THSMS實驗指導(dǎo)書

1、第一章 可編程控制器的概述可編程序控制器，英文稱Programmable Logical Controller，簡稱PLC。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的復(fù)雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編

2、制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。一、可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程控制器主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（如下圖所示）。1、CPU模塊CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微處理器（CPU）和存儲器組成。它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響

3、應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。2、I/O模塊I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬輸入信號。

4、可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等執(zhí)行器， 可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。3、電源可編程序控制器一般使用220V交流電源?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。 4、編程器 編程器是PLC的外部編程設(shè)備，用戶可通過編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。也可以通過專用的編程電纜線將PLC與電腦聯(lián)接起來，并利用編程軟件進行電腦編程和監(jiān)控。5、輸入/輸出擴展單元I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。6、外部設(shè)備接口此接口可將編程器、打

5、印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。本實驗裝置選用的主機型號為S7-200系列的主機。二、可編程控制器的工作原理可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài)，即運行（RUN）狀態(tài)與停止（STOP）狀態(tài)。在運行狀態(tài)，可編程序控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可編程序控制器還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段（如圖所示）在內(nèi)部處理階段，可編程序控制器檢

6、查CPU，模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。 在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。 在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。 在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的通/斷狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。三、可編程控制器的內(nèi)存區(qū)域的分布及I/O配置S7-200CPU224、CPU226部分編程元件

7、的編號范圍與功能說明如下表所示元件名稱代表字母編號范圍功 能 說 明輸入寄存器II0.0I1.5共14點接受外部輸入設(shè)備的信號輸出寄存器QQ0.0Q1.1共10點輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動外部設(shè)備位存儲器MM0.0M31.7在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出 定時器 256(T0t255)T0,T64保持型通電延時1msT1T4,T65T68保持型通電延時10msT5T31,T69T95保持型通電延時100msT32,T96ON/OFF延時,1msT33T36,T97T100ON/OFF延時,10msT37T63,T101T255ON/OFF延時,100ms計數(shù)器CC0C255加法計數(shù)器，觸點在程序

8、內(nèi)部使用高速計數(shù)器HCHC0HC5用來累計比CPU掃描速率更快的事件順序控制繼電器SS0.0S31.7提供控制程序的邏輯分段變量存儲器VVB0.0VB5119.7數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件局部存儲器LLB0.0LB63.7使用臨時的寄存器，作為暫時存儲器特殊存儲器SMSM0.0SM549.7CPU與用戶之間交換信息特殊存儲器SM(只讀)SM0.0SM29.7接受外部信號累加寄存器ACAC0AC3用來存放計算的中間值四、可編程控制器的編程語言概述現(xiàn)代的可編程控制器一般備有多種編程語言，供用戶使用。IEC1131-3可編程序控制器編程語言的國際標準詳細的說明了下述可編程控制器編程語言：1） 順序功能

9、圖2） 梯形圖3） 功能塊圖4） 指令表5） 結(jié)構(gòu)文本 其中梯形圖是使用得最多的可編程控制器圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制，主要特點如下：1）可編程控制器梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與可編程序控制器存儲器中元件映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。2）梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線（BUS bar）。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時，為了借用繼電器電路的

10、分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線之間有一個左正右負的直流電源電壓，當圖中的觸點接通時，有一個假想的“概念電流”或“能流（Power flow）從左到右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。3）根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序進行的。4）梯形圖中的線圈和其他輸出指令應(yīng)放在最右邊。5）梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。 五、可編程控制器的編程步驟（1）確定被控系統(tǒng)必須完成的動作及完成這些動作的順序。（2）分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是送信號到

11、PLC，哪些是外圍設(shè)備是接收來自PLC信號的。并將PLC的輸入、輸出口與之對應(yīng)進行分配。（3）設(shè)計PLC程序畫出梯形圖。梯形圖體現(xiàn)了按照正確的順序所要求的全部功能及其相互關(guān)系。（4）實現(xiàn)用計算機對PLC的梯形圖直接編程。（5）對程序進行調(diào)試（模擬和現(xiàn)場）。（6）保存已完成的程序。 顯然，在建立一個PLC控制系統(tǒng)時，必須首先把系統(tǒng)的需要的輸入、輸出數(shù)量確定下來，然后按需要確定各種控制動作的順序和各個控制裝置彼此之間的相互關(guān)系。確定控制上的相互關(guān)系之后，就可進行編程的第二步分配輸入輸出設(shè)備，在分配了PLC的輸入輸出點、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器之后，就可以設(shè)計PLC程序畫出梯形圖。在畫梯形圖時

