第3章S7-200PLC編程工具3.1STEP7-Micro/WIN編程系統(tǒng)概述3.2STEP7-Micro/WIN軟件介紹3.3程序編輯、調(diào)試及運行3.4西門子S7-200仿真軟件的應(yīng)用

3.1STEP7-Micro/WIN編程系統(tǒng)概述

3.1.1系統(tǒng)硬件連接為了實現(xiàn)S7-200PLC與計算機之間的通信，西門子公司為用戶提供了兩種硬件連接方式：一種是通過PC/PPI電纜或PPI多主站電纜直接連接，其價格便宜，用得最多；另一種是通過個人計算機中的通信處理器(CP卡)和MPI(多點接口)電纜同PLC進行通信連接。

典型的單主機與PLC直接連接如圖3-1所示。圖3-1典型的單主機與PLC直接連接

3.1.2PLC編程軟件的安裝

1.系統(tǒng)要求

STEP7-Micro/WIN軟件安裝包是基于Windows的應(yīng)用軟件，4.0版本的軟件安裝與運行需要Windows2000/SP3或WindowsXP操作系統(tǒng)。目前SP9的軟件包已經(jīng)完全能夠支持WIN7操作系統(tǒng)的運行要求。

2.軟件安裝

STEP7-Micro/WIN軟件的安裝很簡單，關(guān)閉PC中的所有應(yīng)用程序，并將光盤插入光盤驅(qū)動器系統(tǒng)自動進入安裝向?qū)?或在光盤目錄里雙擊setup，則進入安裝向?qū)?，按照安裝向?qū)瓿绍浖陌惭b。軟件程序安裝路徑可使用默認子目錄，也可以點擊“瀏覽”按鈕，在彈出的對話框中任意選擇或新建一個新子目錄。

首次運行STEP7-Micro/WIN軟件時系統(tǒng)默認語言為英語，可根據(jù)需要修改編程語言。如將英語改為中文，其具體操作如下：運行STEP7-Micro/WIN編程軟件，在主界面執(zhí)行菜單Tools→Options→General選項，然后在彈出的對話框中選擇Chinese即可將英語改為中文，再次起動該軟件后中文環(huán)境立即生效。

3.2STEP7-Micro/WIN軟件介紹

3.2.1軟件的基本功能STEP7-Micro/WIN的基本功能可以簡單地概括為：通過Windows平臺用戶自己編制應(yīng)用程序。它的功能可以總結(jié)如下：(1)STEP7-Micro/WIN是在Windows平臺上運行的SIMATICS7-200PLC編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)。

(2)適用于所有SIMATICS7-200PLC機型的軟件編程。

(3)支持梯形圖(LAD)、指令表(STL)和功能塊圖(FBD)等三種編程語言，可以在三者之間隨時切換。

(4)具有密碼保護功能。

(5)?STEP7-Micro/WIN提供軟件工具幫助用戶調(diào)試和測試程序。

(6)指令向?qū)Чδ馨ǎ篜ID自整定界面；PLC內(nèi)置脈沖串輸出(PTO)和脈寬調(diào)制(PWM)指令向?qū)В粩?shù)據(jù)記錄向?qū)?；配方向?qū)А?/p>

(7)支持TD200和TD200C文本顯示界面(TD200向?qū)?。

在線與離線的主要區(qū)別是：

(1)聯(lián)機方式下可直接針對相連的PLC設(shè)備進行操作，如上傳和下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。

(2)離線方式下不直接與PLC設(shè)備聯(lián)系，所有程序和參數(shù)都暫時存放在計算機硬盤文件里，待聯(lián)機后再下載到PLC設(shè)備中。

3.2.2項目及其組件

西門子公司的STEP7-Micro/WIN把每個實際的S7-200系統(tǒng)的用戶程序、系統(tǒng)設(shè)置等內(nèi)容保存在一個項目(Project)文件中，擴展名為.mwp。用戶打開具有該擴展名的文件亦即打開了相應(yīng)的工程項目。

起動STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件，其主界面外觀如圖3-2所示。圖3-2STEP7-Micro/WINV4.0軟件主界面

1.菜單欄

菜單欄包括文件、編輯、查看、PLC、調(diào)試、工具、窗口、幫助8個主菜單項。

為了便于讀者充分了解編程軟件功能，更好完成用戶程序開發(fā)任務(wù)，下面介紹編程軟件主界面各主菜單的功能及其選項內(nèi)容如下：

(1)文件。(2)編輯。

(3)查看。(4)?PLC。

(5)調(diào)試。(6)工具。

(7)窗口。(8)幫助。

2.工具欄

工具欄提供簡便的鼠標操作，它將最常用的STEP7-Micro/WINV4.0編程軟件操作以按鈕形式設(shè)定到工具欄?？蓤?zhí)行菜單“查看”→“工具欄”選項，實現(xiàn)顯示或隱藏標準、調(diào)試、公用和指令工具欄。工具欄及其選項如圖3-3所示。圖3-3工具欄

