基于S7-300控制系統(tǒng)的A3000實(shí)驗(yàn)和測(cè)試培訓(xùn)V1M7D7

1、基于S7-300 PLC控制系統(tǒng)A3000實(shí)驗(yàn)和測(cè)試培訓(xùn)北京華晟高科教學(xué)儀器有限公司2006-6前 言基于S7-300 PLC控制系統(tǒng)A3000實(shí)驗(yàn)和測(cè)試培訓(xùn)是根據(jù)A3000過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容編寫(xiě)的，包括了如下內(nèi)容：1、S7-300 PLC控制系統(tǒng)。2、S7-300 PLC控制系統(tǒng)編程。3、S7-300 PLC控制系統(tǒng)和組態(tài)軟件的連接。4、S7-PLCSIM仿真軟件的使用。不介紹具體的A3000現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)和組態(tài)軟件。有關(guān)這些內(nèi)容將在獨(dú)立的培訓(xùn)培訓(xùn)書(shū)中介紹。一般不涉及DP和PA總線(xiàn)的內(nèi)容，有關(guān)這些內(nèi)容可以參考A3000-DP型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)補(bǔ)充測(cè)試實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)指導(dǎo)和A3000-PA型過(guò)程控制

2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)補(bǔ)充測(cè)試實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)指導(dǎo)。本培訓(xùn)書(shū)缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)各位專(zhuān)家、院校師生和廣大讀者批評(píng)指正。申明：本培訓(xùn)書(shū)內(nèi)容只適合華晟高科A3000教學(xué)實(shí)驗(yàn)。范例和文檔內(nèi)容只用于提供信息，對(duì)本書(shū)不承擔(dān)任何保證。目錄第一章 西門(mén)子S7-300 PLC11.1 S7-300 PLC簡(jiǎn)介11.1.1 S7-300 PLC系統(tǒng)組成11.1.2系統(tǒng)功能特性21.1.3 LED指示燈41.2 控制系統(tǒng)設(shè)置和初始化61.2.1 CPU 313C-2DP71.2.2 數(shù)字量輸入輸出模塊91.2.3 SM334模擬量輸入輸出模塊111.3 控制器信號(hào)連接和操作161.3.1 面板接線(xiàn)161.3.2 控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)接線(xiàn)

3、18第二章 控制器編程軟件概述12.1 軟件的安裝與簡(jiǎn)介12.1.1 STEP7的安裝12.1.2 STEP7的硬件接口52.1.3 STEP7的授權(quán)52.1.4 STEP7的編程功能52.1.5 STEP7的硬件組態(tài)與診斷功能62.2 控制器編程72.2.1 創(chuàng)建工程72.2.2 通信設(shè)置102.2.3 硬件組態(tài)122.2.4 程序編寫(xiě)132.2.5 程序調(diào)試182.3簡(jiǎn)潔快速的操作和使用現(xiàn)有程序22第三章 控制器編程詳細(xì)范例263.1單容液位調(diào)節(jié)閥PID單回路控制263.2 范例的控制器編程273.2.1 創(chuàng)建工程273.2.2 程序編寫(xiě)353.2.4 編譯下裝項(xiàng)目633.2.5 調(diào)試工程

4、643.3 范例的組態(tài)軟件編程643.3.1 WINCC對(duì)控制器的設(shè)備組態(tài)643.3.2 WINCC定義數(shù)據(jù)變量673.3.3 MCGS對(duì)控制器的設(shè)備組態(tài)723.3.4 MCGS定義設(shè)備通道數(shù)據(jù)變量743.3.5 組態(tài)王對(duì)控制器的設(shè)備組態(tài)793.3.6 組態(tài)王定義數(shù)據(jù)變量833.4 范例的操作過(guò)程和調(diào)試843.5 范例測(cè)試結(jié)果及記錄86第四章 范例控制程序884.1 培訓(xùn)范例說(shuō)明884.1.1控制和組態(tài)程序數(shù)據(jù)詞典884.1.2 控制算法和編程范例894.2 單回路PID范例程序PID894.3 比值控制范例程序Prop914.4 串級(jí)控制范例程序Series934.5 前饋反饋控制范例程序P

5、reced954.6 解藕控制范例程序Decouple97第五章 S7-PLCSIM仿真軟件1025.1 S7-PLCSIM的主要功能1025.2 快速入門(mén)1035.3 視圖對(duì)象1055.4 仿真軟件的設(shè)置與存檔1075.5 應(yīng)用舉例1085.5.1 仿真PLC通道監(jiān)控1085.5.2 程序調(diào)試1125.6 仿真PLC與實(shí)際PLC的區(qū)別115第一章 西門(mén)子S7-300 PLC測(cè)試平臺(tái)基本上適應(yīng)所有的控制系統(tǒng)。本書(shū)介紹西門(mén)子S7-300 PLC。CPU為313C-2DP，幾乎所有內(nèi)容同樣適用于312C，315-2DP。1.1 S7-300 PLC簡(jiǎn)介S7-300是模塊化的通用型PLC，適用于中等

6、性能的控制要求。用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊，維修時(shí)更換模塊十分方便。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大和功能復(fù)雜時(shí)，可以增加模塊，對(duì)PLC進(jìn)行擴(kuò)展。簡(jiǎn)單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)能力，使其應(yīng)用十分靈活。S7-300的CPU模塊（簡(jiǎn)稱(chēng)為CPU）集成了過(guò)程控制功能，用于執(zhí)行用戶(hù)程序。不需要附加任何硬件、軟件和編程，就可以建立一個(gè)MPI（多點(diǎn)接口）網(wǎng)絡(luò)。如果有PROFIBUS-DP接口，可以建立一個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)。S7-300可大范圍擴(kuò)展各種功能模塊，可以非常好地滿(mǎn)足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)。由于簡(jiǎn)單實(shí)用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活。產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊、可用于空間有限的場(chǎng)合。指令集功能強(qiáng)大，可用于復(fù)

7、雜控制。無(wú)需電池備份，免維護(hù)。其他控制系統(tǒng)請(qǐng)參考對(duì)應(yīng)的參考書(shū)。1.1.1 S7-300 PLC系統(tǒng)組成SIMATIC S7-300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 系統(tǒng)組成： 中央處理單元 (CPU) ：各種CPU 有各種不同的性能，例如，我們通常所配的CPU 313C-2DP集成了數(shù)字量輸入和輸出，以及PROFIBUS DP主站/從站接口。帶有與過(guò)程相關(guān)的功能，可以連接標(biāo)準(zhǔn)I/O設(shè)備。CPU運(yùn)行時(shí)需要微存儲(chǔ)器卡。信號(hào)模塊 (SM) ：用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。 負(fù)載電源模塊 (PS) ：用于將SIMATIC S7-300 連接到120/230V

