基于S7-200控制系統(tǒng)的A3000實驗和測試培訓

1、基于基于 s7-200plc 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)a3000 實驗和測試培訓實驗和測試培訓北京華晟高科教學儀器有限公司2006-73a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf前言前言基于s7-200plc控制系統(tǒng)a3000實驗和測試培訓是根據a3000過程控制實驗系統(tǒng)的相關內容編寫的，包括了如下內容：1、s7-200plc控制系統(tǒng)。2、s7-200plc控制系統(tǒng)編程。3、s7-200plc控制系統(tǒng)和組態(tài)軟件的連接。不介紹具體的a3000現(xiàn)場系統(tǒng)和組態(tài)軟件。有關這些內容將在獨立的培訓指導書中介紹。其他控制系統(tǒng)請參考對應的參考書。本指導書缺點和錯誤在所難免，敬請各位專家、院

2、校師生和廣大讀者批評指正。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 i 目錄前言前言.1第一章第一章 西門子西門子 s7-200plc.11.1 西門子 s7-200plc 簡介.11.2 控制系統(tǒng)配置.41.3 控制器信號連接和操作.12第二章第二章 控制器編程軟件概述控制器編程軟件概述.142.1 軟件安裝.142.2 控制器編程.20第三章第三章 控制器編程詳細范例控制器編程詳細范例.313.1 單容液位調節(jié)閥 pid 單回路控制 .313.2 范例的控制器編程.313.3 范例的組態(tài)軟件編程.463.4 范例的操作過程和調試.

3、513.5 范例測試結果及記錄.52第四章第四章 范例控制程序范例控制程序.544.1 培訓范例說明.544.2 單回路 pid 范例程序.564.3 比值控制范例程序.564.5 串級控制范例程序.584.6 前饋反饋控制范例程序.65第五章第五章 仿真系統(tǒng)使用仿真系統(tǒng)使用 step by step.705.1 軟件界面介紹.705.2 硬件配置.725.3 載入程序.745.4 運行監(jiān)控和調試.763a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第1 頁 第一章第一章 西門子西門子 s7-200plc1.1 西門子西門子 s7-200p

4、lc 簡介簡介西門子plc產品在國內市場推廣較早，是國內應用最廣泛的plc產品之一， s7-200plc是一種小型plc，其結構緊湊，功能強大，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 s7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此s7-200系列具有極高的性/價比。s7200cpu將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量i/o點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的微型plc， s7-200系列plc可提供4個不同的基本型號的8種cpu。cpu 221、cpu 222、cpu 224、cpu 226各有2種類型的cpu，具有不同的電

5、源電壓和控制電壓。類型一：dc/dc/dc指的是24vdc電源電壓供電，dc輸入和dc輸出。類型二：ac/dc/rly指的是220vac電源電壓供電，dc輸入和繼電器輸出。四個不同型號的cpu：1、cpu221本機集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量i/o點。無i/o擴展能力。6k字節(jié)程序和數(shù)據存儲空間。4個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。2、cpu222本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量i/o點。有i/o擴展能力。6k字節(jié)程序和數(shù)據存儲空間。4個獨立

6、的30khz高速計3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第2 頁 數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。3、cpu224本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量i/o點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o 點。16k字節(jié)程序和數(shù)據存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通

7、訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。4、cpu226本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o 點。26k字節(jié)程序和數(shù)據存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控

8、制系統(tǒng)。在本測試指導書中我們提供cpu224的介紹。其它cpu與之使用方法相同， 1.1.1 西門子西門子 s7-200plc 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成s7-200plc控制器硬件系統(tǒng)由四部分組成：cpu模塊、擴展模塊及pc/ppi電纜，還有計算機。系統(tǒng)連接如圖1.1.1所示。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第3 頁 圖1.1.1 系統(tǒng)連接cpu是cpu224 dc/dc/dc（本培訓使用cpu224 dc/dc/dc為例，具體不同系統(tǒng)可能配置不同，但使用方法類似，不一一介紹），本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量i/o點?？蛇B

9、接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o 點。16k字節(jié)程序和數(shù)據存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。cpu224可連接7個擴展模塊，標準配置安裝了em235和em277模塊各一個。模塊連接如下圖1.1.1.2所示圖1.1.2 模塊連接1.1.2 系統(tǒng)功能特性系統(tǒng)功能特性s7-200plc控制器硬件系統(tǒng)由三部分組成：cpu模塊、擴展模塊及pc/ppi電纜。cpu集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量

10、i/o點，1個rs485通訊/編程口，模塊擴展口?？刂瞥绦蛐枰猰icro/win4.0軟件來開發(fā)。包括以下幾項特性。* 極高的可靠性 * 極豐富的指令集 3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第4 頁 * 易于掌握 * 便捷的操作 * 豐富的內置集成功能 * 實時特性 * 強勁的通訊能力 1.2 控制系統(tǒng)配置控制系統(tǒng)配置控制系統(tǒng)配置操作包括em235的dip開關量程范圍設置和em277的地址開關設置。1.2.1 模塊介紹和設置模塊介紹和設置1、cpu224dc/dc/dc 模塊模塊圖 1.2.1 cpu224 硬件說明s7-200

