻辑类型、符号及功能说明，包括常开触点、常闭触点、上升沿、下降沿、输出线圈、取反线圈、取反逻辑、置位、复位等。

1. 取反线圈

取反线圈是指输出“1”时断开，输出“0”时接通。图1-36为输出线圈与取反线圈对比。由梯形图可知，输出线圈和取反线圈除了输出刚好相反，其余均相同，从真值表可以看出两者区别。

2.“与”逻辑

“与”逻辑是指只有当两个操作数都是“1”时，结果才是“1”。“与”逻辑操作属于短路操作，即如果第一个操作数能够决定结果，那么就不会对第二个操作数求值；如果第一个操作数是“0”，则无论第二个操作数是什么值，结果都不可能是“1”，相当于短路了右边。图1-37是“与”逻辑及其真值表。

3.“或”逻辑

“或”逻辑是指如果一个操作数或多个操作数为“1”，则“或”运算符返回布尔值“1”，只有全部操作数为“0”时，结果才是“0”。图1-38是“或”逻辑及其真值表。

4.“异或”逻辑

“异或”逻辑是指如果 a 、 b 两个值不相同，则异或结果为“1”；如果 a 、 b 两个值相同，则异或结果为“0”。异或也叫半加运算，运算法则相当于不带进位的二进制加法。图1-39为“异或”逻辑及其真值表。

5. 边沿检测指令

边沿信号在PLC程序中比较常见，如电动机的启动、停止、故障等信号的捕捉都是通过边沿信号实现的。如图1-40所示，上升沿检测指令检测每一次0到1的正跳变，让能流接通一个扫描周期；下降沿检测指令检测每一次1到0的负跳变，让能流接通一个扫描周期。

6. 置位/复位指令

当触发条件满足（RL0=1）时，置位指令将线圈置1；当触发条件不再满足（RLO=0）时，线圈保持不变，只有触发复位指令时才能将线圈复位为0。单独的复位指令也可以对定时器、计数器的值清0。在梯形图编程指令中，RS、SR触发器带有触发优先级，当置位、复位信号同时为1时，将触发优先级高的动作，如RS触发器，S（置位在后）优先级高。

1.3.2　【实例1-2】三个开关控制一盏灯

实例说明

采用PLC控制的方式，用三个开关S1、S2、S3控制一盏照明灯EL，任何一个开关都可以控制照明灯EL的亮与灭。

实施步骤

步骤1：电气接线与输入/输出定义

图1-41为电气原理图，为了阅读方便，与【实例1-1】略有不同的是输出4L+和4M的画法，电源输入DC24V与电源端L+和M是同一个电源。

表1-6为输入/输出定义，包括开关1、开关2和开关3等输入元件，以及照明灯输出元件。

步骤2：PLC编程

经分析可知，只有一个开关闭合时照明灯亮，再有另外一个开关闭合时照明灯灭，推而广之，即有奇数个开关闭合时照明灯亮，偶数个开关闭合时照明灯灭。根据控制要求列出真值表，见表1-7。

根据真值表和输入/输出定义，列出PLC输入/输出的逻辑表达式为

表1-8为变量定义，根据式（1-1）可以画出梯形图如图1-42所示。

步骤3：在线监控

将程序编译后，按照【实例1-1】下载，并进行在线监控，如图1-43所示，即三个开关均为ON的情况下，EL亮。

小贴士

若在本实例的基础上，用四个开关S1、S2、S3、S4（定义为I0.3）控制一盏照明灯EL，任何一个开关都可以控制照明灯EL的亮与灭。此时可以判断：有奇数个开关闭合时照明灯亮，偶数个开关闭合时照明灯灭。根据控制要求列出真值表，见表1-9。

根据真值表，列出PLC输入/输出逻辑表达式为

根据式（1-2）可以画出如图1-44所示梯形图。

1.3.3　【实例1-3】RS触发器控制运载小车

实例说明

如图1-45所示，采用S7-1200 CPU 1215C DC/DC/DC设计运载小车控制电路，即用左运行按钮SB1控制电动机左转，带动运载小车从右向左运行，当到达最左侧的感应开关SQ1时，电动机停止；SB2为急停按钮，通过被按下可以随时停止电动机；SB3控制电动机右转，带动运载小车从左向右运行，当到达最右侧的感应开关SQ2时，电动机停止。请用RS触发器进行梯形图编程，并编译和下载。

实施步骤

步骤1：电气接线与输入/输出定义

图1-46为电气原理图。表1-10为输入/输出定义。

步骤2：PLC编程

表1-11为变量定义，除了输入和输出，增加了SR触发器用的中间变量1和中间变量2。

PLC编程方法可以采用传统的“继电器—接触器”思路，也可以采用实例要求的SR触发器进行编程，如图1-47所示。触发器SR或RS的唯一区别是优先级。本实例是R优先，即使S端信号为ON，当R1（注意此时优先级多了一个数字“1”）端信号为ON时，输出Q端为OFF。

小贴士

S7-1200 PLC有SR触发器和RS触发器。它们之间的区别如下：

（1）SR触发器：复位优先型触发器，逻辑为：

S =0、 R =0时， Q 保持不变（0或1）； S =0、 R =1时， Q =0； S =1、 R =0时， Q =1； S =1、 R =1时， Q =0。

（2）RS触发器：置位优先型触发器，逻辑为：

S =0、 R =0时， Q 保持不变（0或1）； S =0、 R =1时， Q =0； S =1、 R =0时， Q =1； S =1、 R =1时， Q =1。 nC7KVjk9SaeA7iWuVC/a/Qvj2UFVeBIgsU0PO+p5g61rXT3HVWKYUc7NVAxIEkDb