8、 AC電源。根據(jù)客戶(hù)要求，還可以提供以下設(shè)備：通訊處理器 (CP) ：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。功能模塊 (FM) ：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開(kāi)環(huán)或閉環(huán)控制) 和閉環(huán)控制。 接口模塊 (IM) ：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架 (ER)。S7-300通過(guò)分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無(wú)需風(fēng)扇。 我們使用比較多的配置是：S7-300 PLC控制系統(tǒng)包含電源模塊PS307、中央處理器CPU 313C-2DP、模擬量I/O模塊SM334。其中CPU 313C-2DP自帶16DI/16DO，內(nèi)含40針前連接器一個(gè)，配一個(gè)64k存儲(chǔ)卡。SM3

9、34內(nèi)含20針前連接器一個(gè)。如圖1.1.1。 圖1.1.1 S7-300 CPU其他還可能有的配置是：PS307電源，CPU312C，SM334，F(xiàn)LASH卡，20針前連接器。如果增加CP342 DP模塊可以支持DP。PS307電源，CPU315-2DP, SM321, SM322，SM331，SM332，F(xiàn)LASH卡，連接器。1.1.2系統(tǒng)功能特性S7-300 PLC有多種模塊部件所組成，各種模塊能以不同的方式組合在一起，從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。各模塊安裝在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，并用螺絲固定。這種結(jié)構(gòu)形式既可靠，又能滿(mǎn)足電磁兼容要求。背板總線(xiàn)集成在各模塊上，通過(guò)將總線(xiàn)連

10、接器插在模塊的背后，使背板總線(xiàn)連成一體。在一個(gè)機(jī)架上最多可并排安裝8個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊或通信處理器模塊（不包括CPU模塊和電源模塊）。如果系統(tǒng)任務(wù)需要的這些模塊超過(guò)8塊，則可以增加擴(kuò)展機(jī)架。除了帶CPU的中央機(jī)架（CR），最多可以增加3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架（ER），每個(gè)機(jī)架可以插8個(gè)模塊（不包括電源模塊、CPU模塊和接口模塊IM），4個(gè)機(jī)架最多可以安裝32個(gè)模塊。機(jī)架的最左邊是1號(hào)槽，最右邊是11號(hào)槽，電源模塊總是在1號(hào)槽的位置。中央機(jī)架（0號(hào)機(jī)架）的2號(hào)槽上是CPU模塊，3號(hào)槽是接口模塊。這3個(gè)槽號(hào)被固定占用，信號(hào)模塊、功能模塊或通信處理器使用411號(hào)槽。如圖1.1.2所示。實(shí)際上這些都是邏輯位置，

11、系統(tǒng)可以沒(méi)有電源模塊而使用外部開(kāi)關(guān)電源，而接口模塊基本上很少用。圖1.1.2 S7-300 的安裝S7-300有各種不同性能檔次的CPU模塊可供使用。標(biāo)準(zhǔn)CPU提供范圍廣泛的基本功能，如指令執(zhí)行、I/O讀寫(xiě)、通過(guò)MPI和CP模塊的通訊，緊湊型CPU本機(jī)集成I/O，并帶有高速計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量、定位和PID調(diào)節(jié)等技術(shù)功能。部分CPU還集成了點(diǎn)到點(diǎn)或PROFIBUS通訊接口。S7-300的指令集包含350多條指令，包括了位指令、比較指令、定時(shí)指令、計(jì)數(shù)指令、整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。CPU的集成系統(tǒng)功能提供了中斷處理和診斷信息等這樣一類(lèi)系統(tǒng)功能。由于它們是集成在CPU的操作系統(tǒng)中，因此也省了很多RAM空

12、間。使用STEP 7 軟件可對(duì)S7-300進(jìn)行編程。而且，能簡(jiǎn)單方便地將S7-300全部功能加以利用。STEP 7 包含了自動(dòng)化項(xiàng)目中從項(xiàng)目的啟動(dòng)、實(shí)施到測(cè)試、服務(wù)，每一階段所需的全部功能。STEP 7 是用于SIMATIC PLC組態(tài)和編程的基本軟件包。它包括功能強(qiáng)大、適用于各種自動(dòng)化項(xiàng)目任務(wù)的工具。STEP 7 主要包括以下組件： SIMATIC管理器，用于集中管理所有工具以及自動(dòng)化項(xiàng)目數(shù)據(jù)。 程序編輯器，用于以L(fǎng)AD、FBD和STL語(yǔ)言生成用戶(hù)程序。 符號(hào)編輯器，用于管理全局變量。 硬件組態(tài)，用于組態(tài)和參數(shù)化硬件。 硬件診斷，用于診斷自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。 NetPro，用于組態(tài)MPI和PR

13、OFIBUS等網(wǎng)絡(luò)連接。STEP 7 支持IEC-61131-3標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。IEC-61131-3標(biāo)準(zhǔn)定義了多種規(guī)范化的語(yǔ)言，統(tǒng)一了現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的不同概念。變化多樣的控制概念使得不同的控制平臺(tái)和供應(yīng)商互不兼容。結(jié)果是巨大的成本投入到軟件、硬件和訓(xùn)練上。IEC-61131-3定義了5種編程語(yǔ)言，規(guī)定一些能在不同語(yǔ)言中使用的概念和表示方法。1.1.3 LED指示燈S7-300 PLC的CPU面板有6個(gè)LED指示燈。 LED指示S7-300 PLC的操作狀態(tài), 說(shuō)明如下: (1) SF： （紅色） 硬件或軟件錯(cuò)誤(2) BF： （紅色） 總線(xiàn)出錯(cuò)（只適用于帶有DP接口的CPU）(3) DC5

14、V：（綠色）CPU和S7-300總線(xiàn)的5V電源正常(4) FRCE：（黃色） 強(qiáng)制作業(yè)有效(5) RUN： （綠色） CPU處于“RUN”狀態(tài)，LED在“Startup”狀態(tài)以2Hz頻率閃爍，在“HOLD”狀態(tài)頻率為0.5Hz(6) STOP：（綠色） CPU處于“STOP”或“HOLD”或“Startup”狀態(tài)，在存儲(chǔ)器復(fù)位時(shí)LED以0.5Hz頻率閃爍，在存儲(chǔ)器置位時(shí)LED以2Hz頻率閃爍用LED指示燈進(jìn)行診斷SIMATIC S7硬件提供有LED診斷功能。這些LED可以使用三種顏色：l 綠色LED表示正常運(yùn)行（例如通電時(shí)）。l 黃色LED表示特殊的運(yùn)行狀態(tài)（例如強(qiáng)制時(shí)）。l 紅色LED表示出