11、的硬件工作方式：1、cpu讀輸入狀態(tài)2、cpu中存儲的程序利用輸入執(zhí)行控制邏輯，當程序運行時程序刷新有關數(shù)據。3、cpu將數(shù)據寫到輸出。s7200周而復始地執(zhí)行一系列任務，任務執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。圖1.2.2為在一個掃描周期中s7200的全部操作。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第5 頁 1.讀輸入：在每一個掃描周期的開始，cpu會讀數(shù)字量物理輸入點的狀態(tài)，并將它復制到輸入過程映象寄存器中。模擬量輸入則是在程序訪問模擬量輸入時cpu從物理模塊直接讀取模擬值。2.執(zhí)行邏輯控制程序：cpu執(zhí)行程序指令，并把數(shù)據存儲在變量存

12、儲區(qū)中。中斷服務程序并不作為正常掃描周期的一部分來執(zhí)行而是當中斷事件發(fā)生時才執(zhí)行。3.執(zhí)行通訊請求：cpu執(zhí)行通訊任務，處理從通訊端口或智能io模塊接收到的任何信息。4.執(zhí)行cpu自診斷：cpu檢查固件、程序存儲器和擴展模塊是否工作正常。5.寫輸出：在每個掃描周期的結尾cpu把存在輸出映象寄存器中的存儲數(shù)據復制到物理輸出點。存儲器介紹存儲器介紹尋址方式：尋址方式：s7-200將數(shù)據存儲在不同的存儲單元，每個單元都有唯一的地址，明確地指出存儲區(qū)的地址，就可以存取這個數(shù)據，存取存儲區(qū)域的某一位，必須指定地址，包括存儲器標識符，字節(jié)地址，圖 1.2.23a86dcd3492c4b7819ec7598

13、8c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第6 頁 和位號，如i3.4 表示尋址輸入過程映像寄存器的字節(jié)3的第4位，若要存取cpu中的一個字節(jié)、字或雙字的數(shù)據，則需要給出存儲器標識符、數(shù)據大小和起始字節(jié)地址,如vb100表示尋址變量存儲器的字節(jié)100，vd100表示尋址變量存儲器的起始地址為100雙字?？梢园次弧⒆止?jié)、字和雙字來存取的存儲區(qū)有：輸入過程映像寄存器i 輸出過程映像寄存器q變量存儲區(qū)v 位存儲區(qū)m特殊存儲器sm局部存儲器l順控繼電器存儲器s其他特殊的存儲方式有：模擬量輸入ai（aiw0-aiw30）、模擬量輸出ao（aow0-aow30）：必須按字存取，而且首地址必須用

14、偶數(shù)字節(jié)地址。定時器存儲區(qū)t、計數(shù)器存儲區(qū)c，用位或字的指令讀取，用位指令時，讀定時器位，用字指令時讀計時器當前值。累加器ac（ac0-ac3）：可以按字節(jié)、字、雙字存取。高速計數(shù)器hc（4個30khz hc0 hc3 hc4 hc5）：只讀，雙字尋址。s7-200的浮點數(shù)由32位單精度表示，精確到小數(shù)點后六位。本地本地io和擴展和擴展io的尋址：的尋址：cpu提供的本地io具有固定的io地址，擴展模塊連接在cpu的右側來增加io點，形成io鏈，對于同種類型的輸入輸出模塊而言，模塊的io地址取決于io類型和模塊在io鏈中的位置。數(shù)字量模塊總是保留以8位遞增的過程映象寄存器空間，如果模塊沒有給保

15、留字節(jié)的每一位提供相應的物理點，那么這些沒有使用的位不能分配給io鏈中的后續(xù)模塊，對于輸入模塊，這些沒有使用位會在每個輸入刷新周期中被清0。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第7 頁 模擬量模塊總是以兩點遞增的方式來分配空間，如果模塊沒有給保留的每個點提供相應的物理點，那么這些io點會消失而且不能分配給io鏈中的后續(xù)模塊。圖1.2.3是一個特定配置中的io地址，地址間隙（有灰色斜體文字表示）無法在程序中使用。圖1.2. 3所以在本系統(tǒng)的標準配置中，能尋址的物理io點數(shù)字量輸入為i0.0-i1.5，數(shù)字量輸出為q0.0-q1.1

16、，模擬量輸入為aiw0-aiw6，模擬量輸出為aqw0。2、em235 模塊模塊因為s7-200的cpu224本身不能處理模擬信號，所以處理模擬信號時需要外加模擬量擴展模塊。模擬量擴展模塊em235提供了模擬量輸入輸出的功能，適用于復雜的控制場合， 12位的a/d轉換器，多種輸入輸出范圍，不用加放大器即可直接與執(zhí)行器和傳感器相連。em235模塊能直接和pt100熱電阻相連，供電電源為24vdc。em235有四路模擬量輸入一路模擬量輸出。輸入輸出都可以為0-10v電壓或是0-20ma電流，可以由dip開關設置。下圖1.2.4為em235的輸入輸出連線示意圖3a86dcd3492c4b7819ec

17、75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第8 頁 dip設置如圖1.2.5所示 用dip開關可以設置em235模塊，如圖1.2.5所示，開關1-6可以選擇模擬量輸入范圍和分辨率，所有的輸入設置成相同的模擬量輸入范圍和格式。開關123是衰減設置，開關45是增益設置，開關6為單雙極性設置。圖1.2.5 em235 dip開關設置em 235選擇單/雙極性、增益和衰減的開關設置，em 235選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關設置，分別如表1.2.1、1.2.2所示。表 1.2.1 em 235 選擇單/雙極性、增益和衰減的開關表em235 開關開關 sw1 sw2 sw3 sw4

