第3章STEP7编程环境.docx
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第3章STEP7编程环境
第3章STEP7编程环境
STEP7是一种用于对SIMATIC可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准软件包。
它是SIMATIC工业软件的一部分。
其用户接口是基于当前最新水平的人机控制工程设计,可以方便使用。
STEP7编程软件适用于SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinAC,是供其编程、监控和参数设置的标准工具。
STEP7是一个强大的工程工具,用于整个项目流程的设计,从项目实施的计划配置、实施模块测试、集成测试调试到运行维护阶段,都需要不同功能的工程工具。
STEP7工程工具包含了整个项目流程的各种功能要求:
CAD/CAE支持、硬件组态、网络组态、仿真、过程诊断等。
STEP7标准软件包提供一系列的应用程序:
1.SIMATIC管理器
SIMATICManager(SIMATIC管理器)可以集中管理一个自动化项目的所有数据,可以分布式地读/写各个项目的用户数据。
其他的工具都可以在SIMATIC管理器中根据需要而启动。
2.SymbolEditor(符号编辑器)
使用SymbolEditor(符号编辑器),可以管理所有的共享符号。
其具有以下功能:
可以为过程I/O信号、位存储和块设定符号名和注释;为符号分类;导入/导出功能可以使STEP7生成的符号表供其他的Windows工具使用。
3.硬件诊断
硬件诊断功能可以提供可编程序控制器的状态概况。
其中可以显示符号,指示每个模板是否正常或有故障。
双击故障模板,可以显示有关故障的详细信息。
例如,显示关于模板的订货号、版本、名称以及模板故障的状态,显示来自诊断缓存区的报文等。
4.编程语言
用于S7-300和S7-400的编程语言梯形图(LadderLogic)、语句表(StatementList)和功能块图(FunctionBlockDiagram)都集成在一个标准软件包中。
梯形图是STEP7编程语言的图形表达方式,它的指令语法与继电器的梯形逻辑图相似。
语句表是STEP7编程语言的文本表达方式,CPU执行程序时按每一条指令一步一步的执行。
功能块图也是STEP7编程语言的图形表达方式,使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达逻辑,复合功能可用逻辑框组合形式完成。
此外,还有四种编程语言作为可选软件包使用,分别是S7SCL(结构化控制)编程语言;S7Graph(顺序控制)编程语言;S7HiGraph(状态图)编程语言;S7CFC(连续功能图)编程语言。
5.硬件组态
硬件组态工具可以为自动化项目的硬件进行组态和参数设置。
可以对机架上的硬件进行配置,设置其参数及属性。
通过在对话框中提供的有效选项,系统可以防止非法输入。
6.NetPro(网络组态)
NetPro工具用于组态通信网络连接,包括网络连接的参数设置和网络中各个通信设备的参数设置。
选择系统集成的通信或功能块,可以轻松实现数据的传送。
本章重点介绍如何使用编程器件,编写用户程序以及将用户程序传送到PLC中(DOWNLOAD);监视用户程序的运行以及查找故障等等。
3.1启动SIMATIC管理器并创建一个项目
在启动Windows后,您将发现一个代表SIMATIC管理器的图标:
该管理器就是STEP7软件在Windows系统上的启动点。
用户可以直接双击此图标,进入SIMATIC管理器窗口,缺省设置为启动STEP7向导(STEP7Wizard),它可以在您创建STEP7项目时提供支持,并用项目结构来按顺序存储和排列所有的数据和程序。
用户跟随向导可以快速建立一个新用户程序(Project)对象:
图3-1至3-4。
如图3.1所示,通过“Preview”按钮,您可以显示或隐藏正在创建的项目结构的视图。
要转到下一个对话框,请单击“Next”。
图3-1跟随STEP7向导创建用户项目之一
图3-2跟随STEP7向导创建用户项目之二
在第二页里选择您所需的CPU类型,因为每个CPU都有某些特性,例如,关于其存储器组态或地址区域,这也是为什么在编程前必须要选择CPU的原因,同时为了使CPU与编程设备或PC之间进行通讯,需要设置MPI地址(多点接口),MPI地址的缺省设置为2,然后点击“NEXT”,进入下一个对话框。
图3-3跟随STEP7向导创建用户项目之三
选择组织块OB1(如果尚未选中),OB1代表最高的编程层次,它负责组织S7程序中的其它块,同时选择以下一种编程语言:
梯形图(LAD)、语句表(STL)或功能块图(FBD),当然您也可以在以后的编程过程中重新选择编程语言,单击下一步确认设置。
图3-4跟随STEP7向导创建用户项目之四
在“项目名称”域中输入用户程序(project)名字,例如“GettingStarted”,然后单击“Finish”,计算机或编程器就会自动创建一个用户程序对象,见图3-5。
图3-5创建的新对象GettingStarted
在SIMATIC管理器中,按照与Windows资源管理器显示文件夹和文件的目录结构相同的方式将STEP7中用户对象显示出来,如图3-6所示。
图3-6STEP7用户对象
至此,完成了STEP7的启动(编程的准备工作)。
如果用户程序已经存在,再次开机时,就不必理会向导(Wizard),点击Cancel直接跳过。
然后通过SIMATIC管理窗口中菜单File>Open打开已经存在的用户程序即可。
如果想新建项目,但STEP7启动时没有出现向导窗口,则您可以通过File>‘NewProject’Wizard...来打开。
在编写新用户程序时,S7系列PLC还应该进行硬件组态工作(HardwareConfiguration)。
组态最好在用户程序编写之前,也可以放在其后。
3.2设置PG/PC
PC/MPI适配器使用户能在PC和PLC之间建立数据联系。
通常有两种接口:
RS-232接口和USB接口。
如果在PC上安装通信卡,就能使PC和PLC之间通过网络进行通信。
用户可以选用能够连接到PLC的MPI、PROFIBUS、工业以太网等各种通信卡。
根据实际的需求,用户可以选择不同的接口,那么如何能准确地使用好这些接口呢?
