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1）掌握触点指令和线圈输出指令的应用。
2）掌握S7-1200 PLC输入/输出接线方法。
3）掌握TIA博途编程软件的简单使用。
4）掌握S7-1200 PLC项目的下载方法。
5）掌握PLC的控制过程。
使用S7-1200 PLC实现电动机的点动运行控制。
1.I/O分配
在PLC控制系统中，较为重要的是确定PLC的输入和输出元器件。对于初学者来说，经常搞不清哪些元器件应该作为PLC的输入，哪些元器件应该作为PLC的输出。其实很简单，只要记住一个原则即可：发出指令的元器件作为PLC的输入，如按钮、开关等；执行动作的元器件作为PLC的输出，如接触器、电磁阀、指示灯等。
根据本案例的任务要求，按下按钮SB时，交流接触器KM线圈得电，电动机直接起动并运行；松开按钮SB时，交流接触器KM线圈失电，电动机则停止运行。可以看出，发出指令的元器件是按钮，则SB作为PLC的输入元器件；通过交流接触器KM的线圈得失电，其主触点闭合与断开，使得电动机运行或停止，则执行元器件为交流接触器KM，即交流接触器KM应作为PLC的输出元件。根据上述分析，进给电动机的PLC控制I/O分配如表1-3所示。
表1-3 电动机的点动运行的PLC控制I/O分配表
2.主电路及I/O接线图
根据控制要求，电动机应为直接起动，其主电路如图1-21所示。根据控制要求和表1-3绘制出电动机点动运行PLC控制的I/O接线图如图1-22所示。
如不特殊说明，本书均采用CPU 1214C（AC/DC/RLY，交流电源/直流输入/继电器输出）型西门子S7-1200 PLC。
注意：
对于继电器输出型PLC的输出端子来说，允许额定电压为AC 5～250V，或DC 5～30V，故接触器的线圈额定电压应为交流220V及以下或使用直流24V。
图1-21 电动机点动控制主电路
图1-22 电动机点动运行PLC控制的I/O接线图
3.硬件连接
（1）主电路连接
首先，使用导线将三相断路器QF1的出线端与熔断器FU1的进线端对应相连接；其次，使用导线将熔断器FU1的出线端与交流接触器KM主触点的进线端对应相连接；最后，使用导线将交流接触器KM主触点的出线端与电动机M的电源输入端对应相连接，电动机连接成星形或三角形，取决于所选用电动机铭牌上的连接标注。
（2）控制电路连接
在连接控制电路之前，必须断开S7-1200 PLC的电源。
首先，进行PLC输入端的外部连接：使用导线将PLC本身自带的DC 24V负极性端子M与其相邻的接线端子1M（PLC输入信号的内部公共端）相连接，将DC 24V正极性端子L+与按钮SB的进线端相连接，将按钮SB的出线端与PLC输入端I0.0相连接；
其次，进行PLC输出端的外部电路连接：使用导线将交流电源220V的相线（俗称火线）端L经熔断器FU3后接至PLC输出点内部电路的公共端1L，将交流电源220V的中性线（俗称零线）端N接到交流接触器KM线圈的出线端，将交流接触器KM线圈的进线端接与PLC输出端Q0.0相连接。
注意：
S7-1200 PLC的电源端在左上方，以太网接口在左下方，输入端在上方，输出端在下方。
4.创建工程项目
（1）创建项目
双击桌面上的
图标，打开TIA博途编程软件，在项目启动窗口中单击“创建新项目”选项，然后在右侧的“创建新项目”窗口中输入项目名称“M_Diandong”，选择项目保存路径，然后单击“创建”按钮，创建项目完成。
（2）硬件组态
选择“设备组态”选项，在打开的窗口右侧单击“添加新设备”，在“控制器”中选择CPU 1214C AC/DC/RLY V4.2版本（必须选择与硬件一致的CPU型号及版本号），双击选中的CPU型号或单击右下角的“添加”按钮，添加新设备成功，并弹出项目的编辑窗口。
（3）编写程序
单击项目视图中项目树下的“程序块”，打开“程序块”文件夹，双击主程序块Main[OB1]，在项目树的右侧，即编程窗口中显示程序编辑器窗口。打开程序编辑器时，自动选择程序段1，如图1-23a所示。
单击程序编辑器窗口中工具栏上的常开触点按钮，（或打开右侧“指令”任务卡中基本指令列表“位逻辑运算”文件夹后，双击文件夹中的常开触点行），在程序行的最左边会出现一个常开触点，触点上面红色的问号表示地址未赋值，同时在“程序段1”的左边出现叉符号
，表示此程序段正在编辑中，或有错误，如图1-23b所示。
图1-23 生成的梯形图