18、 sw5 sw6 單單/雙極性選擇雙極性選擇 增益選增益選擇擇 衰減選擇衰減選擇 on 單極性 off 雙極性 off off x1 圖1.2.4 em235接線圖3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第9 頁 off on x10 on off x100 on on 無效 on off off 0.8 off on off 0.4 off off on 0.2 表 1.2.2 em 235 選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關表單極性單極性 sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 sw6 滿量程輸入滿量程輸入 分辨率分辨率 on o

19、ff off on off on 0 到 50mv 12.5v off on off on off on 0 到 100mv 25v on off off off on on 0 到 500mv 125ua off on off off on on 0 到 1v 250v on off off off off on 0 到 5v 1.25mv on off off off off on 0 到 20ma 5a off on off off off on 0 到 10v 2.5mv 雙極性雙極性 sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 sw6 滿量程輸入滿量程輸入 分辨率分辨率 on off o

20、ff on off off 25mv 12.5v off on off on off off 50mv 25v off off on on off off 100mv 50v on off off off on off 250mv 125v off on off off on off 500 250v off off on off on off 1v 500v on off off off off off 2.5v 1.25mv off on off off off off 5v 2.5mv off off on off off off 10v 5mv 3a86dcd3492c4b7819ec

21、75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第10 頁 在本系統(tǒng)中將 dip 開關設置為如表 1.2.3 所示。表 1.2.3 本系統(tǒng) dip 設置on off off off off on 1.0-20ma 2.5a 在單極性時，對應的數(shù)據字是0-32000，雙極性時對應的數(shù)據字是-32000至32000，在本系統(tǒng)中用的是4-20ma電流，是單極性字，所以對應4ma電流數(shù)據字是0，20ma電流數(shù)據字是32000。這個數(shù)在編程中很重要，經常用到。3、em277 模塊模塊通過em277profibus-dp擴展從站模塊可以將s7-200cpu接到profibus-dp網絡。em

22、277經過io串行總線連接到s7-200cpu。profibus網絡通過其dp通信端口連接到em277模塊，這個端口可以運行9600bps和12mbps之間的任何profibus波特率。作為從站，em277接受從主站來的多種不同的配置,并向主站發(fā)送不同數(shù)量的數(shù)據，em277能讀寫s7-200cpu中定義的數(shù)據塊，能與主站交換任何類型的數(shù)據，em 277 profibus-dp模塊前視圖，如圖1.2.6所示。 圖 1.2.6 em 277 profibus-dp 模塊3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第11 頁 emem 277

23、277 狀態(tài)燈狀態(tài)燈em 277 個狀態(tài)指示燈說明如表 1.2.4 所示表 1.2.4 指示燈說明表燈滅 紅燈亮 紅燈閃爍綠燈亮cpu 故障 模塊完好內部模塊故障電源無 24v dc 電源24v dc 接通dp 錯誤沒有錯誤處于非數(shù)據交換模式參數(shù)/組態(tài)錯誤dx 模式不處于數(shù)據交換模式處于數(shù)據交換模式在dp系統(tǒng)中，s7200cpu只能作從站，可以與主站進行數(shù)據交換。用小螺絲刀設定地址，地址可以從0-99任意配置，配置是從主站進行的，這里不作詳述。因為在本系統(tǒng)中s7200是主控制器，所以對數(shù)據交換不要求，只作簡單介紹，配置信息是從主站配置的，所以這項也配置在s7300中完成，配置方法請參考s730

24、0培訓，在與s7300交換數(shù)據時，需要在s7200的程序里將需要交換的數(shù)據傳送到s7300指定的存儲器中，em277就會完成與主站交換數(shù)據的任務，而不用cpu的參與。4、pc-ppi 電纜電纜如圖1.1.1所示，將pc/ppi電纜連接rs-232（pc）的一端連接到計算機上，另外一端連接到plc的編程口上。它將提供plc與計算機之間的通信。線長5米，帶內置rs232c/rs 485連接器，用于cpu 22x與pc或dte之間連接，例如打印機、條碼閱讀器；通過光耦隔離。如圖1.2.8所示。圖 1.2.8 pc-ppi 電纜3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北

25、京華晟高科教學儀器有限公司 第12 頁 1.3 控制器信號連接和操作控制器信號連接和操作控制器的信號直接連接到控制面板上，通過插孔和鎖緊連結線連接到現(xiàn)場系統(tǒng)的io上。s7200通過pc-ppi電纜與計算機串口連接起來。1.3.1 面板接線面板接線s7200-plc控制系統(tǒng)io接口圖如圖1.3.1.所示，其中dicom接gnd，docom接24v+。圖 1.3.1 s7200-plc 面板圖1.3.2 控制系統(tǒng)運行時接線控制系統(tǒng)運行時接線以單容液位調節(jié)閥控制為例，連接如圖1.3.2所示。io 面板+ -s7200 控制面板下水箱液位調節(jié)閥控制+ -ai0+ ai0-ao0+ ao0-圖 1.3.