12、要注意每個從左邊母線開始的邏輯行必須終止于一個繼電器線圈或定時器、計數(shù)器，與實際的電路圖不一樣。梯形圖畫好后，使用編程軟件直接把梯形圖輸入計算機并下載到PLC進行模擬調(diào)試，修改下載直至符合控制要求。這便是程序設(shè)計的整個過程。第二章 可編程控制器基本指令簡介S7-200的SIMATIC基本指令簡表：LDLDNNN裝載(開始的常開觸點)取反后裝載(開始的常閉觸點)AANNN與(串聯(lián)的常開觸點)取反后與(串聯(lián)的常閉觸點)OONNN或(并聯(lián)的常開觸點)取反后或(并聯(lián)的常閉觸點)NOT棧頂值取反EUED上升沿檢測下降沿檢測二N賦值SRS_BIT,NS_BIT,N置位一個區(qū)域復(fù)位一個區(qū)域SHRBDATA,

13、S_BIT,N移位寄存器SRBSLBOUT,NOUT,N字節(jié)右移N位字節(jié)左移N位RRBRLBOUT,NOUT,N字節(jié)循環(huán)右移N位字節(jié)循環(huán)左移N位TON TOFTxxx,TPTxxx,TP通電延時定時器斷電延時定時器CTUCTDCxxx,PVCxxx,PV加計數(shù)器減計數(shù)器END程序的條件結(jié)束STOP切換到STOP模式WDR看門狗復(fù)位300msJMPN跳到指定的標號CALLN(N1,N2)調(diào)用子程序，可以優(yōu)16個可選參數(shù)CRET從子程序條件返回FOR/NEXTINDX,INIT,FINALFor/Next循環(huán)ALDOLD電路塊串聯(lián)電路塊并聯(lián)NETRNETWTABLE,PORTTABLE,PORT網(wǎng)

14、絡(luò)讀網(wǎng)絡(luò)寫SLCRSLCTSLCENN順控繼電器段的啟動順控繼電器段的轉(zhuǎn)換順控繼電器段的結(jié)束 第三章 STEP7-Micro/WIN軟件的使用及編程規(guī)則一、STEP7-Micro/WIN軟件的使用方法STEP7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和控制自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。為了能快捷高效地開發(fā)你的應(yīng)用程序，STEP7-MicroWIN軟件提供了三種程序編輯器。STEP7-Micro/WIN軟件提供了在線幫助系統(tǒng)，以便獲取所需要的信息。本實驗裝置使用的編程軟件是STEP7-Micro/WIN4.0版本，在做實驗前，首先將該軟件根據(jù)軟件安裝的提示安裝到計算機上，然后用編程線將

15、計算機和實驗裝置連接到一起。（一）系統(tǒng)需求STEP7-MicroWIN既可以在PC機上運行，也可以在Siemens公司的編程器上運行。PC機或編程器的最小配置如下：Windows95、Windows98、Windows2000、Windows Me或者Windows NT4.0以上。（二）軟件的使用1、打開TEP 7-Micro/WIN 32，在設(shè) 中 選擇 PC/PPI協(xié)議 2、點擊 更改通信端口和通信速率 3、在通訊菜單里雙擊刷新，TEP 7-Micro/WIN 32開始搜索PPI網(wǎng)絡(luò)中的S7-200CPU 搜索完成后會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有PLC的列表，選擇要操作的PLC即可對所選PLC進行操作

16、了4、編輯梯形圖。5、點擊 將程序下載到PLC中，點擊 可以對程序運行狀態(tài)進行監(jiān)控，點擊 可以將PLC置于運行的狀態(tài)。 二、編程規(guī)則1）外部輸入/輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等器件的接點可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點的使用次數(shù)。2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈接在右邊。接點不能放在線圈的右邊，在繼電器控制的原理圖中，熱繼電器的接點可以加在線圈的右邊，而PLC的梯形圖是不允許的。3）線圈不能直接與左母線相連。如果需要，可以通過一個沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉接點或者特殊內(nèi)部繼電器的常開接點來連接。4）同一編號的線圈在一個程序中使用兩次稱為雙線圈輸出。雙線圈輸出容易引