15、錯(cuò)（例如總線(xiàn)出錯(cuò)）。LED閃亮也表示一個(gè)特殊的事件（例如存儲(chǔ)器復(fù)位）。狀態(tài)和故障顯示如表1.1.1所示。表1.1.1 S7-300 PLC狀態(tài)和故障顯示SF LED故障評(píng)價(jià)（軟件錯(cuò)誤）如表1.1.2所示。表1.1.2 S7-300 PLC SF LED故障評(píng)價(jià)（軟件錯(cuò)誤）SF LED故障評(píng)價(jià)（硬件故障）如表1.1.3所示。表1.1.3 S7-300 PLC SF LED故障評(píng)價(jià)（硬件故障）1.2 控制系統(tǒng)設(shè)置和初始化根據(jù)計(jì)算機(jī)與控制器之間通訊方式的不同，控制系統(tǒng)設(shè)置操作包括MPI電纜通訊設(shè)置，DP總線(xiàn)通訊設(shè)置，通訊卡的通訊設(shè)置。S7-300有20種不同型號(hào)的CPU，分別適用于不同等級(jí)的控制要求

16、。有的CPU模塊繼承了數(shù)字量I/O，有的同時(shí)集成了數(shù)字量I/O和模擬量I/O。S7-300 CPU 313C-2控制器配置為：16DI/16DOxDC24V、Flash EPROM微存儲(chǔ)器卡（簡(jiǎn)稱(chēng)為MMC）、一個(gè)MPI接口和一個(gè)DP總線(xiàn)接口。電源模塊選用的是PS307 2A，模擬量模塊為SM334 4AI/2AOx8BIT。輸入/輸出模塊統(tǒng)稱(chēng)為信號(hào)模塊（SM），包括數(shù)字量（或稱(chēng)開(kāi)關(guān)量）輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。S7-300的輸入/輸出模塊的外部接線(xiàn)接在插入式的前連接器的端子上，前連接器插在前蓋后面的凹槽內(nèi)。不需斷開(kāi)前連

17、接器上的外部連線(xiàn)，就可以迅速地更換模塊。第一次插入連接器時(shí)，有一個(gè)編碼原件與之嚙合，這樣該連接器就只能插入同樣類(lèi)型的模塊中。信號(hào)模塊面板上的LED用來(lái)顯示各數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)，模塊安裝在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，通過(guò)總線(xiàn)連接器與相鄰的模塊連接。模塊的默認(rèn)地址由模塊所在的位置決定，也可以用STEP 7指定模塊的地址。信號(hào)模塊和接口模塊的尺寸為40mm（寬）125mm（高）120mm（深）。有少量模塊的寬度為80mm。1.2.1 CPU 313C-2DPCPU內(nèi)的原件封裝在一個(gè)牢固而緊湊的塑料機(jī)殼內(nèi)，面板上有狀態(tài)和故障指示LED、模式選擇開(kāi)關(guān)和通信接口。存儲(chǔ)器插槽插入了64k Flash EPR

18、OM微存儲(chǔ)器卡（簡(jiǎn)稱(chēng)為MMC），用于掉電后程序和數(shù)據(jù)的保存。CPU 313C-2DP的面板如圖1.2.1所示。圖1.2.1 CPU 313C-2DP 的面板1) CPU的運(yùn)行模式CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)）、STARTUP（啟動(dòng)）、RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。在所有的模式中，都可以通過(guò)MPI接口與其他設(shè)備通信。（a）STOP模式：CPU模塊通電后自動(dòng)進(jìn)人STOP模式，在該模式不執(zhí)行用戶(hù)程序，可以接收全局?jǐn)?shù)據(jù)和檢查系統(tǒng)。（b）RUN模式：執(zhí)行用戶(hù)程序，刷新輸人和輸出，處理中斷和故障信息服務(wù)。（c）HOLD模式：在起動(dòng)和RUN模式執(zhí)行程序時(shí)遇到調(diào)試用的斷點(diǎn)，用戶(hù)程序的執(zhí)行被掛起（暫

19、停），定時(shí)器被凍結(jié)。（d）STARTUP模式：?jiǎn)?dòng)模式，可以用鑰匙開(kāi)關(guān)或編程軟件啟動(dòng)CPU。如果鑰匙開(kāi)關(guān)在RUN位置，通電時(shí)自動(dòng)進(jìn)人啟動(dòng)模式。2) 模式選擇開(kāi)關(guān)模式開(kāi)關(guān)各位置的意義如下：（a）RUN（運(yùn)行）位置：CPU執(zhí)行用戶(hù)程序，可以通過(guò)編程軟件讀出用戶(hù)程序，但是不能修改用戶(hù)程序。（b）STOP（停止）位置：不執(zhí)行用戶(hù)程序，通過(guò)編程軟件可以讀出和修改用戶(hù)程序。（c）MRES（清除存儲(chǔ)器）：MRES位置不能保持，在這個(gè)位置松手時(shí)開(kāi)關(guān)將自動(dòng)返回STOP位置。將鑰匙開(kāi)關(guān)從STOP狀態(tài)扳到MRS位置，可復(fù)位存儲(chǔ)器，使CPU回到初始狀態(tài)。工作存儲(chǔ)器、RAM裝載存儲(chǔ)器中的用戶(hù)程序和地址區(qū)被清除，全部存儲(chǔ)

20、器位、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)塊均被刪除，即復(fù)位為零，包括有保持功能的數(shù)據(jù)。CPU檢測(cè)硬件，初始化硬件和系統(tǒng)程序的參數(shù)，系統(tǒng)參數(shù)、CPU和模塊的參數(shù)被恢復(fù)為默認(rèn)設(shè)置，MPI（多點(diǎn)接口）的參數(shù)被保留。如果有快閃存儲(chǔ)器卡，CPU在復(fù)位后將它里面的用戶(hù)程序和系統(tǒng)參數(shù)復(fù)制到工作存儲(chǔ)區(qū)。復(fù)位存儲(chǔ)器按下述順序操作：PLC通電后將模式開(kāi)關(guān)從STOP位置扳到MRES位置，STOP LED熄滅1s，亮ls，再熄滅ls后保持亮。放開(kāi)開(kāi)關(guān)，使它回到STOP位置，然后又回到MRES，STOP LED以2 Hz的頻率至少閃動(dòng)3s，表示正在執(zhí)行復(fù)位，最后STOP LED一直亮，可以松開(kāi)模式開(kāi)關(guān)。存儲(chǔ)器卡被取掉或插入時(shí)，CPU