26、2 運行接線3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第13 頁 數(shù)字系統(tǒng)接線如圖1.3.3所示。io 面板低限液位高限液位 dicoms7200 控制面板電磁閥 1 電磁閥 2 docom圖 1.3.3 數(shù)字系統(tǒng)接線di0 di1 dicom do0 do1 do2 do3 do4 docom docom3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第14 頁 第二章第二章 控制器編程控制器編程軟件概述軟件概述控制系統(tǒng)的計算機中，配置了如下軟件：1、windows xp操作系統(tǒng)

27、2、組態(tài)軟件：組態(tài)王包括組態(tài)王對s7200的驅動。3、控制軟件：microwin4.0軟件。2.1 軟件安裝軟件安裝參考手冊s7-200系統(tǒng)手冊pdf電子版2.1.1 microwin 功能功能簡介簡介microwin編程系統(tǒng)基于現(xiàn)代的 32位 windows技術，提供了便捷的操作，并提供了一個功能強大的調試系統(tǒng)，所有的功能都可以容易地通過菜單訪問。 microwin編程系統(tǒng)包括一個獨立于 plc的內核，用于運用各種 iec編程語言。為此，提供了 stl文本語言以及 ld、fbd等圖形語言。2.1.2 軟件安裝和配置軟件安裝和配置1、安裝、安裝 microwin(1)在光驅中放入“microw

28、in4.0 ”cd并單擊setup.exe文件，如圖2.1. 1所示。圖 2.1. 1 microwin4.0 安裝3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第15 頁 選擇安裝的語言：英語。然后繼續(xù)安裝。(2)關閉其它活動程序，再點“next”，如圖2.1. 2。圖2.1.2 繼續(xù)安裝（3）在授權同意對話框中，選擇同意授權聲明。然后單擊“yes”按鈕繼續(xù)安裝。如圖2.1. 3所示。圖 2.1. 3 授權聲明（4）選擇安裝錄，如圖2.1. 4所示，再點擊“next”。，可以采用默認目錄，也可以選擇其它安裝目錄。3a86dcd3492c

29、4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第16 頁 圖 2.1. 4 選擇安裝錄（5）開始安裝程序，如圖2.1. 5所示。這個過程需要一定時間，幾分鐘到十幾分鐘。圖 2.1. 5 開始安裝（6） 通訊參數(shù)設置，在安裝過程中會出現(xiàn)如下設置。如圖2.1.6所示。點擊“select”按鈕。圖 2.1. 6 通訊參數(shù)設置3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第17 頁 注意：在第一次安裝step7軟件時只用點擊ok默認設置就行，如果系統(tǒng)已經安裝了step7軟件，則需要進如下設置。（7）選擇通信協(xié)議，如

30、圖2.1. 7所示。如果在右邊窗口里沒有pc/ppi cable這項，則可在左邊窗口中選中pc/ppi cable，再點擊install安裝協(xié)議，然后點擊close,如果右邊窗口里已有，則無須安裝，直接點close。一般都是有的。圖 2.1. 7 選擇通信協(xié)議（8）回到選擇界面，如圖 2.1. 6 所示。點擊“ok”繼續(xù)向下安裝，如圖 2.1.8所示。圖 2.1.8（10）安裝完成，如圖 2.1.9 所示。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第18 頁 圖 2.1.9 安裝完成重啟計算機，就可以應用軟件編程了。如下圖 2.1.1

31、0 依次點擊 “所有程序simeticstep 7 microwin v4.0step 7 micrewin”或者雙擊桌面上的圖標進入主程序界面。圖 2.1.10 運行 step 7 micrewin3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第19 頁 2、設置、設置 microwin在進入程序后先將界面設置成中文，在菜單中點擊toolsoptions，會出現(xiàn)options對話框，如圖2.1.11所示。圖 2.1.11 options 對話框 選中右邊窗口中的 general，選中 chinese，如圖 2.1.12 所示。圖 2.1

32、.12 選擇界面語言單擊“ok” ，系統(tǒng)彈出一個確認對話框，確認修改后單擊“確定” ，如圖2.1.13 所示。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第20 頁 圖 2.1.13不用保存工程，選擇“否” ，如圖 2.1.14 所示。圖 2.1.14 不保存工程重新打開 microwin 后，出現(xiàn)的就是中文界面了，如果 cpu 的型號后有 cn字樣，則必須用中文界面。否則無法下裝程序。2.2 控制器編程控制器編程本節(jié)提供了對于使用 microwin 開發(fā)、編輯和運行一個梯形圖(ld)示例程序的循序漸進的指導。工程的開發(fā)被分為 6 個階

33、段，如表 2.2.1 所示：表 2.2.1 開發(fā)步驟第 1 階段第 2 階段第 3 階段第 4 階段第 5 階段第 6 階段新建通信編輯編譯下裝調試我們按照6步進行簡單的介紹，以便讀者有一個大致的了解。2.2.1 新建項目新建項目雙擊桌面上的step 7-micro/win圖標，或從“開始”菜單選擇simaticstep 7 micro/win，啟動應用程序。程序啟動后，打開的是一個名為“step 7-micro/win-project1”的空白工程，可以選擇菜單欄中的filesave，在彈出的對話框中選定保存的目錄、輸入自定義的工程名稱，如圖2.2.1所示。3a86dcd3492c4b781

34、9ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第21 頁 圖 2.2.1 新建工程2.2.2 建立通信建立通信在第這個階段，將建立計算機與plc的通信。在每次打開microwin軟件時都要通信，否則是離線狀態(tài)。在安裝軟件時己經設置過串口通信參數(shù)，但是有時系統(tǒng)安裝了別的軟件需要更改參數(shù)和重新設置，如圖2.2.2所示：圖 2.2.2 microwin 中設置通訊參數(shù)設置通訊參數(shù)如以下圖 2.2.3 到 2.2.6 所示3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第22 頁 圖 2.2.3 選擇通訊方式圖 2.2.4 安