基本的思路就是软硬结合,这里的软是指软件设置,具体就是在“SettingPG/PCInterface(设置PG/PC接口)”对话框中的设置,通过在SIMATIC管理器窗口中执行菜单命令“Option>SettingPG/PCInterface...”打开;或者可以在控制面板中双击“SettingPG/PCInterface”图标打开。
只有在安装好STEP7软件的PC中才会在“控制面板”中出现这个设置图标。
如果用户使用编程器(PG)并通过MPI(多点接口)进行连接,则不需要特别的设置,如果用户使用PC和MPI卡或通信处理器(CP),则应首先检查在Windows中“控制面板”里的中断和地址设置,以确保没有中断冲突和地址区重叠。
下面以常见的PC/MPI适配器为例介绍一下PG/PC通讯接口参数设置方法:
1.进入STEP7编程软件主界面(SIMATICManager),点击“Options”菜单下的“SetPG/PCInterface...”选项进入PG/PC设置界面。
2.双击“PCAdapter(MPI)”进入RS232和MPI接口参数设置对话框。
3.单击“LocalConnection”选项卡设置RS232接口参数,正确选择连接电脑的COM口(RS232),选择RS232通信的波特率19200bps或38400bps,这个数值必须和PC/MPI适配器上开关设置的数值相同。
4.单击“MPI”选项卡,正确设置波特率参数,由于CPU上MPI口波特率的出厂默认值为187.5Kbps,所以将参数设置成187.5Kbps即可。
完成以上设置后即可与PLC联机通信了,若连接不成功的话可以修改属性窗口的“COM?
”数值;若再连接不成功的话可能就是您的硬件组态的CPU的MPI地址与您机架上的MPI地址不同造成的不能通讯。
要考虑修改硬件组态的CPU的MPI地址。
那么怎么能够知道您机架上的CPU的MPI地址呢?
可以通过“SIMATICManager”主界面“PLC”下拉菜单中的“DisplayAccessibleNodes(显示可连接的接点)”的选项来“探测”机架上CPU的MPI的地址,然后把您的硬件组态中的CPU的MPI地址修改成对应的地址即可。
如“显示可连接的接点”也不能显示的话,要么是COM口插的不对,要么是电缆本身不通造成的,应检查电缆的硬件部分。
然后确认没有问题的话可以把CPU断电再送电一般就可排除问题。
3.3硬件组态(HardwareConfiguration)
STEP7软件中的硬件组态就是模拟真实的PLC硬件系统,将电源、CUP和信号模块等设备安装到相应的机架上,并对PLC硬件模块的参数进行设置和修改的过程。
当用户需要修改模块的参数或地址,需要设置网络通信,或者需要将分布式外设连接到主站的时候,都要做硬件组态。
假设已打开了SIMATIC管理器和“GettingStarted”项目,单击SIMATIC300站文件夹,并双击右侧分窗体“Hardware”小图标(图3-7),将打开“HWConfig”窗口(图3-8),您在创建项目时所选择的CPU将显示出来。
此时用户可以根据实际硬件组成以及各种模块所在的槽号,先选中模块所在槽,然后在硬件目录窗体中逐一双击选择,这里需要注意的是,你在硬件目录中所选择模块的订货号将出现在简要信息栏中,这个订货号一定要和你现有硬件的订货号一一对应,否则就可能影响组态过程。
图3-7Hardware图标
带有MPI地址和I/O地址的组态表
带有各个插槽的机架
所选元素的简要信息
硬件目录
图3-8
例如“GettingStarted”项目的系统硬件包括:
PS3072A6ES7307-1BA00-0AA0(电源模块),(位于1号槽);
CPU314
(1)6ES7314-1AE04-0AB0(CPU模块),(位于2号槽);
DI32xDC24V6ES7321-1BL00-0AA0开关量输入模块),(位于4号槽);
DO32xDC24V/0.5A6ES7322-1BL00-0AA0(开关量输出模块),(位于5号槽);
组态后的硬件配置参见图3-9。
图3-9组态后的实例
在机架窗口和组态表中,双击每个模块都会弹出其“Properties(属性)”对话框,用户可以设置各类参数,例如在机架窗口中双击“CPU314