继续单击程序编辑器工具栏上的常开触点按钮（或打开指令树中基本指令列表“位逻辑运算”文件夹后，双击文件夹中的线圈行），在梯形图的最右端会出现一个线圈，如图1-23c所示。单击或双击常开触点上方处，输入常开触点的地址I0.0（不区分大小写），输入完成后连续按两次键盘上的〈Enter〉键，光标自动移至下一个需要输入地址处，再输入线圈的地址Q0.0，如图1-23d所示。每生成一个触点或线圈时，也可在它们的上方立即添加相应的地址。程序段编辑正确后，程序段左边的叉符号
自动消失。
程序编写后，需要对其进行编译。单击程序编辑器工具栏上的“编译”按钮
，对项目进行编译。如果程序错误，则编译后在编辑器下面的巡视窗口中将会显示错误的具体信息。必须改正程序中所有的错误才能下载。如果没有编译程序，在下载之前TIA博途编程软件将会自动对程序进行编译。
用户编写或修改程序时，应对其保存，即使程序块没有输入完整，或者有错误，也可以保存项目，只要单击项目视图中工具栏上的“保存项目”按钮
便可。
5.通信设置和项目下载
CPU通过以太网与运行TIA博途软件的计算机进行通信。计算机直接连接单台CPU时，可以使用标准的以太网电缆，也可以使用交叉以太网电缆。一对一的通信不需要交换机，两台以上的设备通信则需要交换机。下载项目之前得先对CPU和计算机进行正确的通信设置，方可保证成功下载（TIA Portal V16软件可以不用设置计算机的IP地址，但首次下载过程比较慢，建议将计算机和PLC的IP地址修改在同一网段内）。
选中项目树中的设备名称“PLC_1”，单击项目视图中工具栏上的“下载”按钮
，（或在项目视图中执行菜单命令“在线”→“下载到设备”）打开“扩展的下载到设备”对话框，如图1-24所示。将“PG/PC接口的类型”选择为“PN/IE”，如果计算机上有不止一块以太网卡（如笔记本式计算机一般有一块有线网卡和一块无线网卡），将“PG/PC接口”选择为实际使用的网卡。
图1-24 扩展的下载对话框
选中“显示所有兼容的设备”复选框，单击“开始搜索”按钮，经过一段时间后，在下面的“目标子网中的兼容设备”列表中，将会出现网络上的S7-1200 CPU以及它的以太网地址，计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色填充为橙色，表示CPU进入在线状态，此时“下载”按钮变为亮色，即有效状态。在图1-24所示扩展的下载对话框中，如果同一个网络上有多个CPU，为了确认设备列表中的CPU与硬件设备中哪个CPU相对应，可选中列表中的某个CPU，勾选左边的CPU图标下面的“闪烁LED”复选框，对应的硬件设备CPU上的3个运行状态指示灯将会闪烁，若取消勾选“闪烁LED”复选框，3个运行状态指示灯停止闪烁。
选中列表中的S7-1200，单击右下角“下载”按钮，编程软件首先对项目进行编译，并进行装载前检查（见图1-25），如果出现检查有问题，可单击“无动作”后的倒三角按钮，选择“全部停止”，此时“下载”按钮会再次变亮，排除问题后，再次单击“下载”按钮，系统开始装载组态，完成组态后，单击“完成”按钮，即下载完成。
图1-25 下载前检查对话框
单击项目视图工具栏上的“启动CPU”图标
，将PLC切换到RUN模式，RUN/STOP LED变为绿色。
打开以太网接口上面的盖板，通信正常时Link LED（绿色）亮，Rx/Tx LED（黄色）周期性闪动。
6.调试程序
本案例项目下载完成后，先断开主电路电源，按下按钮SB，使其常开触点接通，观察交流接触器KM线圈是否得电。再松开SB，使其常开触点断开，观察交流接触器KM线圈是否失电。若上述现象与控制要求一致，则程序编写正确，且PLC的外部线路连接正确。
在程序及控制线路均正确无误后，合上主电路的断路器QF1，再按上述方法进行调试，如果电动机起停正常，则说明本案例控制任务实现。
上述通过按钮的控制过程分析如下：
如图1-26所示（将PLC的输入电路等效为一个输入继电器线路），合上断路器QF1→按下按钮SB→输入继电器线圈I0.0得电→其常开触点闭合→线圈Q0.0中有信号流流过→输出继电器线圈Q0.0得电→其常开触点闭合→接触器线圈KM得电→其常开主触点闭合→电动机起动并运行。
图1-26 控制过程分析图
松开按钮SB→输入继电器线圈I0.0失电→其常开触点复位断开→线圈Q0.0中没有信号流流过→输出继电器线圈Q0.0失电→其常开触点复位断开→接触器线圈KM失电→其常开主触点复位断开→电动机停止运行。
1）训练1：使用外部直流24V电源作为PLC的输入信号电源实现本案例。
2）训练2：用一个开关控制一盏直流24V指示灯的亮灭。
3）训练3：双按钮实现电动机的点动运行控制（按下任意一个按钮或同时按下两个按钮后电动机实现点动控制）。