35、裝通訊協(xié)議圖 2.2.5 進入參數(shù)設置3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第23 頁 圖 2.2.6 設置通訊參數(shù)在設置好通信參數(shù)后就雙擊刷新按鈕，進行硬件通訊，通訊成功，如圖 2.2.7所示。如果通訊失敗，系統(tǒng)就會返回“與硬件通訊失敗對話框” ，此時就需返回參數(shù)設置頁，檢查通訊參數(shù)設置，以及硬件連接是否正確等。圖 2.2.7 硬件通訊成功2.2.3 編輯代碼編輯代碼每次啟動程序會自動打開一個新step 7-micro/win項目。本階段將使用編程語言進行控制算法編程。在完成編輯工程代碼之后，可以編譯、下裝和調試工程。這一節(jié)可以

36、參考幫助，在軟件自帶的幫助文檔內，有很詳盡的說明。我們先來熟悉一下界面，主程序各個窗口組件如圖2.2.8所示。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第24 頁 圖2.2.8 窗口組件操作欄：顯示編程特性的按鈕控制群組：“查看” 選擇該類別，為程序塊、符號表，狀態(tài)圖，數(shù)據塊，系統(tǒng)塊，交叉參考及通訊顯示按鈕控制?！肮ぞ摺?選擇該類別，顯示指令向導、文本顯示向導、位置控制向導、em 253控制面板和調制解調器擴展向導的按鈕控制。注釋：當操作欄包含的對象因為當前窗口大小無法顯示時，操作欄顯示滾動按鈕，使您能向上或向下移動至其他對象 。指令

37、樹：提供所有項目對象和為當前程序編輯器（lad、fbd或stl）提供的所有指令的樹型視圖。您可以用鼠標右鍵點擊樹中“項目”部分的文件夾，插入附加程序組織單元（pou）；可以用右鍵點擊單個pou，進行打開、刪除、編輯其屬性表，用密碼保護或重命名子程序及中斷例行程序?？梢杂檬髽擞益I點擊樹中“指令”部分的一個文件夾或單個指令，以便隱藏整個樹。您一旦打開指令文件夾，就可以拖放單個指令或雙擊插入，按照需要自動將所選指令插3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第25 頁 入程序編輯器窗口中的光標位置?？梢詫⒅噶钔戏旁凇捌谩蔽募A中，排列經常

38、使用的指令。交叉參考允許您監(jiān)視程序的交叉參考和組件使用信息。數(shù)據塊：允許您顯示和編輯數(shù)據塊內容。狀態(tài)圖窗口：允許您將程序輸入、輸出或變量置入圖表中，以便追蹤其狀態(tài)?？梢越⒍鄠€狀態(tài)圖，以便從程序的不同部分檢視組件。每個狀態(tài)圖在狀態(tài)圖窗口中有自己的標簽。符號表全局變量表窗口：允許您分配和編輯全局符號（即可在任何pou中使用的符號值，不只是建立符號的pou）?？梢越⒍鄠€符號表?？稍陧椖恐性黾右粋€s7-200系統(tǒng)符號預定義表。輸出窗口：在您編譯程序時提供信息。當輸出窗口列出程序錯誤時，可雙擊錯誤信息，會在程序編輯器窗口中顯示適當?shù)木W絡。狀態(tài)條：提供您在step 7-micro/win中操作時的操作

39、狀態(tài)信息。程序編輯器窗口：包含用于該項目的編輯器（lad、fbd或stl）的局部變量表和程序視圖。如果需要，您可以拖動分割條，擴展程序視圖，并覆蓋局部變量表。當您在主程序一節(jié)（ob1）之外，建立子程序或中斷例行程序時，標記出現(xiàn)在程序編輯器窗口的底部。可點擊該標記，在子程序、中斷和ob1之間移動。局部變量表：包含您對局部變量所作的賦值（即子程序和中斷例行程序使用的變量）。在局部變量表中建立的變量使用暫時內存；地址賦值由系統(tǒng)處理；變量的使用僅限于建立此變量的pou。菜單條：允許您使用鼠標執(zhí)行操作。您可以定制“工具”菜單，在該菜單中增加自己的工具。點擊操作欄中的程序塊，在右邊窗口內會打開程序編輯器，

40、如圖2.2.9所示，3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第26 頁 圖2.2.9編輯代碼2.2.4 編譯項目編譯項目本階段將編譯工程文件，查找錯誤，生成下載的代碼。通過菜單中“編譯”或“全部編譯”命令，能產生可執(zhí)行代碼。在輸出窗口中會出現(xiàn)編譯信息，如果出現(xiàn)錯誤，雙擊錯誤信息就會轉到出錯地方，進行修改。2.2.5 下裝項目下裝項目如果您已經成功地在運行step 7-micro/win的個人計算機和plc之間建立通訊，您可以將程序下載至該plc。請遵循下列步驟。注釋：從您的個人計算機將程序塊、數(shù)據塊或系統(tǒng)塊下載至plc時，要下載的塊