工具欄可劃分為4個區(qū)域，下面按區(qū)域介紹各按鈕選項的操作功能。

1)標準工具欄

標準工具欄各快捷按鈕選項如圖3-4所示。圖3-4標準工具欄

2)調(diào)試工具欄

調(diào)試工具欄各快捷按鈕選項如圖3-5所示。圖3-5調(diào)試工具欄

3)公用工具欄

公用工具欄各快捷按鈕選項如圖3-6所示。圖3-6公用工具欄

4)指令工具欄

指令工具欄各快捷按鈕選項如圖3-7所示。圖3-7LAD指令工具欄

3.指令樹

指令樹以樹形結(jié)構(gòu)提供項目對象和當前編輯器的所有指令。雙擊指令樹中的指令符，能自動在梯形圖顯示區(qū)光標位置插入所選的梯形圖指令。項目對象的操作可以雙擊項目選項文件夾，然后雙擊打開需要的配置頁。指令樹可用執(zhí)行菜單“查看”→“指令樹”選項來選擇是否打開。

4.瀏覽欄

瀏覽欄可為編程提供按鈕控制的快速窗口切換功能。單擊瀏覽欄的任意選項按鈕，則主窗口切換成此按鈕對應(yīng)的窗口。瀏覽欄可劃分為8個窗口組件，下面按窗口組件介紹各窗口按鈕選項的操作功能。

1)程序塊

程序塊用于完成程序的編輯以及相關(guān)注釋。程序包括主程序(MAIN)、子程序(SBR)和中斷程序(INT)。單擊瀏覽欄的“程序塊”按鈕，進入程序塊編輯窗口。程序塊編輯窗口如圖3-8所示。圖3-8程序塊編輯窗口

2)符號表

符號表是允許用戶使用符號編址的一種工具。實際編程時為了增加程序的可讀性，可用帶有實際含義的符號作為編程元件代號，而不是直接使用元件在主機中的直接地址。單擊瀏覽欄的“符號表”按鈕，進入符號表編輯窗口。

3)狀態(tài)表

狀態(tài)表用于聯(lián)機調(diào)試時監(jiān)控各變量的值和狀態(tài)。在PLC運行方式下，可以打開狀態(tài)表窗口，在程序掃描執(zhí)行時，能夠連續(xù)、自動地更新狀態(tài)表的數(shù)值和狀態(tài)。單擊瀏覽欄的“狀態(tài)表”按鈕，進入狀態(tài)表編輯窗口。

4)數(shù)據(jù)塊

數(shù)據(jù)塊用于設(shè)置和修改變量存儲區(qū)內(nèi)各種類型存儲區(qū)的一個或多個變量值，并加注必要的注釋說明，下載后可以使用狀態(tài)表監(jiān)控存儲區(qū)的數(shù)據(jù)?？梢允褂孟铝兄环椒ㄔL問數(shù)據(jù)塊：

(1)單擊瀏覽條的“數(shù)據(jù)塊”按鈕。

(2)執(zhí)行菜單“查看”→“組件”→“數(shù)據(jù)塊”。

(3)雙擊指令樹的“數(shù)據(jù)塊”，然后雙擊用戶定義1圖標。

5)系統(tǒng)塊

系統(tǒng)塊可配置S7-200用于CPU的參數(shù)，使用下列方法能夠查看和編輯系統(tǒng)塊，設(shè)置CPU參數(shù)?？梢允褂孟旅嬷环绞竭M入“系統(tǒng)塊”編輯：

(1)單擊瀏覽欄的“系統(tǒng)塊”按鈕。

(2)執(zhí)行菜單“查看”→“組件”→“系統(tǒng)塊”。

(3)雙擊指令樹中的“系統(tǒng)塊”文件夾，然后雙擊打開需要的配置頁。

系統(tǒng)塊的配置包括數(shù)字量輸入濾波，模擬量輸入濾波，脈沖截取(捕捉)，數(shù)字輸出表，通信端口，密碼設(shè)置、保持范圍，背景時間等。在完成系統(tǒng)塊的內(nèi)容設(shè)定后，必須將系統(tǒng)塊的修改信息下載到PLC，為PLC提供新的系統(tǒng)配置。當項目的CPU類型和版本能夠支持特定選項時，這些系統(tǒng)塊配置選項將被啟用。系統(tǒng)塊編輯窗口如圖3-9所示。圖3-9系統(tǒng)塊編輯窗口

