西门子PLC可编程控制器CPU412-2西门子中国一级总代理 西门子PLC代理商

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西门子1200PLC实用定位控制程序案例

引言

本文是一篇综合性比较强的文章，从PLC输入输出及步进电机接线开始，到PLC运动控制程序编写，再到后续的ModbusTCP通信协议及上位机编程实现Zui终控制，涉及知识面比较广，能够让我们很好地将所学知识结合起来。

开发平台

采用西门子TIA Portal V16编程软件编写运动控制程序，实现PLC（S7-1200系列：CPU1214C DC/DC/DC）对步进电机的控制，再通过编写ModbusTCP程序，将控制地址进行映射，从而方便上位机（VS2019开发）与PLC进行通信，Zui终实现步进电机的运动方向、速度及距离的灵活控制。

涉及硬件：开关电源、S7-1200PLC、步进驱动器、步进电机、单轴模组、限位开关

涉及软件：TIA Portal V16、VS2019、ModbusPoll（用于测试通信）

硬件接线

PLC编程

上位机开发思路

为了便于操作，需要配一个HMI人机界面来进行使用。这个的HMI形式是比较多样化的，如触摸屏、组态软件等，这里，我们采用目前比较流行的方式——C#开发上位机，来供用户使用。C#开发上位机相对于传统的组态软件，各自都有自己的优缺点，主要体现在如下三个方面：

1. 功能限制：组态软件对于一些特定的需求或者逻辑，会有一定的局限性，使用上也受到软件本身的约束；C#开发上位机完全自主开发，几乎不存在功能上的限制，并且扩展方便。

2. 技术要求：组态软件Zui大的优势在于方便，因为它本身都集成了一些通用协议和元件，只需要按照使用说明进行组态配置即可；C#开发需要完全自己搭建框架和实现底层代码，对开发者的技术要求会更高一些。

3. 价格成本：组态软件需要按套、按点位收费，意味着每个项目无形中都有一个基础成本；C#开发上位机自主开发，不需要二次授权费用，并且开发一套之后，可以快速应用到其他项目中。

采用C#上位机开发，需要考虑的是通信问题。西门子S7-1200支持很多种不同的通信协议，包括S7、ModbusTCP、TCP/IP、UDP、OPC等，从开发成本上来说，我们优先考虑S7和ModbusTCP，对于S7和ModbusTCP通信协议，比较一下两者的优缺点：

1. S7协议为西门子内部协议，协议本身不公开，需要调用或者自己开发通信库，使用S7通信协议需要勾选CPU中的允许来自远程对象的PUT/GET通信访问。

2. ModbusTCP为公开、免费协议，可以自己开发通信库或者使用开源库，使用ModbusTCP通信协议需要编写一定的PLC程序来实现地址映射。

从公开免费和使用范围的角度来考虑，这里采用ModbusTCP通信协议，因为你学会了ModbusTCP，意味着市场上的大部分仪表、PLC通信你都可以搞得定，PLC程序编写如下所示：

1、创建DB块

这里创建一个DB块，里面包含了常用的一些操作和参数设置，由于Modbus保持型寄存器的Bit位操作比较麻烦，这里我们统一使用Word类型来代替Bit。

 2、Modbus地址与PLC地址的映射（控制位）

 3、Modbus地址与PLC地址的映射（参数地址）

 4、ModbusServer程序编写

 5、上位机UI界面设计

6、ModbusTCP通信库

上位机开发功能实现的核心在于ModbusTCP通信库编写，由于Modbus协议是公开免费，可以自己根据Modbus协议来开发，也可以使用开源的Modbus库，如NModbus等，有了ModbusTCP通信库之后，我们可以将更多的精力放在业务处理及逻辑处理上面。

7、ModbusTCP通信点表

上位机开发功能

1、创建一个Windows窗体应用项目，项目名称为thinger.cn.MotionPro。

2、日志显示功能：日志显示采用ListView进行显示，绑定一个ImageList用来区分信息、报警、错误，添加日志方法的参数包含日志等级及日志内容。

3、自己开发ModbusTCP通信库或者使用开源库，该库应该具备建立连接、断开连接、预置寄存器、读取寄存器的功能。

4、建立连接和断开连接：这里通过按钮实现建立连接和断开连接2个功能。

5、相对位置运动：设置相对运动速度和相对运动位置，实现电机的相对运动。

6、juedui位置运动：设置juedui运动速度和juedui运动位置，实现电机的相对运动。

7、点动运动模式：设置点动运动速度，按住正向点动或者反向点动，实现电机的点动运动。

8、回原点模式：点击回原点，可以控制物体回到原点位置并停止。

9、运动停止、运动暂停、复位相关功能。

写在Zui后

这个项目整体来说难度不是很大，涉及的知识面比较广，非常适合上位机初学者进行学习和练手。

西门子PLC的赋值表

西门子PLC的赋值表的显示和设定

1.赋值表显示

在调试时使用赋值表，主要是查看某一信号是否已经被使用，是否有未使用或遗留的输入点，或者有可以供使用的标志寄存器等内容。

赋值表(Assignment)的显示页面如图14-1.6所示。图中打“×”的信号表示已经在程序中使用，未打“×”的信号表示未使用。

当存储器或者信号以字节、字、双字形式使用时，显示区内为蓝色显示。

2.赋值表设定

同样，当plc程序较复杂时，如果在赋值表中显示全部PLC信号的情况，显示内容会显得很大。假如在检查程序时仅仅需要对部分信号进行检查，可以使用STEP7的过滤器功能进行筛选、设定。

赋值表设定步骤如下：

①在赋值表中执行菜单命令“View”一“Filter”，打开设定页面(见图14 -1.7)：

②在设定页面中选择赋值表选项。

赋值表选项设定可以设定如下内容：

信号显示的范围(Assigned areasonly)：可以选择显示的信号类型与地址范围。在信号类型前通过“√”选定对象，并在输入框内输入需要显示的地址。

如：在输入信号(Input)输入框中输入“*”为显示全部输入信号;输入0～10表示显示IBO～IBIO;输入20表示只显示IB20等。

赋值表显示的信号类型只能是输入信号I(Inputs)、输出信号Q(Outputs)、标志寄存器M(Bitmemory)、定时器T(Timers)、计数器C(Counter)。

也可以直接装载默认的设定( Load Default Setting)，或者将所选择的内容作为默认设定(Save asdefaultsetting)。