41、內容覆蓋目前在plc中的塊內容（如果plc中有）。在您開始下載之前，核實您希望覆蓋plc中的塊。1. 下載至plc之前，您必須核實plc位于“停止”模式。檢查plc上的模式指示燈。如果plc未設為“停止”模式，點擊工具條中的“”停止按鈕，或選擇plc 停止。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第27 頁 2. 點擊工具條中的“下載” 按鈕，或選擇文件 下載。出現(xiàn)“下載”對話框。3. 根據默認值，在您初次發(fā)出下載命令時，“程序代碼塊”、“數(shù)據塊”和“cpu配置”（系統(tǒng)塊）復選框被選擇。如果您不需要下載某一特定的塊，清除該復選框。4

42、. 點擊“確定”，開始下載程序。5. 如果下載成功，一個確認框會顯示以下信息：“下載成功”。繼續(xù)執(zhí)行步驟12。6. 如果step 7-micro/win中用于您的plc類型的數(shù)值與您實際使用的plc不匹配，會顯示以下警告信息：“為項目所選的plc類型與遠程plc類型不匹配，繼續(xù)下載嗎？”7. 欲糾正plc類型選項，選擇“否”，終止下載程序。8. 從菜單條選擇plc 類型，調出“plc類型”對話框。9. 您可以從下拉列表方框選擇糾正類型，或單擊“讀取plc”按鈕，由step 7-micro/win自動讀取正確的數(shù)值。10. 點擊“確定”，確認plc類型，并清除對話框。11. 點擊工具條中的“下載

43、” 按鈕，重新開始下載程序，或從菜單條選擇文件 下載。12. 一旦下載成功，在plc中運行程序之前，您必須將plc從stop（停止）模式轉換回run（運行）模式。點擊工具條中的“運行” 按鈕，或選擇plc 運行，轉換回run（運行）模式。2.2.6 調試工程調試工程當您成功地在運行 step 7-micro/win 的編程設備和 plc 之間建立通信并向 plc 下載程序后，就可以利用“調試”工具欄的診斷功能?？牲c擊工具欄按鈕或從“調試”菜單列表選擇項目，選擇調試工具如圖2.2.10所示，。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第

44、28 頁 圖2.2.10 調試工具欄設置 plc 為運行模式 設置 plc 為停止模式 切換程序狀態(tài)監(jiān)控 切換程序狀態(tài)監(jiān)控暫停 切換狀態(tài)表監(jiān)控 切換趨勢圖監(jiān)控暫停 狀態(tài)表單次讀取狀態(tài)表全部寫入 強制 plc 數(shù)據 取消強制 plc 數(shù)據 狀態(tài)表取消全部強制 狀態(tài)表讀取全部強制數(shù)據 切換趨勢圖監(jiān)控打開與關閉圖2.2.11 功能說明 “狀態(tài)監(jiān)控”這一術語是指監(jiān)控程序在 plc 中執(zhí)行時，有關的 plc 數(shù)據的當前值和能流狀態(tài)。您可以使用狀態(tài)表監(jiān)控和程序狀態(tài)監(jiān)控窗口讀取、寫入和強制 plc 數(shù)據值。在控制程序的執(zhí)行過程中，plc 數(shù)據的動態(tài)改變可用三種不同方式查看：狀態(tài)表監(jiān)控 在表格中顯示狀態(tài)數(shù)據：

45、每行指定一個要監(jiān)視的 plc 數(shù)據。您可以指定一個存儲區(qū)地址、格式、當前值及新值。趨勢圖顯示 用隨時間而變的 plc 數(shù)據繪圖跟蹤狀態(tài)數(shù)據： 可以將現(xiàn)有的狀態(tài)表在表格視圖和趨勢視圖之間切換；新的趨勢數(shù)據亦可在趨勢視圖中直接生成。程序狀態(tài)監(jiān)控在程序編輯器窗口中顯示狀態(tài)數(shù)據：當前 plc 數(shù)據值會顯示在引用該數(shù)據的 stl 語句或 lad/fbd 圖形旁邊；lad 圖形可以顯示能流，由此可看出哪個圖形分支在執(zhí)行中。要查看監(jiān)控狀態(tài)的連續(xù)更新，plc 必須位于 run（運行）模式。否則，3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第29 頁 您

46、只能看到 i/o 的變化。由于 plc 程序不在執(zhí)行狀態(tài)，i/o 狀態(tài)的改變不會對程序邏輯在“狀態(tài)監(jiān)控”中的顯示產生預期的影響。如果您監(jiān)控不在程序的執(zhí)行區(qū)域的數(shù)據（例如，子程序、中斷程序或由于 jmp 指令被繞過的區(qū)域），將不會有狀態(tài)顯示，因為代碼沒有被掃描執(zhí)行。點擊“切換程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕，或選擇菜單命令調試（debug） 程序狀態(tài)（program status），在程序編輯器窗口中顯示 plc 數(shù)據狀態(tài)。狀態(tài)數(shù)據采集按以前選擇的模式開始。使用“程序狀態(tài)監(jiān)控”和“狀態(tài)表監(jiān)控”按鈕或“調試”菜單命令，開始狀態(tài)數(shù)據通信，并啟用調試工具。從“調試”工具欄或“調試”菜單列表訪問以下功能。單次讀?。▋H