6)交叉引用

交叉引用提供用戶程序所用的PLC信息資源，包括3個方面的引用信息，即交叉引用信息、字節(jié)使用情況信息和位使用情況信息，使編程所用的PLC資源一目了然。交叉引用及用法信息不會下載到PLC。單擊瀏覽欄“交叉引用”按鈕，進入交叉引用編輯窗口?！敖徊嬉谩本庉嫶翱谌鐖D3-10所示。圖3-10“交叉引用”編輯窗口

7)通信

網(wǎng)絡(luò)地址是用戶為網(wǎng)絡(luò)上每臺設(shè)備指定的一個獨特號碼。該獨特的網(wǎng)絡(luò)地址確保將數(shù)據(jù)傳送至正確的設(shè)備，并從正確的設(shè)備檢索數(shù)據(jù)。S7-200PLC支持0至126的網(wǎng)絡(luò)地址。

數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳送速度稱為波特率。波特率測量在某一特定時間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量。S7-200CPU的默認傳輸速率為9.6?kb/s，默認網(wǎng)絡(luò)地址為2。單擊瀏覽欄的“通信”按鈕，進入通信設(shè)置窗口?！巴ㄐ拧痹O(shè)置窗口如圖3-11所示。圖3-11“通信”設(shè)置窗口

8)設(shè)置PG/PC

單擊瀏覽欄的“設(shè)置PG/PC接口”按鈕，進入PG/PC接口參數(shù)設(shè)置窗口，“設(shè)置PG/PC接口”窗口如圖3-12所示。單擊“Properties”按鈕，可以進行地址及通信速率的配置。圖3-12“設(shè)置PG/PC接口”窗口

3.3程序編輯、調(diào)試及運行

3.3.1建立項目文件1.創(chuàng)建新項目文件方法1：可用菜單命令文件中的“新建”按鈕。方法2：可用工具條中的“新建”按鈕來完成。

2.打開已有的項目文件

方法1：可用菜單命令文件中的“打開”按鈕。

方法2：可用工具條中的“打開”按鈕。

方法3：利用Windows資源管理器，選擇并雙擊打開擴展名為.mwp的文件。

3.確定PLC類型

在對PLC編程之前，應(yīng)正確地設(shè)置其型號，以防創(chuàng)建程序時發(fā)生編輯錯誤。如果指定了型號，則指令樹用紅色標記“”表示對當前選擇的PLC無效的指令。設(shè)置與讀取PLC的型號有兩種方法：

(1)執(zhí)行菜單“PLC”→“類型”選項，在出現(xiàn)的如圖3-13所示的對話框中選擇PLC型號和CPU版本。

(2)雙擊指令樹中的“項目1”，然后雙擊PLC型號和CPU版本選項，在彈出的如圖3-13所示的對話框中進行設(shè)置。圖3-13“PLC類型”對話框

3.3.2編輯程序文件

1.選擇指令集和編輯器

S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。本教材用SIMATIC編程模式，方法如下：選擇菜單命令“工具”→“選項”→“常規(guī)”選項中的“常規(guī)”標簽，編程模式選“SIMATIC”，單擊“確定”。

采用SIMATIC指令編寫的程序可以使用LAD(梯形圖)、STL(語句表)、FBD(功能塊圖)三種編輯器，常用LAD或STL編程。選擇編輯器的方法為：選擇菜單命令“查看”→“LAD”或“STL”。

2.在梯形圖中輸入指令

1)編程元件的輸入

編程元件包括線圈、觸點、指令盒和導(dǎo)線等。梯形圖中每個網(wǎng)絡(luò)必須從觸點開始，以線圈或沒有ENO輸出的指令盒結(jié)束。編程元件可以通過工具按鈕、指令樹、快捷鍵等方法輸入。

