PLC 技术自问世以来便在工业控制领域发挥了十分重要的作用,随着自动化、信息化和远程化的发展,工业控制系统也变得越来越复杂,实现自动化、信息化、远程化以及智能化,是目前工业控制领域发展的必然趋势,因此, PLC 技术必然有着更为广阔的应用前景。本书主要介绍西门子S7-1200 PLC 的硬件结构、功能、基本指令编程以及实战应用,并通过视频的方式扩展了大量的知识点。
全书共八章,分别介绍了西门子S7-1200 PLC 的硬件结构与功能,西门子编程软件博途TIA Portal,西门子S7-1200 PLC 基本指令的编程,西门子S7-1200 PLC 逻辑块和PID 功能块的编程,HMI 与伺服驱动V90 的实战应用,变频器V20 的深入理解与实战应用,西门子S7-1200 PLC 的网络通信,西门子S7-1200 PLC 的项目调试。
本书注重实用性,内容深入浅出、循序渐进,能够帮助读者深入理解西门子S7-1200 PLC,并且能够迅速学以致用。本书适合工程技术人员培训或自学使用,也可供高等院校相关专业的师生参考阅读,对PLC 用户也具有一定参考价值。
随着中国城镇化率快速提升,高压电缆以高供电可靠性、占地面积少、运维便利、利于城市整体美观规划等优势,使用率迅速增加,特别是雄安新区规划全电缆化率势必导致未来高标准严要求的电缆管理模式。然而截至目前,全国各地区电缆专业人才和知识储备普遍匮乏,资深专业技术人员和高技能水平人员尚不能满足高压电缆专业发展需求,市场上针对高压电缆(特别是110kV及以上电压等级电缆)专业从业和学习人员具有深度参考价值的专用教材严重偏少。针对这种状况,我们计划编写和出版具有自身特色和价值的高压电缆工程全过程教材,该教材结合电缆实际工作,涉及到电缆专业基本理论、设计阶段、基建阶段和运行阶段等各环节,为读者从教学、自学、测试、查询和培训等方面提供全方位学习内容。
前言
可编程序控制器PLC、触摸屏、变频器和伺服控制器是电气自动化工程系统中的主要控制设备,本书主要以西门子S71200PLC系列为主体,触摸屏KTP为对象,并对西门子变频器V20系列和伺服控制器V90的产品特点、电气设计和通信应用进行了详细的说明,对工程中常用的PROFINET和USS等通信网络的通信要点、通信配置、参数设置进行了详细介绍。另外,大量的扩展知识是通过扫描配置的二维码进行视频讲解的。
可编程序控制器PLC部分以S71200PLC为核心,演示了项目创建、硬件组态、符号表制作、数字量和模拟量模块的接线以及TIAPortalV15的编程环境和编程方法,在相关知识点中对PLC中的数据类型和I/O寻址给予了充分的说明和介绍,对编程系统中比较重要的基本指令、位逻辑指令、置位S/复位R 和边沿触发指令、置位/复位触发器SR 指令、缩放SCALE和复位置位RS指令、运算指令、比较指令、定时器指令、计数器指令等也通过案例的方式进行了应用说明,还特别给出了逻辑块和PID块的实战应用。
触摸屏HMI部分,演示了HMI的项目创建、组态、画面制作、网络通信和通信参数设置,利用HMI的显示屏显示,通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令,实现人与机器的信息交互,从而使用户建立的人机界面能够精确地满足生产的实际要求。
在伺服控制器的部分通过对V90的介绍,使读者对其产品特点和功能应用能有详细的了解,并用了一整节的内容详细说明了HMI和S71200PLC通过以太网对伺服控制器V90的速度和位置控制,让读者在精通伺服控制器V90的工程应用的同时,掌握以太网的元件配置和参数设置。
变频器部分以V20为主,编写了电气工程中常用的功能应用的电气设计与参数设置,包括:变频器V20的控制方式和工作原理、正反转运行、选择开关控制运行、加减速的速度控制、使用电位计的调速运行,以及模拟量通道控制运行,PLC1200控制V20的电气设计与相关的变频器的参数设置等。
本书的另一个重点是网络通信和项目调试,对目前工程中应用较多的USS、PROFINET和S7通信,使用案例的方式,结合PLC集成的通信接口和变频器的功能,旨在让读者了解参数的设置要点、网络端口电路的配接、项目的仿真与调试和不同功能在生产实践中的应用,并掌握变频器的频率设定功能、运行控制功能、电动机控制方式、PID功能、通信功能和保护及显示等功能。这样能够尽快熟练地掌握变频器的使用方法和技巧、PLC的程序编制、触摸屏的变量连接等,从而避免大部分故障的出现,让各种网络的通信控制系统运行得更加稳定。
