Wincc仿真教程.docx

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Wincc仿真教程

0项目要求：

（1）有一台三相交流异步电动机，可以用操作站上的按钮控制,也可以用监控站的触摸屏控制；

（2）操作站安装有三个按钮SB1、SB2和SB3，其中按钮SB1可以实现电动机的点动控制，按钮SB2控制电动机的连续运行，按钮SB3用来控制电动机的停止。

另外操作站还有一个绿色指示灯HL1，当电动机点动运行时，HL1以1Hz的频率闪烁；当电动机连续运行时，HL1常亮；电动机停止运行时,HL1熄灭。

（3）触摸屏上设置有三个按钮，分别显示“点动"、“连续”和“停止”，其作用和操作站按钮SB1、SB2和SB3作用一样。

触摸屏上同时有图形和文字显示当前电动机的三种状态（点动运行、连续运行与电机停止）。

1项目分析与规划:

在本项目中，需要使用按钮和触摸屏来控制PLC程序，进而控制电动机的运行与停止，而PLC同时要通知触摸屏显示电动机的工作状态，PLC还需要控制指示灯指示电机目前的工作状态，所以项目的控制结构如图2.1所示。

2。

1项目控制结构

2系统IO口分配：

输入

输出

符号

地址

功能

特性

符号

地址

功能

特性

SB1

I0.1

点动按钮

NO

KA

Q0.0

输出驱动

SB2

I0.2

启动按钮

NO

HL1

Q0。

1

指示灯驱动

SB3

I0。

3

停止按钮

NO

3系统接线原理图：

（略）

4系统控制方式规划：

（1）PLC控制程序规划

程序作用

块类别

块名称

备注

初始化程序

组织块

OB100

主程序

组织块

OB1

触摸屏和PLC交换数据

数据块

DB1

（2）触摸屏画面规划

1）只需要一幅画面

2）需要放置三个按钮对象，名称分别为“点动"、“连续"和“停止”

3）需要用图形来表示电动机的状态，可以采取用三个图形分别表示三种状态，也可以用一个图形不同颜色来表示三种状态，还可以用一个图形不同颜色/不同表现形式表示三种状态，在实例中选择一个图形不同颜色/不同表现形式表示。

4）需要用文本来显示电动机的状态，可以用文本的可见性来完成控制效果（电动机点动时，“点动运行"文本可见并闪烁；电动机连续运行时，“连续运行”文本可见；电动机停止时，“电机停止”文本可见）。

5）触摸屏需要传送给PLC的变量包括三个按钮,需要使用布尔变量来模拟一个按钮的动作（包括按钮按下和释放）；触摸屏需要读取PLC的信息来显示电动机的状态，可以使用布尔变量，也可以使用整数变量（在实例中使用整数变量较为方便），并且图形显示和文本显示可以共用一个变量。

5系统硬件选择与组态

在本项目中，选择PLC的类型为CPU314C—2DP,该CPU集成的输入输出点可以满足系统要求。

触摸屏的型号为TP177B6”colorPN/DP.

（1）新建项目，起名并保存（最好不要包括中文）

双击桌面上的“SIMATICManager”图标,启动西门子PLC编程软件。

第一次使用编程软件,会启动Step7向导，如果不想使用向导进行硬件组态已经编程应用,请选择“取消”.

选择“取消”以后,将进入一个空的项目管理器（SIMATICManager）界面。

如果以前已经有人使用过Step7软件，选择“取消”以后将会显示上次打开后没有关闭的项目窗口,你可以点击项目窗口右上角的关闭按钮来关闭它，也可以选择菜单栏中的“文件"→“关闭"来关闭该项目。

关闭了该项目以后，同样会进入空的项目管理器（SIMATICManager）界面。

在新的项目管理器（SIMATICManager）界面中选择“文件”→“新建”或点击“新建项目/库”图标，打开新建项目窗口，输入新项目的名称，注意在该窗口可以看到项目所存储的路径.