(1)”弹出如图3-10所示对话框,在这里我们可以点击“Cycle/ClockMemory”选项卡,选中“Clockmemory”复选框,在“MemoryByte(时钟存储器字节)”文本框中填入一个0到255之间的数字(默认为0),这样我们就得到一组时钟脉冲信号(M0.0周期0.1秒,M0.1周期0.2秒,M0.2周期0.4秒,M0.3周期0.5秒,M0.4周期0.8秒,M0.5周期1秒,M0.6周期1.6秒,M0.7周期2秒),我们可以选用不同周期的脉冲信号来实现报警闪光以及蜂鸣器的输出等。
对于其他属性页及其他模块,用户可以根据实际需要进行设置,但是,您应该只在确信知道改变这些参数会对可编程控制器有何影响时方可改变它们。
图3-10设置时钟脉冲存储器
组态完成后使用菜单命令“SaveandCompile”为向CPU传送数据做好准备,然后通过菜单命令“PLC>Download...”将配置好的组态数据下载到CPU中(如图3-11)。
图3-11菜单命令
一旦关闭“HWConfig”应用程序,在Blocks文件夹中将会出现系统数据的符号。
使用菜单命令“ConsistencyCheck”(一致性检查)还可以检查组态错误。
对任何可能出现的错误,STEP7都为您提供了可能的解决方案。
3.4用户编程
用户使用所选的编程语言在程序编辑器中按相应的逻辑顺序输入语句时,编辑器立即起动句法检查,发现错误用红色和斜体显示。
逻辑块的程序指令部分通常由若干段组成,而这些段又由一系列语句组成。
用户可以编辑块标题,块注释,段标题,段注释和各程序段中的语句行。
3.4.1符号编程
每个输入、输出都有由硬件组态预定义的一个绝对地址,该地址是直接指定的,即绝对地址,如图3-12所示。
该绝对地址可以由用户所选择的任意符号名替代,在符号编辑器的符号表中,可以为所有的绝对地址分配符号名和数据类型,以后在用户程序中将会寻址这些地址。
例如:
为输入I1.0指定符号名Switch1(开关1)。
这些名字可以用在程序的所有部分,即全局变量。
图3-12绝对地址示意图
如果在您的S7程序中寻址的输入与输出并不多,可以使用绝对地址编程,但是当程序非常庞大且地址很多时,则应当使用符号编程,用有意义的符号来代替抽象的绝对地址,这将大大地提高S7程序的可读性。
符号名的长度不能多于24个字符,而且定义时不区别大小写。
需要注意的是:
数据块中的地址(DBD,DBW,DBB,DBX)不能在符号表中定义,应在数据块声明表中定义。
组织快(OB)、某些系统功能块(SFB)以及系统功能(SFC)已被系统根据块的功能预先赋予了符号名。
使用符号编辑器的步骤如下:
1.在如图3-13所示的“GettingStarted”项目窗口中点击S7Program
(1),然后在右侧分窗体内双击Symbols图标,出现图3-14所示的符号表。
图3-13S7Program
(1)目录下的符号编辑器
图3-14符号编辑器符号表
2.出现的符号表中只包括当前预定义的组织块OB1,点击CycleExecution,然后将其改写为我们想要的名称,比如“MainProgram”。
在第二行输入“GreenLight”和“Q4.0”,数据类型会自动添加。
点击“Comment”(注释)栏为符号输入注释,完成一行后按回车键,随后会自动增加一新行;
在第三行输入“RedLight”和“Q4.1”,按回车键结束该输入行;
此时符号表如图3-15所示,用这种方式可以为程序需要的所有输入与输出的绝对地址分配符号名。
一般说来,不论选用哪种编程语言,每个S7程序只创建一个符号表。
所有可打印的字符(如,特殊字符、空格)都可以在符号表中使用。
编辑完成后点击
保存符号表的修改。
图3-15已编辑的符号表
在符号表编辑器中,通过菜单“SymbolTable>import...export...”用户可以导入或导出当前的符号表,这样就可以用文本编辑器对符号表进行保存和编辑,这种导入导出的功能大大节省了用户的工作。
导出符号表时,用户可以选择文件格式为“*.DIF”,则可以在MicrosoftExcel中打开、编辑并存储DIF文件;也可以选择文件格式为“*.SDF”,则可以在MicrosoftAccess中打开、编辑并存储SDF文件。