47、限狀態(tài)表） 如果您希望獲得一次“快照”（對狀態(tài)表中的所有數(shù)值更新一次），使用“單次讀取”。默認值為狀態(tài)表連續(xù)輪詢 plc，獲取狀態(tài)更新信息。當您點擊“狀態(tài)表”時，狀態(tài)表會切換為關閉，“單次讀取”按鈕得到使用。全部寫入（僅限狀態(tài)表） 在您完成對幾行的“新值”列的改動后，您可以使用“全部寫入”，將所有需要的改動發(fā)送至 plc。強制 您可以在執(zhí)行程序狀態(tài)監(jiān)控時從程序編輯器和狀態(tài)表強制地址。要在程序狀態(tài)監(jiān)控中強制數(shù)據地址，可用鼠標右鍵點擊一個參數(shù)，并選擇從菜單列表強制。要強制狀態(tài)表地址為某一數(shù)值，您必須首先規(guī)定所需的數(shù)值，方法是讀取該數(shù)值（如果您希望強制當前值）或鍵入該數(shù)值（如果您希望將地址強制為一個

48、新數(shù)值）。您一旦使用了強制功能，則在每次掃描時該數(shù)值均被重新應用于地址，直至您取消強制地址?！皬娭啤惫δ軙采w立即讀取或立即寫入指令?！皬娭啤惫δ茉趕top模式下依然有效：如果 cpu 進入 stop（停止）模式，輸出被設為強制數(shù)值，而并非配置的數(shù)值。通過以字節(jié)、字或雙字強制 v 或 m 存儲區(qū)；以偶數(shù)字節(jié)起始的字格式（例如 aiw6 或 aiw14）強制 ai 或 aq 存儲區(qū)；或 i/o 點（i 和 q 位址）強制，可以模擬邏輯條件。您可以一次強制 16 個（v、m、ai 或 aq）地址和所有的 i/o 位（所有的 i 和 q 位地址）。 該圖標表示該地址被顯性強制。該地址數(shù)值在地址被取消

49、3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第30 頁 強制之前無法改變。 該圖標表示該地址被隱性強制。如果地址是一個被顯性強制的較大地址的一部分，該地址則被認為是隱性強制。例如，如果 vw0 被強制，則 vb0 被隱性強制（vb0 是 vw0 的第一個字節(jié)）。無法單獨取消隱性強制數(shù)據自身的強制。您必須取消強制較大的地址，然后才能改變該地址數(shù)值。如果您強制 vd0（該地址包含vb0、vb1、vb2 和 vb3），則被計數(shù)為您可以強制的16個存儲區(qū)數(shù)據之一。如果您將vb0、vb1、vb2 和 vb3 作為分開的實體強制，則計數(shù)為您可以強制

50、的 16 個存儲區(qū)數(shù)據中的四個。所有被強制的數(shù)據均存儲在 cpu 的永久性 eeprom 存儲區(qū)中。 該圖標表示該地址的一部分被強制。例如，如果 vw0 被顯性強制，則 vw1 的一部分被強制（vw1 的第一個字節(jié)是 vw0 的第二個字節(jié)）。被部分強制的數(shù)值無法自身取消強制。您必須取消強制數(shù)據內被強制的地址，該地址數(shù)值才能改變。如果當您發(fā)出“讀取所有強制”命令時，以上三個圖標均未在地址旁的“當前數(shù)值”列中顯示，則說明該地址未被強制。取消強制 對于程序狀態(tài)和狀態(tài)表監(jiān)控，選擇一個被強制的地址，并使用“取消強制”按鈕，則取消地址的強制功能。您還可以選擇（點擊）一個參數(shù)，然后用鼠標右鍵點擊該參數(shù)，查看

51、“強制”和“取消強制”功能的彈出菜單。全部取消強制 如果您希望取消所有地址的強制功能，使用“取消全部強制”按鈕。在應用“取消全部強制”之前，您無須選擇單個地址。檢查交叉引用和元素使用檢查交叉引用和元素使用調試程序時，您可能要決定是否需要增加、刪除或編輯參數(shù)。使用“交叉引用”窗口查看程序中當前參數(shù)可以防止您無意中重復賦值。此外，如果您希望在 run（運行）模式中執(zhí)行程序編輯，并且某些網絡使用上升沿或下降沿轉換檢測（p 和 n 觸點或指令盒，以及 stl 的 eu 或 ed 指令），您一定要檢查“交叉引用”信息中的 eu/ ed 號碼，以防重復編號。下載程序改動下載程序改動當調試一部分代碼段時，如

52、果 plc 位于 stop（停止）模式，您可以編輯程序、下載程序、然后再次監(jiān)控狀態(tài)。您也可以在 run（運行）模式中執(zhí)3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第31 頁 行程序編輯而不必進入 stop（停止）模式，并向 plc 下載較小的改動。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第32 頁 第三章第三章 控制器編程詳細控制器編程詳細范例范例本章通過一個范例，詳細地介紹編程、組態(tài)和調試過程。3.1 單容液位調節(jié)閥單容液位調節(jié)閥 pid 單回路控制單回路控制單容下水箱液位

53、 pid 控制流程圖如圖 3.1.1 所示。圖 3.1.1 單容下水箱液位調節(jié)閥 pid 單回路控制測點清單如表3.1.1所示。表 3.1.1 單容下水箱液位調節(jié)閥 pid 單回路控制測點清單序號位號或代號設備名稱用途原始信號類型工程量1fv101電動調節(jié)閥閥位控制420madcao01002lt103壓力變送器下水箱液位420madcai2.5kpa水介質由泵 p102 從水箱 v104 中加壓獲得壓力，經由調節(jié)閥 fv101 進入水箱 v103，通過手閥 qv-116 回流至水箱 v104 而形成水循環(huán)；其中，水箱 v103的液位由 lt103 測得，用調節(jié)手閥 qv-116 的開啟程度來