新项目的名称输入完成后，点击“确定”,将打开新项目的工作界面。

此时的新项目工作界面里面只有一个项目名称,以及一个基本的MPI网络。

（2）插入SIMATIC300站站点以及HMI站点等

在新项目的工作界面中，选中新项目，从菜单栏中选择“插入”→“站点”→“2SIMATIC300站点”（或者在项目名称上直接点击右键，选择“插入新对象"，然后选择“SIMATIC300站点”），将会在该项目中插入一个SIMATIC300站点。

用同样的方法插入一个HMI站点，系统会要求用户选择设备型号，使用的TP177B6’colorPN/DP触摸屏在“Panels”下“170"系列中可以找到。

选择确定以后，系统会自动调用WinCCflexible软件，并将HMI设备集成到项目中。

如果项目中还有其它的设备，利用这样的方法，可以全部集成到项目中.

（3）设置SIMATIC300站CPU型号，规划SIMATIC300站硬件系统

将鼠标移到SIMATIC300站点的图标上，双击，可以打开SIMATIC300站点的配置窗口。

选择硬件图标并双击，将会在一个新窗口中打开SIMATIC300硬件配置（HWConfig）界面。

选择右边硬件选项中的SIMATIC300前面的“+”号，可以展开SIMATIC300站点的可选项,继续选择其子项RACK—300，点击“+”号展开该子项，双击其中的Rail，为SIMATIC300站点插入一个底板。

在该底板上有11个插槽位置,其中第一个插槽只能插入电源模块。

如果使用西门子为SIMATIC硬件提供的专用电源模块，可以选中第一个插槽位置，然后选择SIMATIC选项中的PS-300子项，点击“+"号展开该子项，然后从中选择对应的电源模块并双击，将电源模块插入对应的底板插槽。

如果不使用西门子为SIMATIC提供的电源模块，而是使用其它外置电源，请将该模块空置（*如果不知道自己使用的电源模块形式,请空置该插槽）。

底板上第二个插槽需要插入CPU模块，选中第二个插槽位置，然后选择SIMATIC选项中的CPU—300子项,点击“+"号展开该子项，然后从中选择对应的CPU模块（＊我们使用的CPU模块是CPU-314C-2DP，订货号为6ES7314—6CG03—0AB0,版本号为V2.6）。

双击该模块，会弹出该模块的附加属性设置界面。

由于CPU314C—2DP自带有一个PROFIBUS接口,将会打开接口属性设置对话框。

如果暂时不利用（或不知道是否利用）该PLC的PROFIBUS接口作为通讯应用，直接点击“确定"即可。

将该窗口中的界面分割线进行拖动，可以使各种信息更加直观呈现。

新组态的SIMATIC300站点对硬件自动分配地址，从图中可以看出，默认的输入为124—126（3通道，24点,对应输入为I124。

0—I124。

7，I125。

0-I125。

7，I126.0-I126.7），输出为124-125（2通道，16点，对应输出为Q124。

0—Q124。

7,Q125.0-Q125.7）。

如果觉得不习惯，可以自行修改。

双击模块中的DI24/DO16行，打开该子模块的属性页，选择其中的“地址”标签,将“系统默认”前面的勾去掉，然后在上面的“开始”输入框中输入自己想要的通道名称（一般习惯从0开始）。

输入和输出都修改完毕后，点击“确定"。

可以看到,输入和输出的地址变成了0-2和0-1。

CPU模块中的AI5/AO2子模块，计数子模块，定位子模块地址都是可以修改的。

在本项目中有可能需要输出指示灯HL1以1Hz的频率闪烁，所以需要SIMATIC300站站点提供1Hz的时钟脉冲。

为此,需要为SIMATIC300站站点组态时钟存储器，方法是双击SIMATIC300站站点的CPU314C-2DP行，打开CPU属性界面，然后选择“周期/时钟存储器"标签，将下面的时钟存储器勾选，存储器字节写入一个地址。