3.4.2在OB1中创建程序
在图3.13右侧分窗体中双击Blocks,再双击OB1,块OB1将以项目生成时在向导中所选择的编程语言方式打开,如图3-16所示。
任何时候均可以修改所选择的缺省编程语言设置。
具体操作方法:
点击菜单View,再点击LAD、STL或FBD选项中所需的编程语言即可。
详细窗口中的不同标签用来显示出错消息和地址信息,也可以用来编辑符号、监视地址、对块进行比较,以及编辑过程诊断的错误定义。
程序输入行(以及程序段和当前路径)
编程元素(此处用于梯形图)
块或程序段的标题和注释区域
变量声明表
关于所选编程
元素的信息
图3-16创建OB1程序窗口
1.用梯形图编程OB1
梯形图编程时,一个Network只能编制一条梯级的程序,这是与语句表编程的最大区别之一。
一条梯级录入后,点击图标或通过下拉菜单Insert,点击Network均可插入一条新的梯级。
例如使用梯形图编程一个串联电路,其步骤如图3-17所示:
图3-17使用梯形图编程的一般步骤
梯形图中常用的编程元素如常开触点、常闭触点、输出线圈、定时器类的方块、支路的并联等可分别单击图3-18中相应图标按钮即可,如果我们想要的编程元素不在工具栏中则可到图3-16所示的编程元素列表窗口中查找并拖拽到相应的位置。
2.用语句表编程OB1
如有必要,请在视图菜单中将STL设置为当前编程语言。
点击Title:
可输入程序块(OB、FB、FC)或程序段(Network)的名称,点击Comment区域可输入说明该程序块或程序段的作用含义注解。
在下面程序区域从第一行开始输入用户程序,例如:
在第一个程序行输入“A”(表示AND),空格,然后输入绝对地址I0.0或输入自定义的符号名,回车结束该行。
光标跳到下一行,接着输入“AN”,空格,I0.1,回车;第三行输入一个“=”,空格,“GreenLight”,回车。
现在已编辑了一个完整的程序小段,如没有符号显示为红色,保存该段程序。
如显示红色符号,说明符号在符号表中不存在或有语法错误。
不存在的符号,打开符号表输入新的符号;若是拼写错误,可点击下拉菜单Insert,点击Symbol,滚动下拉列表(当符号名数量超过显示框时)直至找到相应的名称并选中它,符号名会自动添加。
参见图3-19。
当需编制一个新的程序段时,可从下拉菜单Insert中选中Network项即可。
图3-19拼写错误,符号名自动添加
3.切换至其它程序块
用户编写完OB1(或其它程序块)后,如果想继续编写其它程序块,可以在SIMATIC管理器中为当前处于激活状态的项目插入你想要编辑的S7块。
参见图3-20。
图3-20插入新的S7块
3.4.3创建一个功能块FB与一个数据块DB
1.创建并打开功能块FB
功能块在程序的分级结构中位于组织块之下,它包含程序的一部分,这部分程序可以在OB1中被多次调用。
功能块的所有形式参数和静态数据都存储在一个单独的、被指定给该功能块的数据块DB中。
1)按上节所示步骤所述的步骤点击功能块;
2)在出现图3-21所示的“Properties-FunctionBlock”对话框中,选择功能块编号如FB50,选择编程语句STL(或LAD、FBD),用OK确认其余设置即可。
功能块FB50已被插到Blocks文件夹。
双击FB50图标,打开FB50如图3-22。
2.填写变量声明表
现以限值监测程序为例来填写变量声明表。
当测量值大于上限值或小于下限值时,分别置位上限或下限报警标志;但复位上限报警标志的条件是:
测量值小于上限值扣除死区后的数值;复位下限报警标志的条件是:
测量值大于下限值加上除死区后的数值。
将上下限值和死区定义为静态变量,这样就可以通过修改相应背景数据块中数据的当前值,实现限值参数的整定。
选中名称列单元格后填入变量名字,然后依次填入数据类型、初始值及注解(视需要而定)等单元格,回车时自动添加地址。
声明表中深色区域是不需要用户填写的。
图3-23是
图3-25数据块DB10窗体
完成后的变量声明表。
接着在变量声明表下面的编程区,按上述OB1中编程方法依次输入相应功能程序。
3.生成背景数据块与修改实际值
1)生成背景数据块
编写了功能块后,为在OB1等块中编写调用该功能块的指令,必须生成相应的数据块。