21、發(fā)出系統(tǒng)復(fù)位請(qǐng)求，STOP LED以0.5Hz的頻率閃動(dòng)。此時(shí)應(yīng)將模式選擇開(kāi)關(guān)扳到MRES位置，執(zhí)行復(fù)位操作。注意：由于使用計(jì)算機(jī)上的復(fù)位命令無(wú)法全部清除程序，可能導(dǎo)致奇怪的問(wèn)題，所以強(qiáng)烈建議在新裝載程序時(shí)（改動(dòng)比較大，新增加了函數(shù)，或進(jìn)行了變量強(qiáng)制等等調(diào)試情況），請(qǐng)一定使用MRES清除系統(tǒng)，回到出廠(chǎng)狀態(tài)。3) 微存儲(chǔ)器卡Flash EPROM微存儲(chǔ)卡（MMC）用于在斷電時(shí)保存用戶(hù)程序和某些數(shù)據(jù)，它可以擴(kuò)展CPU的存儲(chǔ)器容量，也可以將有些CPU的操作系統(tǒng)保存在MMC中，這對(duì)于操作系統(tǒng)的升級(jí)是非常方便的。MMC用作裝載存儲(chǔ)器或便攜式保存媒體。MMC的讀寫(xiě)直接在CPU內(nèi)進(jìn)行，不需要專(zhuān)用的編程器。如

22、果在寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程中拆下SIMATIC微存儲(chǔ)卡，卡中的數(shù)據(jù)會(huì)被破壞。在這種情況下，必須將MMC插人CPU中并刪除它，或在CPU中格式化存儲(chǔ)卡。只有在斷電狀態(tài)或CPU處于STOP狀態(tài)時(shí)，才能取下存儲(chǔ)卡。4) 通信接口CPU 313C-2DP或者CPU315-2DP有一個(gè)MPI/DP接口和一個(gè)DP接口。MPI用于PLC與其他西門(mén)子PLC、PGPC（編程器或個(gè)人計(jì)算機(jī)）、OP（操作員接口）通過(guò)MPI網(wǎng)絡(luò)的通信。CPU通過(guò)MPI接口或PROFIBUS-DP接口在網(wǎng)絡(luò)上自動(dòng)地廣播它設(shè)置的總線(xiàn)參數(shù)（即波特率），PLC可以自動(dòng)地“掛到”MPI網(wǎng)絡(luò)上。PROFIBUS-DP的傳輸速率最高12Mbit/s，用于與其

23、他西門(mén)子帶DP接口的PLC、PG/PC、OP和其他DP主站和從站的通信。5) 電源接線(xiàn)端子電源模塊的L+和M端子分別是DC24V輸出電壓的正極和負(fù)極。用專(zhuān)用的電源連接器或?qū)Ь€(xiàn)連接電源模塊和CPU模塊的L+和M端子。6) CPU模塊上集成數(shù)字量I/OCPU 313C-2DP上集成有16DI/16DO數(shù)字量輸入輸出端子。CPU312C集成有10DI/6DO數(shù)字量輸入輸出端子。對(duì)于A3000遠(yuǎn)遠(yuǎn)足夠。而CPU315沒(méi)有集成任何IO端子。1.2.2 數(shù)字量輸入輸出模塊1、數(shù)字量輸入模塊數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機(jī)械觸點(diǎn)和電子數(shù)字式傳感器，例如二線(xiàn)式光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等。數(shù)字量輸入模塊將從現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)的外

24、部數(shù)字信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的信號(hào)電平。輸入電路中一般設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起的錯(cuò)誤輸人信號(hào)，輸人電流一般為數(shù)毫安。圖1.2.2是直流輸人模塊的內(nèi)部電路和外部接線(xiàn)圖，圖中只畫(huà)出了一路輸人電路，M和N是同一輸入組內(nèi)各輸入信號(hào)的公共點(diǎn)。CPU 313C-2DP集成的就是直流輸入模塊。當(dāng)外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通；外接觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號(hào)經(jīng)背板總線(xiàn)接口傳送給CPU模塊。交流輸入模塊的額定輸入電壓為AC 120V或230V。在圖1.2.3中用電容隔離輸人信號(hào)中的直流成分，用電阻限流，交流成

25、分經(jīng)橋式整流電路轉(zhuǎn)換為直流電流。外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管和顯示用的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通。外接觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號(hào)經(jīng)背板總線(xiàn)接口傳送給CPU模塊。圖1.2.2 直流數(shù)字量輸入模塊圖1.2.3 交流數(shù)字量輸入模塊直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸人裝置連接，DC 24V是一種安全電壓。如果信號(hào)線(xiàn)不是很長(zhǎng)，PLC所處的物理環(huán)境較好，電磁干擾較輕，應(yīng)考慮優(yōu)先選用DC 24 V的輸人模塊。交流輸人方式適合于在有油、霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。數(shù)字量輸入模塊可以直接連接兩線(xiàn)式接近開(kāi)關(guān)（BERO），兩線(xiàn)式BERO

26、的輸出信號(hào)為0時(shí)，其輸出電流（漏電流）不為0。在選型時(shí)應(yīng)保證兩線(xiàn)式BERO的漏電流小于輸人模塊允許的靜態(tài)電流，否則將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。根據(jù)輸人電流的流向，可將輸入電路分為源輸入電路和漏輸入電路。漏輸入電路（見(jiàn)圖1.2.2）輸入回路的電流從模塊的信號(hào)輸入端進(jìn)來(lái)，從模塊內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)M流出去。PNP集電極開(kāi)路輸出的傳感器應(yīng)接到漏輸入的數(shù)字量輸入模塊。源輸入電路輸入回路的電流從模塊的信號(hào)輸入端流出去，從模塊內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)M流進(jìn)來(lái)。NPN集電極開(kāi)路輸出的傳感器應(yīng)接到源輸人的數(shù)字量輸人模塊。數(shù)字量模塊的輸入/輸出電纜最大長(zhǎng)度為1000m（屏蔽電纜）或600m（非屏蔽電纜）。2、數(shù)字量輸出

27、模塊數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小功率電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等負(fù)載。數(shù)字輸出模塊將S7-300的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為所需的外部信號(hào)電平，同時(shí)有隔離和功率放大的作用。輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管，驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管或固態(tài)繼電器，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的小型繼電器。輸出電流的典型值為0.5 2A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。CPU 313C-2DP和CPU312C集成的是晶體管型輸出模塊，只能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。輸出信號(hào)經(jīng)光電耦合器送給輸出元件，如圖1.2.4所示，用一個(gè)帶三角形符號(hào)的小方框表示輸出元件。輸出元件的飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)相

28、當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。輸出電路的延遲時(shí)間小于1ms。圖1.2.4 晶體管型數(shù)字量輸出模塊晶體管型輸出模塊可靠性高，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是過(guò)載能力稍差。1.2.3 SM334模擬量輸入輸出模塊1、模擬量輸入S7-300的模擬量I/O模塊包括模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332和模擬量輸入輸出模塊SM334和SM335。我們經(jīng)常選用的是模擬量輸入輸出模塊SM334。1）模擬量輸入模塊的基本結(jié)構(gòu)模擬量輸入模塊用于將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要組成部分是A/D（Analog/Digit）轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓、電流信號(hào)

