S7-1200 PLC 是一种紧凑、模块化且经济高效的解决方案，为中小型自动化应用提供广泛的功能和灵活性。这些功能包括通信选项、内存、CPU 性能和 IO 配置。当您有需要控制的过程时，您应该选择 PLC 并对其进行配置，以最适合您的过程要求。
在本文中，我们将讨论 S7-1200 PLC 的硬件配置，并举例说明如何在西门子 Tia portal 中对其进行配置。
内容：
- PLC 的硬件配置是怎样的？
- 硬件配置的重要性。
- 简单的项目示例。
- 如何使用给定的示例配置我们的 PLC？
CPU 的硬件配置。
IO 硬件配置。
人机界面配置。
- 结论。
PLC 的硬件配置是怎样的？
硬件配置是指 PLC 的特定组件，例如 CPU、内存、输入/输出 (I/O) 模块、通信端口、电源以及系统可能需要并添加的任何附加模块或附件 。
PLC 的硬件配置还包括启用或禁用某些 CPU 功能，具体取决于设备、其功能以及过程的要求。
PLC 的硬件配置步骤通常涉及以下内容：
- 根据应用需求选择合适的 PLC 型号。
- 确定系统的输入/输出要求，包括传感器、执行器以及将连接到 PLC 的其他设备的类型和数量。
- 选择将用于将 PLC 连接到其他设备和系统的通信协议和网络拓扑。
- 确定 PLC 及其外围设备的电源要求。
- 将 PLC 安装在适当的位置并连接所有必要的电缆和电线。
- 配置 PLC 软件以与硬件组件进行通信并设置适当的逻辑和控制功能。
硬件配置的具体步骤可能会根据 PLC 型号和应用要求而有所不同，但这些是该过程中通常涉及的基本步骤。
在本文中，我们将讨论在 TIA Portal 平台中完成的硬件配置。这意味着我们将假设您了解您的应用程序，并且您已经选择了 PLC 型号和为其供电的电源。您可以参考之前的文章，其中我们讨论了如何选择最适合您的应用的 PLC 和电源。
PLC 中硬件配置的重要性
正确的硬件配置可确保系统可靠且稳健。如果硬件组件配置不正确，它们可能无法按预期工作，从而导致系统故障或错误
硬件配置影响系统的性能。通过选择正确的硬件组件并进行适当的配置，系统可以以最高的效率和速度运行，并可以处理大量的输入和输出。
硬件配置影响系统的可扩展性和灵活性。硬件组件及其配置的选择应考虑到系统未来的扩展或修改，以确保系统能够轻松适应更改或升级。
硬件配置影响系统的成本。通过选择合适的硬件组件和配置，可以避免不必要的成本，并使系统的总体成本最小化。
S7-1200 硬件配置
我们将假设一个简单的 PLC 项目，并在开始编写代码之前了解如何将 PLC 配置到我们的项目中。
使用 PLC 的反应器温度控制系统
该项目涉及使用 PLC 控制反应器的温度。该系统应测量反应器的温度并通过控制冷却液的流量来调节温度。
该项目使用四个热电偶来测量温度，两个电磁阀来控制冷却液的流量，以及一个电机来驱动反应器的叶轮。
输入/输出配置
输入：
热电偶 1 – 4：这些是 4 个模拟输入，用于测量反应器内不同位置的温度。
紧急停止按钮：这是一个数字输入，用于在紧急情况下停止系统。
温度设定点电位计：这是一个模拟输入，允许操作员设置所需的温度设定点。
输出：
电磁阀 1 和 2：这是 2 个数字输出，用于控制冷却液通过反应器管道的流量。
电机控制：这是一个数字输出，用于控制驱动叶轮的电机的速度和方向。
加热器控制：这是控制反应器加热系统的数字输出。
系统操作：
- 系统等待操作员使用电位计设置温度设定点。
- PLC 读取温度设定值并将其与反应器的当前温度（由四个热电偶测量）进行比较。
- 如果反应器温度低于设定点，PLC 会激活加热器控制输出以升高温度。
- 如果反应器温度高于设定点，PLC 会激活电磁阀输出之一，以增加冷却液的流量并降低温度。
- PLC 持续监控温度并调整加热器和冷却系统以维持所需的设定值。
- PLC 还控制驱动叶轮的电机以混合反应器中的内容物。
- 如果按下紧急停止按钮，PLC 将禁用所有输出并停止系统。
PLC 项目可以进一步扩展和修改，以包含附加功能，例如报警、数据记录或远程监控，具体取决于项目的具体要求。但是，我们不会关心该系统的 PLC 逻辑编码，而是使用此示例来解释如何对 PLC 进行硬件配置以适合我们的项目。
这包括：
- 选择 PLC CPU。
- 选择 IO 模块。
- 将输入和输出标签分配给硬件模块。
- 为 PLC 分配 IP 以进行通信。
- 分配保护密码。
- 配置 PLC 的本地时间。
- 配置 HMI 并设置与 PLC 的连接。
如何根据给定的示例配置 PLC？
下面我们将讨论使用所需硬件创建基本的 PLC 项目。
CPU 的硬件配置：
选择 CPU：
在 TIA Portal 中启动新项目时，应配置新设备并将其添加到项目中。见图1。
图 1. 为您的项目配置设备
从上图中可以看出，TIA Portal 已经向您显示第一步应该是配置新设备。
在上一篇文章中，我们讨论了如何选择适合您工艺的 PLC，所以这里不再提及，对于我们的项目，因为它是一个简单的项目，我们将选择 CPU 1214C AC/DC/RLY。见图2。
图 2. 将新控制器添加到项目中
中央处理器特性：
根据您为项目选择的 CPU，将提供不同的 CPU 功能和属性。