读者在连接硬件时,对PLC及扩展模块的接线图中的DC24V 电源,和AC220V~AC380V 电源,要以西门子公司的最新版的硬件手册中对硬件接线的描述为准。
本书在编写过程中,王锋锋、王庭怀、赵玉香、张振英、于桂芝、王根生、马威、张越、葛晓海、袁静、王继东、何俊龙、张晓琳、樊占锁、龙爱梅提供了许多资料,张振英和于桂芝参加了本书文稿的整理和校对工作,在此一并表示感谢。
限于作者的水平和时间,书中难免有疏漏之处,希望广大读者多提宝贵意见。
编者
2019年11月
主编:魏力强。1、科技项目《电缆故障综合定位技术研究及系统开发》获得国网河北省电力公司一等奖。 2、牵头编制完成《雄安新区电力电缆及通道状态检修试验规程》、《雄安新区电力电缆及通道检修规程》、《雄安新区电力电缆及通道状态评价导则》、《雄安新区电力电缆线路生产规范》、《雄安新区电力电缆及通道运维规程》、《雄安新区电力电缆及附件到货检验规范》等6项雄安新区电缆规程,目前已发布实施。 3、国网河北省电力有限公司青创赛《蓄电池健康在线诊疗师—巧治蓄电池组“心脏病”》荣获银奖奖励。 4、牵头完成石家庄公司110kV民新T接线A相电缆故障、220kV仓许I线电缆外破故障和220kV石兆Ⅳ线电缆外护层接地电流超标严重缺陷分析研究、邯郸公司220kV邯齐线主绝缘击穿故障等工作,并负责报送国网公司获加分奖励。 5、以负责人身份筹建完成国网河北电科院电缆故障诊断与寿命评估实验室,开展了高压电缆典型故障和缺陷机理、检测技术及检测装置研究与开发等工作。 6、以第一作者发表《配电网带电作业旁路电缆系统的分析与应用》等7篇论文;实用新型专利《一种新型的局部放电测试仪》(专利号:ZL 201820321388.9)已授权;发明专利《一种高压电缆检测样品信息采集及监测方法》和《配电电缆绝缘检测试验方法》已受理。
目录
前言
第一章西门子S71200PLC的硬件结构与功能1
第一节PLC的工作原理、结构和特点2
第二节PLC控制系统的设计方法9
第三节西门子S71200PLC的硬件系统11
第二章西门子编程软件博途TIAPortal 20
第一节西门子博途TIAPortal的软件介绍20
第二节创建TIAPortalV15的新项目26
第三节西门子S71200PLC项目的硬件组态28
第四节西门子S71200PLC的程序结构与程序元素43
第三章西门子S71200PLC基本指令的编程60
第一节位逻辑运算指令的编程60
第二节置位S/复位R和边沿触发指令的编程64
第三节置位/复位指令SR的编程71
第四节缩放SCALE和复位/置位RS指令的编程75
第五节运算指令的编程83
第六节比较指令的编程90
第七节定时器指令的编程97
第八节计数器指令的编程106
第四章西门子S71200PLC逻辑块和PID功能块的编程113
第一节S71200中块的深入理解113
第二节FC在电动机正反转运行中的实战应用120
第三节功能块FB在龙门刨床控制系统中的实战应用124
第四节PID控制器的实战应用137
第五章HMI与伺服驱动V90的实战应用148
第一节西门子HMI的深入理解148
第二节伺服驱动器V90 155
第三节HMI和S71200PLC对控制器V90的速度和位置控制160
第六章变频器V20的深入理解与实战应用176
第一节变频器的工作与节能原理和常用控制方案176
第二节使用选择开关控制变频器V20启停的实战应用189
第三节变频器V20控制电动机正反转运行的实战应用192
第四节选择开关和加减速按钮控制变频器V20运行的实战应用195
第五节电位计控制变频器V20调速的实战应用196
第六节使用模拟通道1控制变频器V20速度的实战应用197
第七节西门子S71200PLC控制变频器V20的实战应用198
第七章西门子S71200PLC的网络通信201
第一节西门子S71200PLC网络通信的深入理解201
第二节西门子S71200PLC与V20的USS通信控制的实战应用203
第三节西门子S71200PLC与第三方变频器的PROFINET通信214
第四节西门子S71500PLC与S71200PLC的S7通信231
第五节西门子S71200PLC与G120的ModbusRTU 网络通信245
第八章西门子S71200PLC的项目调试252
第一节西门子S71200项目的存储与下载252
第二节西门子S71200项目仿真实战应用255