该地址自动选取内部继电器M为时钟存储器区,占用一个字节（8位）,提供8种不同频率的时钟脉冲，其时钟频率如表所示。

时钟存储字节的位

7

6

5

4

3

2

1

0

周期持续时间（s）

2。

0

1。

6

1.0

0。

8

0。

5

0.4

0.2

0.1

频率（Hz）

0.5

0.625

1

1.25

2

2。

5

5

10

本项目中时钟存储器的存储器字节选择200，以后的1Hz时钟存储器位即为M200.5。

基本的硬件组态完成后，选择菜单栏中的“站点”→“保存并编译"选项或直接点击“保存和编译”图标，将该硬件组态进行保存（如果弹出来报警对话框选项，直接选择“确定”忽略该报警）即可，然后关闭该窗口。

（4）系统网络规划与组态

在SIMATICManager中选中项目名称，可以看到MPI文字和图标。

双击MPI图标，打开“NetPro（网络组态）”窗口.

现在网络中有一个MPI网络总线，有两个设备，分别为SIMATIC300和SIMATICHMI站，但是相互之间没有连接。

首先将SIMATIC300设备连接到MPI网络上。

在此界面上常用有两种方法：

将鼠标按住红色方块直接拖动，连接到MPI站点；或者双击红色方块，然后选择MPI,然后点击确定即可。

MPI网络连接完成后,如下图所示。

双击DP模块下的紫色方块，打开PROFIBUS接口设置窗口。

选择新建，打开PROFIBUS子网设置窗口,然后在网络设置标签里面选择合适的通讯速率，连续选择两次确定。

完成之后,就将SIMATIC300设备连接到了PROFIBUS子网上，如图所示。

SIMATICHMI站和SIMATIC300设备之间需要连结进行控制，可以有很多种方法，最简单和方便的就是通过PROFIBUS子网连接在一起。

为了实现这种连接，需要将SIMATICHMI站的IF1B接口设置为PROFIBUS子网设备（默认为MPI网络设备）。

修改的方法是双击SIMATICHMI站的设备图标（最左面的蓝色设备块）,在接下来的窗口中选择“确定”，即可打开SIMATICHMI站的硬件配置窗口。

双击其中的IF1BMPI/DP设备（索引4）,打开IF1BMPI/DP设备属性。

将接口类型修改为PROFIBUS，并在其属性中选择其通讯的速率与前面的SIMATIC300站点保持一致,否则会发生通讯错误。

然后选择确定，忽视接下来的警告窗口（其实是提醒该设备还有一个端口闲置，是以太网接口，暂时不用）。

将回到SIMATICHMI站的HWConfig界面,编译以后存盘并关闭HWConfig界面，这样，SIMATICHMI站的端口已经修改为PROFIBUS工作模式，原来的表示IF1B端口MPI网络模式的红色方块已经变成了表示PROFIBUS网络模式的紫色方块。

用鼠标按下该紫色方块并拖动到PROFIBUS总线上，实现网络组态.

保存并编译检查完成后，会出现一个警告。

忽略该报警信息，然后存盘关闭网络组态配置窗口。

6PLC程序设计

（1）创建SIMATIC300站符号表

（2）创建SIMATIC300站中的块

双击SIMATIC300设备右面的“块”，可以看到属于该设备的各个块列表（开始该站只包括“系统数据"和主程序“OB1"）.

选择菜单里中的“插入”→“S7块"（或在右面的窗口空白处点击右键，选择插入新对象）,分别插入组织块OB100（需要改名字），数据块DB1.

（3）为数据块定义变量

在本项目中,SIMATIC300站站点中规划了数据块的目的是为了方便触摸屏和PLC之间进行信息交换，这种交换需要通过数据块中的变量来实现。

通过分析和规划，已经知道触摸屏需要给PLC三个BOOL（布尔）型的变量,分别用来传递“点动”、“连续”和“停止”;而PLC也需要给触摸屏一个INT（整数）型的变量,用来通知触摸屏显示电机不同的状态（当该变量为0时，表示电动机处于停止状态；当该变量为1时,表示电动机处于点动运行状态；当该变量为2时，表示电动机处于连续运行状态）。

双击DB1数据块，打开.可以看到DB1数据块里面默认有个整数变量，整数变量需要占用16个位，所以结束地址（END_STRUCT的地址是2.0），尽量不要修改它.