29、。塑料機(jī)殼面板上的紅色LED用于顯示故障和錯(cuò)誤，前門(mén)的后面是前連接器，前面板上有標(biāo)簽區(qū)。模塊安裝在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，并通過(guò)總線(xiàn)連接器與相鄰模塊連接，輸入通道的地址由模塊所在的位置決定。一塊SM334模塊中，模擬量輸入的各個(gè)通道可以分別使用電流輸入或電壓輸入，并選用不同的量程。分辨率為8位。各個(gè)模擬量通道轉(zhuǎn)換是順序執(zhí)行的，每個(gè)模擬量通道的輸入信號(hào)時(shí)被依次輪流轉(zhuǎn)換的。由圖1.2.5可知，模擬量輸入模塊由多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）、光隔離元件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。4個(gè)模擬量輸入通道共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)多路開(kāi)關(guān)切換被轉(zhuǎn)換的通道，模擬量輸入模塊個(gè)輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的存儲(chǔ)與傳送

30、是順序進(jìn)行的。圖1.2.5 模擬量輸入模塊各個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存到各自的存儲(chǔ)器，直到被下一次的轉(zhuǎn)換值覆蓋?？梢杂醚b入指令“L PIW”來(lái)訪(fǎng)問(wèn)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。2）模擬量輸入模塊的掃描時(shí)間通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間由基本轉(zhuǎn)換時(shí)間和模塊的電阻測(cè)試和短線(xiàn)監(jiān)控時(shí)間組成，基本轉(zhuǎn)換時(shí)間取決于模擬量輸入模塊的轉(zhuǎn)換方法（例如積分法和瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換法）。對(duì)于積分轉(zhuǎn)換法，積分時(shí)間直接影響轉(zhuǎn)換時(shí)間，積分時(shí)間可在STEP 7中設(shè)置。掃描時(shí)間是指模擬量輸入模塊對(duì)所有被激活的模擬量輸入通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理的時(shí)間的總和。如果模擬量輸入通道進(jìn)行了通道分組，還需要考慮通道組之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。3）模擬量輸入模塊的誤差運(yùn)行誤差極限是指在模塊的整個(gè)允許的溫

31、度范圍內(nèi)，在模塊的正常測(cè)量范圍或輸出范圍，模擬量模塊的最大相對(duì)測(cè)量誤差或相對(duì)輸出誤差。基本誤差極限是指在模塊的正常工作范圍內(nèi)，25時(shí)模擬量模塊的測(cè)量誤差或輸出誤差。例如，某模擬量輸出模塊的輸出范圍為020mA，模塊的環(huán)境工作溫度為30，模塊的電流輸出運(yùn)行極限為0.5%，因此在整個(gè)模塊的正常輸出范圍內(nèi)，最大輸出誤差應(yīng)為0.1mA（20mA的0.5%）。如果實(shí)際輸出電壓為5mA，模塊的輸出范圍應(yīng)為4.95.1mA。此時(shí)的相對(duì)誤差為（0.1mA/5mA）100%=2%4）模擬輸入轉(zhuǎn)換后的模擬值表示方法模擬量輸入/輸出模塊中模擬量對(duì)應(yīng)的數(shù)字稱(chēng)為模擬值，模擬只用16位二進(jìn)制補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)來(lái)表示。最高位為符號(hào)

32、位，正數(shù)的符號(hào)位為0，負(fù)數(shù)的符號(hào)位為1。SM334模擬量輸入的模擬值位數(shù)（即轉(zhuǎn)換精度）為8位。表1.2.1給出了模擬量輸入模塊的模擬值與模擬量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，模擬量量程的上、下限分別對(duì)應(yīng)于十六進(jìn)制模擬值6C00H和0H（H表示十六進(jìn)制數(shù)）。范圍單 極 性百分比十進(jìn)制十六進(jìn)制010V020mA上溢出118.515%327677FFFH11.852V23.70mA超出范圍117.589%325117EFFH11.759V23.52mA正常范圍100.000%276486C00H10V20mA20%5530159AH2V4mA0%00H0V0mA低于范圍-17.593%-4864ED00H-3.52

33、mA表1.2.1 SM334中模擬量輸入的模擬值模擬量輸入模塊在模塊通電前或模塊參數(shù)設(shè)置完成后第一次轉(zhuǎn)換之前，或上溢出時(shí)，其模擬值為7FFFH。溢出時(shí)SF指示燈閃爍，并產(chǎn)生診斷中斷。5）模擬輸入模塊的接線(xiàn)SM334模擬量輸入端子接線(xiàn)如圖1.2.6所示。測(cè)量范圍0-20毫安。如果要測(cè)量4-20毫安，則需要在內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算。圖1.2.6 SM334 模擬量輸入端子的接線(xiàn)6）SM334中模擬量輸入的技術(shù)參數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)4輸入范圍010V，020mA負(fù)載阻抗電壓輸入100k，電流輸入50分辨率8位運(yùn)行極限電壓0.9%，電流0.8%基本誤差限制電壓0.7%，電流0.6 %掃描時(shí)間（AI+AO）所有通道5ms7

34、）模擬量輸入模塊的輸出值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量轉(zhuǎn)化時(shí)應(yīng)考慮變送器的輸入/輸出量程和模擬量輸入模塊的量程，找出被測(cè)物理量與A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字之間的比例關(guān)系?！纠?工程量為0-10MPa，輸出信號(hào)為420mA，模擬量輸入模塊的量程為420mA，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為027648。設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以kPa為單位的壓力值。解：010Mpa（0 10 000kPa）對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)換后的數(shù)字027 648，轉(zhuǎn)換公式為P = 10 000 N / 27 648 kPa【例】變送器滿(mǎn)量程120Kpa，信號(hào)為420mA，模擬量輸入模塊將020mA轉(zhuǎn)換為數(shù)字027 648，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為N，求以Pa為單位的壓力

35、值。解：4 20mA的模擬量對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5 53027 648，即0-120KPa對(duì)應(yīng)于數(shù)字量5 53027 648，壓力的計(jì)算公式應(yīng)為：P = 120*(N-5530)/(27648-5530) = 120*(N-5530)/221182、模擬量輸出1）模擬量輸出模塊的基本結(jié)構(gòu)模擬量輸出模塊用于將CPU送給它的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制，其主要組成部分是D/A轉(zhuǎn)換器。如圖1.2.7所示。圖1.2.7 模擬量輸出原理圖2）模擬量輸出模塊的響應(yīng)時(shí)間模擬量輸出模塊未通電時(shí)輸出一個(gè) 0 mA 或 0 V 的信號(hào)。在處于RUN模式，模塊有 DC 24 V 電源，