17、起誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。5）梯形圖程序必須符合順序執(zhí)行的原則，即從左到右，從上到下地執(zhí)行，如不符合順序執(zhí)行的電路就不能直接編程。6）在梯形圖中串聯(lián)接點使用的次數(shù)是沒有限制，可無限次地使用。7）兩個或兩個以上的線圈可以并聯(lián)輸出。第四章 MCGS 組態(tài)軟件的介紹及使用一、MCGS系統(tǒng)介紹（一）、MCGSMCGS (Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種

18、方式向用戶提供解決實際工程問題的方案，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。MCGS組態(tài)軟件功能強大，操作簡單，易學(xué)易用，普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設(shè)計和運行操作。同時使用MCGS組態(tài)軟件能夠避開復(fù)雜的計算機軟、硬件問題，集中精力去解決工程問題本身，根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。（一）MCGS的主要特性和功能如下：（1） 概念簡單，易于理解和使用。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成多數(shù)簡單工程項目的監(jiān)控程序設(shè)計和運行操作。用戶可避開復(fù)雜的計算機軟硬件問題，集中精力解決工程本身的問題，按照系統(tǒng)的規(guī)定，組態(tài)配

19、置出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的上位機監(jiān)控系統(tǒng)。（2） 實時性與并行處理。MCGS充分利用了Windows操作平臺的多任務(wù)、按優(yōu)先級分時操作的功能，使PC機廣泛應(yīng)用于工程測控領(lǐng)域成為可能。工程作業(yè)中，大量的數(shù)據(jù)和信息需要及時收集，即時處理，在計算機測控技術(shù)領(lǐng)域稱其為實時性任務(wù)關(guān)鍵任務(wù)，如數(shù)據(jù)采集、設(shè)備驅(qū)動和異常處理等。另外許多工作則是非實時性的，或稱為非時間關(guān)鍵任務(wù)，如畫面顯示，可在主機運行周期時間內(nèi)插空進行。而像打印數(shù)據(jù)一類的工作，可運行于后臺，稱為脫機作業(yè)。MCGS是真正的32位系統(tǒng)，可同時運行于Microsoft Windows95，98和Microsoft Windows NT平臺，

20、以線程為單位進行分時并行處理。（3） 建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運行。MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成。其中的“實時數(shù)據(jù)庫”是整個系統(tǒng)的核心。在生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)時，每一部分均可分別進行組態(tài)配置，獨立建造，互不相干；而在系統(tǒng)運行過程中，各個部分都通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。實時數(shù)據(jù)庫是一個數(shù)據(jù)處理中心，是系統(tǒng)各個部分及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)。各個部件獨立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯控制。（4） 設(shè)立“設(shè)備工具箱”，針對外部設(shè)備的特征，用戶從中選擇某種“構(gòu)件”，設(shè)置于設(shè)備窗口內(nèi)，賦予相關(guān)的

21、屬性，建立系統(tǒng)與外部設(shè)備的連接關(guān)系，即可實現(xiàn)對該種設(shè)備的驅(qū)動和控制。不同的設(shè)備對應(yīng)于不同的構(gòu)件，所有的設(shè)備構(gòu)件均通過實時數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，而建立時又是相互獨立的，即對某一構(gòu)件的操作或改動，不影響其它構(gòu)件和整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，從這一意義上講，MCGS是一個“設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng)，用戶不必因外部設(shè)備局部改動，而影響整個系統(tǒng)。（5） “面向窗口”的設(shè)計方法，增加了可視性和可操作性。以窗口為單位，構(gòu)造用戶運行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。用戶可以使用系統(tǒng)的缺省構(gòu)架，也可以根據(jù)需要自己組態(tài)配置，生成各種類型和風(fēng)格的圖形界面，包括DOS風(fēng)格的圖形界面、標準Windows風(fēng)格的圖形界面

22、以及帶有動畫效果的工具條和狀態(tài)條。（6） 利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面。以圖象、圖符、數(shù)據(jù)、曲線等多種形式，為操作員及時提供系統(tǒng)運行中的的狀態(tài)、品質(zhì)及異常報警等有關(guān)信息。用變化大小、改變顏色、明暗閃爍、移動翻轉(zhuǎn)等多種手段，增強畫面的動態(tài)顯示效果。圖元、圖符對象定義相應(yīng)的狀態(tài)屬性，即可實現(xiàn)動畫效果。同時，MCGS為用戶提供了豐富的動畫構(gòu)件，模擬工程控制與實時監(jiān)測作業(yè)中常用的物理器件的動作和功能。每個動畫構(gòu)件都對應(yīng)一個特定的動畫功能。如：實時曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。（7） 引入“運行策略”的概念。復(fù)雜的工程作業(yè)，運行流程都是多分支的。用傳