您可以根据需要启用或禁用这些功能。某些功能需要进行额外的配置。见图3。
图 3 – CPU 特性
正如您在上图中看到的，您可以在项目中为 CPU 设置许多属性。
我们将提到您需要在创建的每个项目中配置的一些属性，其他一些属性仅在特殊情况下使用。
沟通：
这对于任何 PLC 项目来说都是非常重要的配置；您的项目很可能有不同的模块和设备需要相互通信。设置 PLC 和这些设备之间的通信对于您的项目非常重要。
通过选择 CPU，您已经定义了通信方式。有些 CPU 仅适用于 Profinet，有些仅适用于 Profibus，有些则能够同时使用两者。本例中所选的 PLC 仅适用于 Profinet。
从 Profinet 界面，您将为 PLC 设置 IP 地址，该 IP 在项目中应该是唯一的；您不能为两个不同的模块使用相同的 IP。见图4。
图 4 – Profinet 接口
周期：
如您所知，这是 PLC 的另一个重要属性；程序的循环时间取决于您编写了多少代码以及 PLC 执行该代码需要多长时间。
在循环时间属性中，可以设置循环监控时间，如果 PLC 执行程序的时间超过这个设置的时间，那么PLC 就会报错。见图5。
通过此属性，您还可以确定 CPU 的最小循环时间，如果触发了 “启用循环 OB 的最小循环时间”，则可以执行此操作。
然后，您可以写入所需的最小循环时间，PLC 将调整其性能以匹配该时间。当然这个时间受到 CPU 性能的限制，所以你不能把这个时间降低到一定的限制以下。
图 5 – 周期时间属性
系统和时钟存储器位：
系统内存位和时钟内存位是 CPU 内部的内置位，操作系统用于指示 PLC 中的某些事件。
例如，有一个内存位仅在第一次扫描时变为 TRUE，或者如果诊断状态发生变化，则内存位将变为 TRUE，还有一些专用时钟内存位，例如代表 10Hz 时钟的位或代表 10Hz 时钟的位。2Hz的时钟。
这些位在某些应用中非常有用，并且可以节省大量编程代码以获得相同的功能。见图6。
图 6 – 启用系统和时钟存储器位
您可以启用一个或两个内存字节的使用；您还可以确定这些字节的地址，如图所示。
一天中的时间：
PLC 的另一个非常重要的属性是设置 PLC 内部的时间。在您制作的几乎所有项目中，您都需要了解实时情况，以便能够分配不同日期的某些操作。
在上一篇文章中，我们讨论了 PLC 内部的本地时间和系统时间以及如何使用它们。CPU 的此属性允许您将本地时间设置为所需的时区。见图7。
图 7 – 当地时间属性
保护和安全：
通过该属性，您可以确定 PLC 的访问级别和密码保护。见图8。
图 8——保护和安全财产
前面提到的属性是您要做的几乎所有 PLC 项目中最常配置的属性。还有一些其他属性不太可能与简单程序（例如 Web 服务器和 OPC UA）一起使用。
项目硬件配置的下一步是配置 IO。
IO 硬件配置：
项目的另一个重要步骤是 IO 的配置，这意味着确定您需要多少个 IO 模块以及需要什么类型的 IO 模块。
在决定 IO 时，您应该考虑一些关键点，例如拥有一些备用 IO 点以及选择适合项目内输入传感器和输出执行器的 IO 模块。见图9。
图 9 – 添加模拟输入模块
正如我们在示例项目中提到的，我们有 4 个热电偶用作 PLC 的模拟输入，因此我需要添加一个至少具有 4 个输入通道的模拟输入模块，因为所选的 PLC 只有 2 个模拟输入通道。
另外，热电偶是一种特殊类型的模拟输入，需要专用的输入模块。这就是为什么我们选择 AI 8xTC 模块，它有 8 个输入通道，专用于与热电偶一起使用；我们选择 8 通道模块，4 通道模块有备用通道供将来需要扩展项目时使用。
如果您转到 AI 8xTC 模块的属性，您将看到您可以单独配置每个输入通道，您可以选择热电偶类型、测量范围和其他属性。见图10。
图 10 – 配置输入模块
接下来，您需要定义 IO 标签，并将每个输入或输出分配给 PLC 或 IO 模块中的正确 IO 点。见图11。
图 11 – 分配输入标签
然后继续分配其余的输入和输出标签，见图 12 和 13。
图 12 – 为 PLC 分配输入标签
图 13 – 将输出标签分配给您的项目
人机界面配置
您的 PLC 项目可能需要 HMI，选择 HMI 后，您可以进行不同的配置。
本文仅介绍如何配置 HMI 与 PLC 之间的通讯。从上图可以看出，您通过添加新设备来选择 HMI，然后选择 HMI。见图 14。
图 14 – 选择 HMI
设置 HMI 和 PLC 之间的通讯有多种方法，但最简单的方法是通过网络视图页面。见图 15。
图 15 – 设置 HMI 连接
在网络视图页面中，您只需从 HMI 上单击代表 Profinet 的绿色小方块并将其拖至 PLC 即可设置 HMI 和 PLC 之间的连接。
然后，TIA Portal 将在两个模块之间绘制一条绿线，并自动为 HMI 提供 IP 地址以设置它们之间的通信。
结论
- 硬件配置是任何 PLC 项目中非常关键的一步。
- PLC 的正确硬件配置将确保满足项目所需的功能。
- 硬件配置包括选择 IO 模块、启用或禁用某些 CPU 属性以及使用 PLC 配置不同的设备（例如 HMI）。