用鼠标点击白底输入框“临时占位符变量”，然后回车,将自动插入一个空白输入行.

在名称一栏写入自己想要用来控制触摸屏显示的变量名称（例如:

START1,不要使用中文），在类型一栏用鼠标右键点击,选择“基本类型”中的“BOOL”（代表布尔变量），初始值为FALSE（即逻辑假，代表常态为0，属于NO类型，常开接点）（也可以不写初始值，系统默认就是FALSE）.

按照这个步骤，依次添加“START2”、“STOP”两个BOOL（布尔）变量，还有一个名称叫做“MOTORSTATE”的INT（整数）变量，

注意该数据块中的地址一栏的标识，0.0是系统临时占位符变量,不是用户创建的，用户暂时用不到，可以不关心。

地址2.0代表了变量“START1"，今后要用到该变量的时候，其绝对地址为DB1.DBX2.0，其中第一个。

前面表示变量所处的数据块名称，后面的DB表示是数据块内变量，X表示是BOOL（布尔）变量，2。

0表示地址。

类似的，变量“START2”和“STOP”的绝对地址为DB1。

DBX2.1和DB1。

DBX2.2.其后的4。

0代表了变量“MOTORSTATE”，由于其为整数变量，所以该变量的绝对地址为DB1。

DBW4。

除了现在看到的这两类变量之外，系统中还可能会出现.DBB类型和.DBD类型的变量，分别表示的数据长度为8位和32位。

将数据块编写完成后，存盘关闭.

（4）对SIMATIC300站组织块和功能、功能块进行编程

1）初始化程序OB100编程

初始化程序OB100主要用来完成程序的初始化，本项目中,系统通电后，PLC热启动（由Stop模式转入Run模式）时，OB100将会并且只会执行一个扫描周期.在此过程中，需要保证两个输出继电器Q0。

0（控制KA）和Q0.1（控制HL1）为断开状态，触摸屏显示电动机状态为停止（对应DB1数据块中MOTORSTATE变量为0）。

注意其中的DB1.DBW4表示DB1数据块中起始通道为4的整数变量（其实就是MOTORSTATE变量的地址）。

2）主程序OB1编程

本项目比较简单，可以将所有的控制程序都放在OB1内完成。

OB1目前主要完成的工作包括两个，一个工作是根据各个按钮的不同状态来控制电动机和指示灯的状态，另一个工作是根据电动机的运行状态通知触摸屏显示不同的信息。

程序段1用来实现点动控制，不论是按下按钮站的按钮SB1或者在触摸屏上操作了点动运行按钮（使DB1.DBX2。

0闭合）,均会使内部继电器M0。

0闭合,表示电动机处于点动运行状态下。

如果松开按钮SB1或者触摸屏上的点动按钮，或者停止信号有效，点动状态断开。

程序段2用来实现连续控制，不论是按下按钮站的SB2或者是在触摸屏上操作了连续运行按钮（使DB1。

DBX2。

1闭合）,均会使内部继电器M0.1闭合并且自保持，实现连续运行，M0。

1表示电动机处于连续运行状态。

如果停止信号有效或者是点动按钮有效（M0.0会闭合），连续运行状态断开。

程序段3用来控制继电器KA，无论是在点动运行状态还是连续运行状态，Q0。

0都会接通,KA继电器闭合，驱动接触器KM，电动机将会运行。

程序段4用来控制指示灯,在点动运行状态下，M0.0闭合,串入1秒时钟继电器触点M200.5（在SIMATIC300站站点的硬件组态中组态），Q0.1驱动的指示灯HL1将会以1Hz的频率闪烁；在连续运行模式下，M0.1闭合，HL1常亮。