54、模擬負載的大小。本例為定值自動調節(jié)系統(tǒng)，fv101 為操縱變量，lt103 為被控變量，采用 pid 調節(jié)來完成。3.2 范例的控制器編程范例的控制器編程本節(jié)介紹非常詳細。參考該例子的過程，希望讀者可以完成其他控制案例3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第33 頁 的編程。具體請參考范例程序“單回路pid”。3.2.1 創(chuàng)建工程創(chuàng)建工程創(chuàng)建一個新的項目，定義名稱。1、新建項目、新建項目（1）選擇菜單文件新建，或者按鈕。出現(xiàn)一個新項目窗口，選文件另存為 ，寫入你的項目名稱。我們這里“單回路 pid”為項目名稱。在這個項目里為了實現(xiàn)

55、pid控制功能，使用了一個子程序，它只在plc第一次運行時調用一次，它的作用是初始化；使用一個中斷程序，它每0.1秒調用一次，它的作用是pid計算，每0.1秒采集一次數(shù)據，進行一次計算，輸出一次控制信息。2、設置通訊、設置通訊在操作欄中，單擊“通信” ，在出現(xiàn)的通信對話框中雙擊刷新。如圖 3.2.1所示。圖 3.2.1 與硬件通訊3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第34 頁 3.2.2 編輯代碼編輯代碼因為每打開一個項目，在程序編輯器里都會自動出現(xiàn)一個主程序，一個子程序，一個中斷程序，這三個程序就是整個程序的框架了。在建立好基

56、本框架之后，下面進行變量和程序的編輯。1、變量名編輯、變量名編輯需要建立的變量如表 3.2.1 所示。表 3.2.1 變量表序號 變量名說明類型通道數(shù)值范圍內部地址1pid_pvpid0 調節(jié)器測量值實數(shù)ai0 0-1vd1002pid_sppid0 調節(jié)器給定值實數(shù)0-1vd1043pid_mvpid0 調節(jié)器輸出值實數(shù)ao00-1vd1084pid_ppid0 調節(jié)器比例系數(shù) 實數(shù)實數(shù)vd1125pid_ipid0 調節(jié)器積分時間 實數(shù)正數(shù)vd1206pid_dpid0 調節(jié)器微分時間 實數(shù)正數(shù)vd1247pid_a/mpid0 調節(jié)器手/自動狀態(tài)整數(shù)0 或 1vb190在操作欄中點擊“符

57、號塊”，在符號表中編輯變量，如下圖3.2.2所示圖3.2.2 編輯變量3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第35 頁 至于為什么要這么用內部地址，我們將在編程中解釋。2、程序編輯、程序編輯在操作欄中單擊“程序塊”，左邊將會出現(xiàn)程序編輯器。在這個例子中我們使用梯形圖編寫程序，如下圖3.2.3所示。圖3.2.3 程序編輯窗口使用查看（view） lad（lad）、fbd（fbd）或 stl（stl）菜單命令更改編輯器類型，選中l(wèi)ad梯形圖編程語言。lad共有三種不同的指令類型：觸點、線圈和方框。 圖3.2.4 lad指令類型觸點和線

58、圈指令標簽在觸點或線圈中部顯示，觸點有使能位進入，使能位3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第36 頁 輸出，最多可有兩個參數(shù)；線圈有使能位輸入，最多有兩個參數(shù)。方框參數(shù)文本緊靠方框的左側和右側，方框頂部參數(shù)緊靠方框上端。向編輯器中輸入指令向編輯器中輸入指令插入指令：1. 在指令樹中找到所需指令，如圖3.2.5所示。圖3.2.5 選擇指令2. 將指令拖曳至所需的位置，如圖3.2.6所示。 圖3.2.6 選擇指令位置3. 松開鼠標按鈕，將指令放置在所需的位置，如圖3.2.7所示。圖3.2.7 放置指令注釋：光標會自動阻止您將指令放

59、置在非法位置（例如，放置在網絡標題3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第37 頁 或另一條指令的參數(shù)上） 。在指令樹中雙擊所需指令，也可以將其加入到光標所在的位置。主程序主程序包括三個網絡，如圖 3.2.8 所示。 圖 3.2.8 主程序主程序調用三個子程序，sm0.0是一直閉合的，它只在每次掃描時調用子程序，網絡一：調用輸入子程序sbr0，采集pv信號，同時設定sp值，轉換相應的工程量。網絡二：調用一次子程序sbr1，初始化pid參數(shù)，同時使能定時中斷0，調用定時中斷程序0，進行pid計算。網絡三：調用輸出子程序sbr2，判斷

60、手自動，工程量轉換后將結果輸出到aqw0。關于詳細特殊存儲器sm意義參考s7-200系統(tǒng)手冊。3a86dcd3492c4b7819ec75988c591ca6.pdf北京華晟高科教學儀器有限公司 第38 頁 sbr0：網絡一，子程序0采集pv值，轉換為標準工程量同時將pv值轉到1-100之間送vd100存儲，以便組態(tài)軟件觀察，如圖3.2.9所示。 圖3.2.9 sbr0網絡1網絡二，將組態(tài)軟件的設定值sp轉換為標準0-1之間的數(shù)，方便pid計算。vd304作為一個中間變量設定值，范圍是0-100，它是為了在組態(tài)界面中方便設置而增加的一個量，在中斷程序中會被轉換到一個0-1的標準值。如圖3.2.