36、且在參數(shù)設(shè)置之前，將輸出前一數(shù)值。進(jìn)入STOP模式、模塊有 DC 24 V 電源時(shí)，可以選擇不輸出電流電壓、保持最后的輸出值或采用替代值。在上下溢出時(shí)模塊的輸出值均為0。模擬量輸出通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間由內(nèi)部存儲(chǔ)器傳送數(shù)字輸出值的時(shí)間和數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換時(shí)間組成。循環(huán)時(shí)間 tZ 是模擬量輸出模塊所有被激活的模擬量輸出通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間的總和。應(yīng)關(guān)閉沒(méi)有使用的模擬量通道，以減少循環(huán)時(shí)間。建立時(shí)間 tE 是指從轉(zhuǎn)換結(jié)束到模擬量輸出到達(dá)指定的值的時(shí)間，它與負(fù)載的性質(zhì)（阻性負(fù)載、容性負(fù)載或感性負(fù)載）有關(guān)。模塊的技術(shù)規(guī)范給出了模擬量輸出模塊的建立時(shí)間與負(fù)載之間的函數(shù)關(guān)系。響應(yīng)時(shí)間 tA 是指內(nèi)部存儲(chǔ)器中得到數(shù)字量

37、輸出指導(dǎo)模擬量輸出達(dá)到指定值的時(shí)間，如圖xxxx，在最壞的情況下，該時(shí)間為循壞時(shí)間 tZ 和建立時(shí)間 tE 之和。3）SM334的模擬量輸出技術(shù)參數(shù)如表2.2.4所示。表2.2.4 模擬量輸出技術(shù)參數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)2輸出范圍010V，020mA負(fù)載阻抗電壓輸出最小5k，電流輸出最大300分辨率8位（有電流信號(hào)輸出），10位（無(wú)電流信號(hào)輸出）轉(zhuǎn)換時(shí)間每通道最大0.5ms運(yùn)行極限電壓0.8%，電流1.0%基本誤差限制電壓0.4%，電流0.8 %掃描時(shí)間（AI+AO）所有通道5ms4）模擬量輸出模塊與負(fù)載或執(zhí)行器的接線(xiàn)模擬量輸出模塊為負(fù)載和執(zhí)行器提供電流和電壓，模擬信號(hào)應(yīng)使用屏蔽電纜或雙絞線(xiàn)電纜來(lái)傳送。電

38、纜線(xiàn)QV和S+，MANA和S-應(yīng)分別絞接在一起，這樣可以減輕干擾的影響，應(yīng)將電纜兩端的屏蔽層接地。如果電纜兩端有電位差，將會(huì)在屏蔽層中產(chǎn)生等電動(dòng)勢(shì)連接電流，干擾傳輸?shù)哪M信號(hào)。在這種情況下應(yīng)將電纜屏蔽層一點(diǎn)接地。1.3 控制器信號(hào)連接和操作控制器的信號(hào)直接連接到面板上，通過(guò)插孔和鎖緊連結(jié)線(xiàn)連接到現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的IO上。計(jì)算機(jī)和S7300通過(guò)2種方式連接：計(jì)算機(jī)串口和S7300 CPU上的MPI接口之間用MPI電纜連接；或者計(jì)算機(jī)安裝DPCP5611卡后，通過(guò)DP電纜將計(jì)算機(jī)和CPU的MPI接口或DP接口連接。1.3.1 面板接線(xiàn)S7-300 PLC控制系統(tǒng)IO接口圖如圖1.3.1所示，其中DICOM

39、接24V，DOCOM接GND。圖1.3.1 SoFT-PLC面板圖對(duì)應(yīng)的S7-300 PLC面板接線(xiàn)如圖1.3.2所示。圖1.3.2 S7-300 PLC端子圖注意：由于S7-300的電源可能使用PS307電源，而各個(gè)傳感器和變送器使用了專(zhuān)門(mén)的24V開(kāi)關(guān)電源，所以?xún)蓚€(gè)電源需要共地，否則可能測(cè)量不準(zhǔn)確。這里把24VDC地線(xiàn)接到開(kāi)關(guān)電源的V-上。其中，DOCOM連接了GND，DICOM連接24V，現(xiàn)場(chǎng)的干接點(diǎn)閉上時(shí)，輸入為0，否則為1。數(shù)字量輸出1時(shí)，外部負(fù)載動(dòng)作。MPI/PC是適配器插入到左邊的X1口上。如果使用CP5611，則插入到X2口上。其他模塊的連線(xiàn)和這里類(lèi)似，具體可以參考S7-300的

40、電子文檔。1.3.2 控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)接線(xiàn)以單容液位調(diào)節(jié)閥控制為例，連接如圖1.3.3所示。IO面板+ -S7-300控制面板下水箱液位調(diào)節(jié)閥控制+ -AI0+ AI0-AO0+ AO0-圖1.3.3 運(yùn)行接線(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)接線(xiàn)如圖1.3.31所示。S7-300控制面板IO面板低限 高限 DICOMDI0 DI1 DICOM DO0 DO1 DO2 DO3 DO4 DO5 DOCOM電磁閥1 電磁閥2 DOCOM圖1.3.4 數(shù)字系統(tǒng)接線(xiàn)第二章 控制器編程軟件概述在測(cè)試平臺(tái)的計(jì)算機(jī)中，可能配置了如下軟件：1、Windows XP操作系統(tǒng)2、組態(tài)軟件：組態(tài)王，WINCC或MCGS。3、控制軟件：STEP

41、7 V5.2軟件。4、仿真軟件S7-PLCSIM。5、控制器實(shí)驗(yàn)軟件、組態(tài)實(shí)驗(yàn)軟件和多媒體軟件。本章簡(jiǎn)單介紹了軟件的安裝，以及軟件使用的大致過(guò)程，不涉及非常具體的操作。從而讓讀者有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)。2.1 軟件的安裝與簡(jiǎn)介STEP 7 編程軟件用于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAc，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。本書(shū)對(duì)STEP 7操作的描述，都是基于STEP 7 V5.2版的。為了在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用STEP 7，應(yīng)配置MPI通信卡或PCMPI通信適配器，將計(jì)算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，來(lái)下載和上載PLC的用戶(hù)程序和組態(tài)數(shù)據(jù)。STEP 7允許兩個(gè)或多個(gè)用戶(hù)