程序段5、6、7用来通知触摸屏显示电动机状态。

当电动机停止转动（Q0.0断开），变量“MOTORSTATE”（绝对地址为DB1.DBW4）将被送入0，其它情况类似。

7触摸屏通讯设置、画面设计与变量控制

（1）对触摸屏的连接和变量进行设置

选择SIMATICManager下的SIMATICHMI站，并点击“+”号打开其各级子项，选择“通讯”下的“连接"。

双击右面窗口中的“连接"，将会启动WinCCflexible软件，软件启动完成后，自动打开“连接”标签。

将“激活的”选项下的“关”修改为“开”（点击“关”就可以出现选择下三角选择符,点击选择符后选择“开"即可），将SIMATICHMI站点和SIMATIC300站站点连接。

然后选择“通讯”下的“变量"选项。

双击变量选项，在新开的书签窗口第一个空白行出双击鼠标左键，将会自动出现一个变量_1。

选中其中的“符号”选项，可以看到项目。

点击项目前面的“+”号，可以打开下一层，继续点击下一层的“+"号，如此层层展开，可以找到已经在SIMATIC300设备上DB1数据块中已经建立的变量名称。

选中变量名称“START1”后双击或者点击右下角的“

”图标，就可以将变量_1修改为DB1。

START1。

利用同样的方法，将自己建立的其它三个变量都添加进SIMATICHMI站的变量表中。

（2）对触摸屏画面进行制作，放置各个对象（元素），并调整位置和大小

打开画面1标签，首先根据需要，在该画面上应该放置三个按钮,1个图形（本项目中用圆形）,三个文本框。

（3）修改各个对象的基本属性

三个按钮的名称分别修改为“点动运行"、“连续运行"和“电机停止”。

如果有时间，可以按钮改成图形模式,利用WinCCflexible软件对象库中提供的丰富的按钮，选取自己喜欢的风格来替代文本显示的按钮。

将三个文本的内容分别修改为“电动机停止运行"、“电动机点动运行"和“电动机连续运行”。

修改完的画面1如图所示.

（4）为各个对象元素关联对应变量及动作

1）按钮的组态

画面1中有三个按钮,按钮的动作包括按下和释放两个过程，对应的变量如果为常开状态,则当按钮按下时，变量应该为1（ON，接通），当按钮释放时，变量应该为0（OFF,断开）；如果对应的变量为常闭状态,当按钮按下或释放时,其变量的数值（1或者0）恰好和上述相反。

本项目中三个按钮均为常开状态，所以应该利用按钮的动作激活相应的变量，使其在1和0两种状态中切换，在此要用到按钮的事件中的“按下”和“释放”两个动作，并且“按下”要用到函数中的“编辑位"内的“SetBit”（置位位，目的是使某一个BOOL变量闭合，为1）。

选取该函数以后,还需要为该函数指定一个变量，否则会标示错误，用橘黄色标记，如图所示.

鼠标左键双击橘黄色的“无值”，可以使其出现一个三角选择符号，点击三角选择符号，即可看到已经为SIMATICHMI站已经添加好的变量列表。

从列表中选择相应的变量名称双击，或者点击右下角的“

”图标，即可将变量设定完毕。

用同样的方法为事件中的“释放"动作绑定一个函数“ResetBit”（复位位，目的是使某一个BOOL变量断开，为0），一个按钮的动作组态就完成了，以后，只要在触摸屏上按下该按钮，则相应的变量将被置位为1（闭合），当在触摸屏上释放该按钮,则相应的变量将被复位为0（断开）。

用同样的方法，为另外两个按钮组态相应的变量。

按钮名称

按钮事件

函数名称

变量符号

PLC地址

点动运行

按下

SetBit

DB1.START1

DB1.DBX2。

0

释放

ResetBit

连续运行

按下

SetBit

DB1.START2

DB1.DBX2.1

释放

ResetBit

电机停止

按下

SetBit

DB1。

STOP

DB1.DBX2。

2

释放

ResetBit

2）图形的组态

图形符号需要根据PLC传递给触摸屏的变量内容不同而产生不同的颜色变化或形式,具体的要求是当变量内容为0时（表示电动机停止运行），指示灯为一种颜色（本项目规定为白色）；当变量内容为1时（表示电动机点动运行），指示灯为一种颜色并且闪烁（本项目规定为绿色）；当变量内容为2时（表示电动机连续运行），指示灯为一种颜色（本项目仍旧规定为绿色）。

要想实现该种变化，需要对图形的“动画”→“外观"进行设置.