(1)將光標放在需要的位置上，單擊工具條中的元件(觸點、線圈或指令盒)按鈕，從下拉菜單所列出的元件中選擇要輸入的元件即可。

(2)將光標放在需要的位置上，在指令樹窗口所列的一系列元件中，雙擊要輸入的元件即可。

(3)將光標放在需要的位置上，在指令樹窗口所列的一系列元件中，拖動要輸入的元件放到目的地即可。

(4)使用功能鍵F4(觸點)、F6(線圈)、F9(指令盒)，從下拉菜單所列出的元件中，選擇要輸入的元件單擊即可。

2)上下行線的操作

將光標移到要合并的觸點處，單擊上行線或下行線按鈕?+?Ctrl的組合鍵。

3)程序的編輯

用光標選中需要進行編輯的單元，單擊右鍵，彈出快捷菜單，可以進行剪切、復(fù)制、粘貼、刪除，也可插入或刪除行、列、垂直線或水平線。

通過用(Shift)鍵+鼠標單擊，可以選擇多個相鄰的網(wǎng)絡(luò)，單擊右鍵，彈出快捷菜單，進行剪切、復(fù)制、粘貼或刪除等操作。

4)編寫符號表

單擊瀏覽條中的“符號表”按鈕，在符號列鍵入符號名，在地址列鍵入地址，在注釋列鍵入注解，即可建立符號表，如圖3-14所示。圖3-14符號表

符號表建立后，選擇菜單命令“查看”→“符號編址”，將直接把地址轉(zhuǎn)換成符號表中對應(yīng)的符號名；也可通過菜單命令“工具”→“選項”→“程序編輯器”標簽→“符號編址”選項來選擇操作數(shù)顯示的形式，如選擇“顯示符號和地址”，則對應(yīng)的梯形圖如圖3-15所示。圖3-15帶符號表的梯形圖

5)局部變量表

可以拖動分割條，展開局部變量表并覆蓋程序視圖，此時可設(shè)置局部變量表，如圖3-16所示。在符號欄寫入局部變量名稱，在數(shù)據(jù)類型欄中選擇變量類型后，系統(tǒng)自動分配局部變量的存儲位置。局部變量有四種定義類型：IN(輸入)，OUT(輸出)，IN_OUT(輸入輸出)，TEMP(臨時)。圖3-16局部變量表

(1)?IN、OUT類型的局部變量：通過調(diào)用POU(3種程序)提供輸入?yún)?shù)或通過調(diào)用POU返回輸出參數(shù)。

(2)?IN_OUT類型：通過數(shù)值由調(diào)用POU提供參數(shù)，經(jīng)子程序修改，返回POU。

(3)?TEMP類型：臨時保存在局部數(shù)據(jù)堆棧區(qū)內(nèi)的變量，一旦POU執(zhí)行完成，臨時變量的數(shù)據(jù)將不再有效。

6)程序注釋

程序注釋LAD編輯器中提供了程序注釋(POU)，用于方便用戶更好地讀取程序。添加程序注釋的方法是：單擊綠色注釋行，輸入文字。程序注釋和網(wǎng)絡(luò)注釋可以通過工具欄按鈕??菜單進行隱藏或顯示。

3.3.3程序的編譯及下載

1.編譯

程序編輯完成后，需要進行編譯，編譯的方法如下：

(1)單擊編輯按鈕或選擇菜單命令“PLC”→“編譯”，編譯當前被激活的窗口中的程序塊或數(shù)據(jù)塊。

(2)單擊全部編譯按鈕或選擇菜單命令“PLC”→“全部編譯”，編譯全部項目元件(程序塊、數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊)。

2.下載

程序經(jīng)過編譯后，方可下載到PLC。下載前先做好與PLC之間的通信聯(lián)系和通信參數(shù)設(shè)置。另外，下載之前，PLC必須處在“停止”的工作方式。如果PLC沒有處在“停止”方式，則單擊工具條中的“停止”按鈕，將PLC置于“停止”方式。

單擊工具條中的“下載”按鈕，或選擇菜單命令“文件”→“下載”，出現(xiàn)“下載”對話框，如圖3-17所示?？蛇x擇是否下載“程序塊”“數(shù)據(jù)塊”和“系統(tǒng)塊”等。單擊“下載”按鈕，開始下載程序。圖3-17“下載”對話框

3.3.4程序的運行、監(jiān)控與調(diào)試

1.程序的運行

程序下載成功后，單擊工具條中的“RUN(運行)”按鈕

，或選擇菜單命令“PLC”→“RUN(運行)(R)”，PLC進入運行工作方式。

2.程序的監(jiān)控

單擊工具條中的按鈕，程序狀態(tài)打開/關(guān)閉，在梯形圖中顯示出各元件的狀態(tài)，或選擇菜單命令“調(diào)試”→“開始程序狀態(tài)監(jiān)控(P)”，在梯形圖中顯示出各元件的狀態(tài)。這時閉合觸點和得電線圈內(nèi)部顏色變藍。梯形圖運行狀態(tài)監(jiān)控如圖3-18所示。圖3-18梯形圖運行狀態(tài)監(jiān)控