42、同時(shí)處理一個(gè)工程項(xiàng)目，但是禁止兩個(gè)或多個(gè)用戶(hù)同時(shí)寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。STEP 7的所有功能均有大量的在線(xiàn)幫助，用鼠標(biāo)打開(kāi)或選中某一對(duì)象，按F1鍵可以得到該對(duì)象的在線(xiàn)幫助。在STEP 7中，用項(xiàng)目來(lái)管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC S7、M7、C7和WinAc的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)STEP7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 7中。STEP 7中的轉(zhuǎn)換程序可以轉(zhuǎn)換在STEP 5或TISOFT中生成的程序。2.1

43、.1 STEP7的安裝1）執(zhí)行stp7 V5.2安裝盤(pán)根目錄下的Setup.exe。如出現(xiàn)圖2.1.1的錯(cuò)誤信息，請(qǐng)重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)?；蛘邉?chuàng)建一個(gè)新的Window 管理員級(jí)別（administrator）賬戶(hù)，在新賬戶(hù)里安裝。如果還無(wú)法安裝，請(qǐng)進(jìn)入Window安全模式安裝（安全模式安裝需具備相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)）。圖2.1.1 安裝Step 7的出錯(cuò)信息2）下一步，選擇需要安裝的項(xiàng)目，建議選擇全部安裝。如圖2.1.2所示圖2.1.2 選擇安裝項(xiàng)目3）按提示逐步安裝所有項(xiàng)目。根據(jù)計(jì)算機(jī)性能的不同，需要半小時(shí)到一個(gè)半小時(shí)左右時(shí)間，安裝時(shí)請(qǐng)耐心等待。如圖2.1.3到圖2.1.7所示。圖2.1.3 逐步安

44、裝所有項(xiàng)目圖2.1.4 選擇安裝模式通常選Typical即可。圖2.1.5 選擇語(yǔ)言圖2.1.6 存儲(chǔ)卡參數(shù)設(shè)置直接點(diǎn)OK。圖2.1.7 通訊接口設(shè)置選擇左邊的PC Adapter，Install。如果使用CP5611通訊，則選中CP5611，Install。PC/PPI是計(jì)算機(jī)與控制器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式，例如S7-200通常使用的就是這種通訊方式，用PC/PPI電纜將計(jì)算機(jī)COM口與S7-200的PPI通訊口連接使用。PC Adapter支持MPI和PROFIBUS兩種通訊方式，例如S7-300使用MPI通訊方式時(shí)，用MPI電纜將計(jì)算機(jī)COM口與S7-300的MPI通訊口連接使用。CP5611

45、卡可以將計(jì)算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)。如果采用這種方式，需要安裝CP5611卡驅(qū)動(dòng)程序。安裝完成，需要啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，如圖2.1.8所示。圖2.1.8 安裝完畢后重新啟動(dòng)2.1.2 STEP7的硬件接口PC/MPI適配器用于連接安裝了STEP 7的計(jì)算機(jī)的RS232C接口和PLC的MPI接口。計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2 kbit/s或384 kbit/s，PLC一側(cè)的通信速率為192 kbit/s1.5 Mbit/s。除了PC適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的RS 232C通信電纜。使用計(jì)算機(jī)的通信卡CP 5611（PCI卡）、CP 5511或CP 5512（PCMCIA卡），可以將計(jì)算機(jī)連

46、接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。也可以使用計(jì)算機(jī)工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP 1512（PCMClA卡）或CP 1612（PCI卡），通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。在計(jì)算機(jī)上安裝好STEP 7 后，在管理器中執(zhí)行菜單命令“Option” “Setting the PG/PC Interface”，打開(kāi)“Setting PG/PC Interface”對(duì)話(huà)框。在中間的選擇框中，選擇實(shí)際使用的硬件接口。單擊“Select”按鈕，打開(kāi)“Install/Remove Interfaces”對(duì)話(huà)框，可以安裝上述選擇框中沒(méi)有列出的硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序。單擊“Proper

47、ties”按鈕，可以設(shè)置計(jì)算機(jī)與PLC通信的參數(shù)。2.1.3 STEP7的授權(quán)使用STEP 7 編程軟件時(shí)需要產(chǎn)品的特別授權(quán)（用戶(hù)權(quán)），STEP 7 與可選的軟件包需要不同的授權(quán)。沒(méi)有授權(quán)也可以使用STEP 7，以便熟悉用戶(hù)接口和功能，但是在使用時(shí)每隔一段時(shí)間將會(huì)搜索授權(quán)，提醒使用者安裝授權(quán)，只有安裝了授權(quán)才能有效地使STEP 7工作。有關(guān)授權(quán)內(nèi)容請(qǐng)看相關(guān)技術(shù)文件。2.1.4 STEP7的編程功能1) 編程語(yǔ)言STEP 7的標(biāo)準(zhǔn)版只配置了3種基本的編程語(yǔ)言：梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）和語(yǔ)句表（STL），有鼠標(biāo)拖放、復(fù)制和粘貼功能。語(yǔ)句表是一種文本編程語(yǔ)言，使用戶(hù)能節(jié)省輸人時(shí)間和存儲(chǔ)區(qū)

48、域，并且“更接近硬件”。用戶(hù)可以按“增量”方式輸人，立即檢查每一個(gè)輸人的正確性；或者先在文本編輯器上用字符生成整個(gè)程序的源文件，然后將它編譯為軟件塊。STEP 7 專(zhuān)業(yè)版的編程語(yǔ)言包括S7-SCL （結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言）；S7-GRAPH（順序功能圖語(yǔ)言）；S7 HiGraph和CFC。這4種編程語(yǔ)言對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)版是可選的。2) 符號(hào)表編輯器STEP 7用符號(hào)表編輯器工具管理所有的全局變量；用于定義符號(hào)名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型和全局變量的注釋。使用這一工具生成的符號(hào)表可以供所有應(yīng)用程序使用，所有工具自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)參數(shù)的變化。3) 增強(qiáng)的測(cè)試和服務(wù)功能測(cè)試功能和服務(wù)功能包括設(shè)置斷點(diǎn)、強(qiáng)制輸人和輸出、多CPU運(yùn)行（僅

49、限于S7400）、重新布線(xiàn)、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、直接下載和調(diào)試塊、同時(shí)監(jiān)測(cè)幾個(gè)塊的狀態(tài)。程序中的特殊點(diǎn)可以通過(guò)輸人符號(hào)名或地址快速查找。4) STEP 7 的幫助功能（1）選定想得到在線(xiàn)幫助的菜單項(xiàng)目，或打開(kāi)對(duì)話(huà)框，按F1鍵，就可以得到與它們有關(guān)的在線(xiàn)幫助。（2）從幫助菜單獲得幫助利用菜單命令Help Contents進(jìn)入幫助窗口，借助目錄瀏覽器尋找需要的幫助主題，窗口中的檢索部分提供了按字母順序排列的主題關(guān)鍵詞，可以查找與某一關(guān)鍵詞有關(guān)的幫助。單擊工具欄上有問(wèn)號(hào)和箭頭的圖標(biāo)，出現(xiàn)帶問(wèn)號(hào)的光標(biāo)，用它單擊畫(huà)面上的對(duì)象時(shí)，將會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的幫助窗口。2.1.5 STEP7的硬件組態(tài)與診斷功能1)