首先勾选“启用"，然后在变量中选择用来控制图形的变量（在SIMATIC300站站点中已经在DB1中设置好的MOTORSTATE，即DB1.DBW4，可以通过三角下拉框来选择）。

双击相应变量或者点击右下角的“

”图标，将该变量作为控制图形动画效果的变量.

在右面的“值”一栏双击鼠标左键,会自动出现根据变量范围圆形显示的默认效果。

点击“0—100”，可以打开设置框，根据本项目的SIMATIC300站站点的程序，当数值为0-0时，表示电动机停止,对应的图形选择为白色,故“前景色”和“背景色”选择为白色，并且闪烁为“否”。

利用这样的方法，为该图形继续添加值为1和2时的状态（绿色闪烁及绿色不闪烁）,如下图所示。

3）文本的组态

根据项目要求，当电动机处于不同的状态时，触摸屏需要显示不同的文本，可以利用文本的“动画”→“可见性”来实现该功能。

当电机为停止状态（MOTORSTATE变量为0）时，使“电机停止运行”文本可见；当电机为点动运行状态（MOTORSTATE变量为1）时，使“电机点动运行"文本可见；当电机为连续运行状态（MOTORSTATE变量为2）时，使“电机连续运行”文本可见。

选择相应的文本，对其“动画”→“可见性”进行设置。

和图形的外观设置一样，文本的可见性也需要“启用”和添加相应变量，在本项目中,文本使用的变量和图形的变量是一样的,故选择和添加方法一样，但是本项目中要求该变量符合某一个数值时该文本才可见，所以需要设置变量的相应范围和“对象状态"为“可见”。

在本项目中，变量范围为0～0时，文本域1（电机停止运行）可见；变量范围为1~1时,文本域2（电机点动运行）可见；变量范围为2~2时，文本域3（电机停止运行）可见。

至此，所有的触摸屏画面已经基本设置完毕,然后进行画面元素微调（本项目中将三个文本上下左右全部对齐，这样当文本切换时，会感觉好像是文本从同一个地方出现），项目生成然后存盘（在此过程中一定要注意输出窗口提示的信息，如果有错误或报警信息,必须进行检查和排错）。

（5）使用仿真器启动运行系统，来进行模拟测试.

从菜单栏中选择“项目”→“编译器”→“使用仿真器启动运行系统”，或者点击图标栏中的

图标，即可启动仿真器。

打开仿真器之后，会启动两个窗口，一个是仿真SIMATICHMI站的输出窗口，一个是WinCCflexible运行模拟器窗口.

首先在运行模拟器窗口添加各个变量,方法是点击“变量”下的空白栏，即可出现选择三角箭头，点击三角箭头，即可看到所有的变量列表。

点击各变量名称，将各个变量依次添加进变量列表中,然后勾选运行模拟器中想要显示或模拟的变量后的“开始"框。

依次点击SIMATICHMI站上的按钮，当该按钮按下时，Winccflexible运行模拟器中相应的变量“当前值”变为“-1”，当该按钮释放时，相应的变量“当前值”变为“0”,即说明所有的按钮组态正确（如果自己组态有常闭类型的按钮,则变量的表现形式应该恰好相反）。

然后测试图形和文本，在Winccflexible运行模拟器相应的变量（本例中为INT型变量DB1.MOTORSTATE）中的“设置数值”一栏中，分别写入相应的数值（0、1或2），则相应的图形应该产生相应的变化,文本也应该有相应的显示。

当DB1.MOTORSTAT