背景数据块的生成与功能块的创建步骤相同,只不过需点击的是数据块DataBlock,而不是功能块。
在类似于图3-21数据块属性对话窗口中填入数据块编号如DB10,确认其余设置即可。
数据块DB10已被插到Blocks文件夹。
双击DB10图标,打开DB10出现图3-24所示的NewDataBlock窗口。
选中Datablockreferencingafunctionblock选项后,在下面原空白的Assignment内出现刚编制的功能块FB50。
点击OK,出现图3-25的DB10窗体。
2)数据块数据的修改
在数据块窗体的下拉菜单View内点击选择DataView项,此时在数据块表格中自动增加实际值一列数据,选择需修改数据的单元格,填入新的数据即可。
图3-26为修改上限值为4000的例子。
3.4.4程序归档
利用项目归档功能可以将项目或库以压缩的形式(ARJ或ZIP)存入一个归档文件中,便于用户保存一个完整的项目。
一个归档文件的项目或库不能被编辑修改。
如果希望对它们进行编辑,就必须将数据解压缩,即恢复项目或库。
使用菜单命令“File>Archive...”对项目或库进行归档;使用菜单命令“File>Retrieve...”对项目或库进行恢复。
3.4.5充分利用STEP7软件的在线帮助
STEP7软件具有强大的帮助系统,就好像是一部STEP7软件的百科全书,里面几乎包含了所有您感兴趣的技术细节。
只不过STEP7的在线帮助全部是英文解释,您需要有较好的英语水平。
这样,任何时候您都可以通过查阅这本百科全书得到及时有效的指导和帮助。
如果您想查找某个关键字及其相关信息,可以在SIMATIC管理器主界面中,点击下拉菜单“Help>Contents”打开STEP7的在线帮助,利用Index进行关键字的查找,或者利用Search进行相关搜索。
您还可以利用在线帮助了解某个逻辑块FB/FC/SFB/SFC的功能及管脚的定义,在LAD程序编辑器中,首先点击工具栏中按钮并键入具体的逻辑块名将一个逻辑块调入到Network中,然后选中该逻辑块(用鼠标点击该逻辑块,外框变为绿色),按F1键,这时就自动显示出关于该逻辑块的功能及管脚定义的描述。
用户可以在该帮助信息中了解到该逻辑块的功能、参数的描述及所要求的数据类型、可能的错误信息等,有些帮助信息中还有实用的例子程序。
3.5下载、上传用户程序及运行监视
3.5.1下载用户程序
下载(Download)用户程序,即将已编写好的用户程序由编程器传送到PLC中。
下载到可编程序控制器的前提条件为:
1.编程设备和可编程序控制器里的CPU之间必须有一个联接(例如,多点接口);
2.必须是可以访问的可编程序控制器;
3.下载的程序已无误地编译;
4.CPU必须在允许下载的工作模式下(STOP或RUN—P)。
在RUN—P模式时,程序将一次下载一个块。
如果这样重写一个旧的CPU程序,可能出现冲突,例如,如果块参数己改变了,当处理循环时,CPU就会进入STOP模式。
因此建议在下载前将CPU切换到STOP模式。
如果要离线打开一个块并要下载它,CPU必须与SIMATIC管理器中的一个在线用户程序相联接。
在下载用户程序之前,必须使CPU复位,保证没有旧块在CPU上。
下载的具体步骤如下:
1.通过下拉菜单View>Online,建立计算机(编程器)与PLC的通讯联系;
2.通过下拉菜单PLC>Download,或点击SIMATIC管理菜单上的快捷键将用户程序由计算机(编程器)传输到PLC中。
另外在做下列操作前,把工作方式从RUN模式置到STOP模式:
下载完整的或部分用户程序到CPU;
在CPU执行存储器全清;
压缩用户存储器。
3.5.2上传用户程序
上传(Upload)用户程序,是将PLC中已存在的用户程序传送到计算机(编程器)中。
具体步骤如下:
1.通过下拉菜单View>Online,建立计算机(编程器)与PLC的通讯联系;
2.通过下拉菜单PLC>Upload,将用户程序由PLC传输到计算机(编程器)中。
3.5.3用户程序
- 配套讲稿:
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