50、 硬件組態(tài)英語(yǔ)單詞configuring（配置、設(shè)置）一般被翻譯為“組態(tài)”。硬件組態(tài)工具用于對(duì)自動(dòng)化工程中使用的硬件進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)置。 系統(tǒng)組態(tài)：從目錄中選擇硬件機(jī)架，并將所選模塊分配給機(jī)架中希望的插槽。分布式I/O的配置與集中式I/O的配置方式相同。 CPU的參數(shù)設(shè)置：可以設(shè)置CPU模塊的多種屬性，例如啟動(dòng)特性、掃描監(jiān)視時(shí)間等，輸入的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在CPU的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中。 模塊的參數(shù)設(shè)置：用戶(hù)可以在屏幕上定義所有硬件模塊的可調(diào)整參數(shù)，包括功能模塊（FM）與通信處理器（CP），不必通過(guò)DIP開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置。在參數(shù)設(shè)置屏幕中，有的參數(shù)由系統(tǒng)提供若干個(gè)選項(xiàng)，有的參數(shù)只能在允許的范圍輸入，因此可以防止輸入錯(cuò)

51、誤的數(shù)據(jù)。2) 通信組態(tài)通信的組態(tài)包括： 連接的組態(tài)和顯示。 設(shè)置用MPI或PROFIBUS DP連接的設(shè)備之間的周期性數(shù)據(jù)傳送的參數(shù)，選擇通信的參與者，在表中輸人數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地后，通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的生成和傳送均是自動(dòng)完成的。 設(shè)置用MPI、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的事件驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)傳輸，包括定義通信鏈路。從集成塊庫(kù)中選擇通信塊（CFB），用通用的編程語(yǔ)言（例如梯形圖）對(duì)所選的通信塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。3) 系統(tǒng)診斷系統(tǒng)診斷為用戶(hù)提供自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)，可以通過(guò)兩種方式顯示： 快速瀏覽CPU的數(shù)據(jù)和用戶(hù)編寫(xiě)的程序在運(yùn)行中的故障原因。 用圖形方式顯示硬件配置，例如顯示模塊的一般信息和模塊的狀態(tài)；

52、顯示模塊故障，例如集中I/O和DP從站的通道故障；顯示診斷緩沖區(qū)的信息等。CPU可以顯示更多的信息，例如顯示循環(huán)周期；顯示已占用和未用的存儲(chǔ)區(qū)；顯示MPI通信的容量和利用率；顯示性能數(shù)據(jù)，例如可能的輸人輸出點(diǎn)數(shù)、位存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器和塊的數(shù)量等。2.2 控制器編程本節(jié)提供了對(duì)于使用STEP7V5.2開(kāi)發(fā)、編輯和運(yùn)行一個(gè)梯形圖(LAD)示例程序，并與組態(tài)軟件通信的循序漸進(jìn)的指導(dǎo)。工程的開(kāi)發(fā)被分為6個(gè)階段，如表2.2.1所示。表2.2.1 工程開(kāi)發(fā)階段第1階段第2階段第3階段第4階段第5階段第6階段創(chuàng)建工程通信設(shè)置硬件組態(tài)程序編寫(xiě)程序調(diào)試組態(tài)通信我們按照6步進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，以便讀者有一個(gè)大概的

53、了解。2.2.1 創(chuàng)建工程單擊File New，新建一個(gè)工程項(xiàng)目，例如Test。如圖2.2.1所示。圖2.2.1 新建工程單擊“OK”按鈕，生成如圖2.2.2的新工程Test：圖2.2.2 新工程建立S7-300站。右鍵單擊工程名Test，單擊Insert New Object SIMATIC 300 Station。如圖2.2.3所示。圖2.2.3 建立S7-300站單擊展開(kāi)Test，雙擊Hardware（硬件），即可進(jìn)入硬件組態(tài)環(huán)境。如圖2.2.4所示。硬件組態(tài)的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考下面的章節(jié)2.2.3硬件組態(tài)。圖2.2.4 雙擊Hardware開(kāi)始硬件組態(tài)硬件組態(tài)完畢后，SIMATIC 300

54、(1) 中出現(xiàn)CPU型號(hào)。展開(kāi)至Block，即可進(jìn)行程序編寫(xiě)，如圖2.2.5所示。圖2.2.5 在Blocks中進(jìn)行編程圖中清晰地顯示了項(xiàng)目的分層結(jié)構(gòu)。在項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)在分層結(jié)構(gòu)中一對(duì)象的形式保存，左邊窗口內(nèi)的樹(shù)（Tree）顯示項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)。第一層為項(xiàng)目，第二層為站（Station），站是組態(tài)硬件的起點(diǎn)?！癝7 Program”文件夾是編寫(xiě)程序的起點(diǎn)，所有的軟件均存放在該文件夾中。用鼠標(biāo)選中圖中某一層的對(duì)象，在管理器右邊的工作區(qū)將顯示所選文件內(nèi)的對(duì)象和下一級(jí)的文件夾。雙擊工作區(qū)中的圖標(biāo)，可以打開(kāi)并編輯對(duì)象。Blocks（塊）對(duì)象包含程序塊（Blocks）、用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型（UDT）、系統(tǒng)數(shù)據(jù)（S

55、ystem data）和調(diào)試程序用的變量表（VAT）。程序塊包括邏輯塊（OB、FB、FC）和數(shù)據(jù)塊（DB），需要把它們下載到CPU中，用于執(zhí)行自動(dòng)控制任務(wù)，符號(hào)表、變量表和UDT不用下載到CPU。生成項(xiàng)目時(shí)會(huì)在塊文件夾中自動(dòng)生成一個(gè)空的組織塊OB1。用戶(hù)生成的變量表（VAT）在調(diào)試用戶(hù)程序是用于監(jiān)視和修改變量。系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊（SDB）中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)含有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)的信息，它是用戶(hù)進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)提供的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的。如圖2.2.6所示，是一個(gè)編輯完成的程序。圖2.2.6 編輯完成的程序圖2.2.2 通信設(shè)置單擊Options Set PG/PC Interface。如圖2.2.7所示。圖2.2.7 進(jìn)入通信參數(shù)設(shè)置在“Set PG/PC Interface”窗口中，單擊Select，如圖2.2.8所示。圖2.2.8 PG/PC通信接口設(shè)置窗口這