3.程序的調(diào)試

程序的調(diào)試是指結(jié)合程序運行的動態(tài)顯示，分析程序運行的結(jié)果以及影響程序運行的因素，然后退出程序運行和監(jiān)控狀態(tài)，在停止狀態(tài)下對程序進行修改編輯，重新編譯、下載、監(jiān)視運行，如此反復(fù)修改和調(diào)試，直至得出正確的運行結(jié)果。

3.4西門子S7-200仿真軟件的應(yīng)用

在使用PLC進行編程時，只憑借閱讀的方式評價較復(fù)雜的程序是不可靠的，必須進行實際的在線聯(lián)機調(diào)試。

3.4.1仿真軟件介紹

西門子公司開發(fā)的S7-300/400PLC有功能強大的仿真軟件PLCSIM，并沒有提供S7-200仿真軟件，但是可以在網(wǎng)上搜索并下載S7-200仿真軟件。下載的S7-200仿真軟件通常是壓縮包的形式，解壓后包含S7-200漢化版和S7-200西班牙文原版兩個文件夾。雙擊執(zhí)行漢化版內(nèi)的S7-200.exe文件，就可以打開仿真軟件的應(yīng)用程序界面。這個仿真軟件可以模擬CPU212～CPU226的程序運行情況，而且具有占用程序空間小、無須安裝的優(yōu)點。然而該仿真軟件不能模擬S7-200的全部指令和全部功能，例如對中斷和調(diào)用子程序等命令不是很完善，但是它仍可以作為一個較好的學(xué)習(xí)S7-200的入門工具軟件。

3.4.2仿真軟件的使用

雙擊執(zhí)行漢化版內(nèi)的S7-200.exe文件，彈出“S7-200的訪問密碼”對話框，在對話框中相應(yīng)的位置輸入密碼6596，就可以進入仿真軟件，軟件界面如圖3-19所示。圖3-19S7-200仿真軟件界面

1.建立仿真程序

首先在STEP7-Micro/WIN軟件中編寫程序，在這里列舉一個簡單的例子進行說明。實例的程序如圖3-20所示。在這個例子中，當輸入按鈕I0.0有效時，Q0.0接通輸出信號，同時定時器T38開始定時6?s。當定時達到6?s以后，Q0.1接通輸出信號。如果停止按鈕I0.1輸入信號有效，那么將清除Q0.0和Q0.1的信號狀態(tài)，同時將定時器清零。圖3-20仿真實例的程序

2.導(dǎo)出仿真文件

仿真軟件不能直接接收?.mwp格式的S7-200程序代碼，必須用編程軟件中的導(dǎo)出功能將S7-200的用戶程序轉(zhuǎn)換為?.awl格式的ASCII文件文本，然后下載到仿真PLC中。

在STEP7-Micro/WIN編程軟件中打開一個編譯成功的程序塊，執(zhí)行菜單命令“文件”→“導(dǎo)出”，或者用鼠標右擊某一程序塊(主程序、子程序、中斷程序)，在彈出的菜單中選擇“導(dǎo)出”命令，執(zhí)行后在出現(xiàn)的對話框中輸入導(dǎo)出的ASCII文件的文件名“仿真實例.awl”，即保存待仿真的文件。

3.載入仿真文件

選擇菜單“程序”→“載入程序”或者單擊工具條上的

圖標下載程序，在彈出的“下載”對話框中選擇用戶需要仿真的程序塊(包括邏輯塊、數(shù)據(jù)塊和CPU配置)，本例中只有邏輯塊，因此在彈出的對話框中選擇邏輯塊，單擊“確定”按鈕，在“打開”對話框中選擇要下載的*.awl格式文件路徑。下載成功后會出現(xiàn)該程序的代碼文本框，如果不需要，可關(guān)閉該文本框，同時在CPU模塊中間還會顯示該程序的名稱“仿真實例”。

4.更改PLC類型

該仿真軟件默認的初始界面是CPU214，用戶可以通過選擇PLC類型來找到與實際PLC相同的配置。選擇“配置”→“CPU型號”菜單命令，在彈出的對話框中可以設(shè)置CPU型號和地址。在CPU型號的下拉列表框中選擇CPU型號CPU224，并選擇CPU的網(wǎng)絡(luò)默認地址2即可。

注意：要調(diào)用PLC的CPU型號配置，也可以通過在仿真軟件中雙擊CPU主模塊俯視圖的任意位置，彈出CPU型號配置對話框。

5.程序仿真操作步驟

1)運行