23、統(tǒng)的編程方法實現(xiàn)，既繁瑣又容易出錯。MCGS開辟了“策略窗口”，用戶可以選用系統(tǒng)提供的各種條件和功能的“策略構(gòu)件”，用圖形化的方法構(gòu)造多分支的應(yīng)用程序，實現(xiàn)自由、精確地控制運行流程，按照設(shè)定的條件和順序，操作外部設(shè)備，控制窗口的打開或關(guān)閉，與實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換。同時，也可以由用戶創(chuàng)建新的策略構(gòu)件，擴展系統(tǒng)的功能。（8） MCGS系統(tǒng)由五大功能部件組成，主要的功能部件以構(gòu)件的形式來構(gòu)造。不同的構(gòu)件有著不同的功能，且各自獨立。三種基本類型的構(gòu)件（設(shè)備構(gòu)件、動畫構(gòu)件、策略構(gòu)件）完成了MCGS系統(tǒng)三大部分（設(shè)備驅(qū)動、動畫顯示和流程控制）的所有工作。用戶也可以根據(jù)需要，定制特定類型構(gòu)件，使MCGS系

24、統(tǒng)的功能得到擴充。這種充分利用“面向?qū)ο蟆钡募夹g(shù)，大大提高了系統(tǒng)的可維護性和可擴充性。（9） 支持OLE Automation技術(shù)。MCGS允許用戶在Visual Basic中操作MCGS中的對象，提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB編制特定的功能構(gòu)件來擴充系統(tǒng)的功能。（10） MCGS中數(shù)據(jù)的存儲不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫來管理一切。組態(tài)時，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫；運行時，數(shù)據(jù)對象、報警信息的存儲也是一個數(shù)據(jù)庫。利用數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運行效率，同時，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫中的存盤數(shù)據(jù)。（11）   設(shè)立“對

25、象元件庫”，解決了組態(tài)結(jié)果的積累和重新利用問題。所謂對象元件庫，實際上是分類存儲各種組態(tài)對象的圖庫。組態(tài)時，可把制作完好的對象（包括圖形對象，窗口對象，策略對象，以至位圖文件等等）以元件的形式存入圖庫中，也可把元件庫中的各種對象取出，直接為當前的工程所用。隨著工作的積累，對象元件庫將日益擴大和豐富，組態(tài)工作將會變得越來越簡單方便。（12） 提供對網(wǎng)絡(luò)的支持?？紤]到工控系統(tǒng)今后的發(fā)展趨勢，MCGS充分運用現(xiàn)今發(fā)展的DCCW(Distributed Computer Cooperator Work)技術(shù)，即分布式計算機協(xié)同工作方式，來使分散在不同現(xiàn)場之間的采集系統(tǒng)和工作站之間協(xié)同工作。通過MCGS

26、，不同的工作站之間可以實時交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。（二）MCGS系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境用戶的所有組態(tài)配置過程都在組態(tài)環(huán)境中進行，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的軟件工具，它幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標和功能。運行環(huán)境本身沒有任何意義，必須與組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫一起作為一個整體，才能構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。一旦組態(tài)工作完成，運行環(huán)境和組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫就可以離開組態(tài)環(huán)境而獨立運行在監(jiān)控計算機上。二、可編程控制器動態(tài)模擬仿真實驗監(jiān)控系統(tǒng)V

27、3.0的介紹及使用此系統(tǒng)適用于THSMS-B實驗裝置，它是利用PLC與MCGS組態(tài)的概念開發(fā)的一套軟件，具有實驗演示的同步監(jiān)視功能。主要作用有：（一）系統(tǒng)管理用戶只能憑密碼登錄后才能操作軟件，拒絕非法登錄。用戶可以修改密碼，登錄用戶分管理員、教師和學(xué)生。管理員具有管理其它用戶的權(quán)利，能使用軟件的全部功能；教師能使用軟件的大部分功能（除了管理用戶）；學(xué)生能使用軟件的部分功能，但無權(quán)使用通訊功能。（二）狀態(tài)顯示分為設(shè)備狀態(tài)顯示，登錄用戶顯示，當前時間顯示，累計運行時間顯示等。（三）實驗演示軟件內(nèi)部為每個實驗都建立了實驗?zāi)Ｐ?，能逼真、客觀、動態(tài)演示PLC的程序。如果PLC程序正確，軟件演示的結(jié)果就正

28、確；如果PLC程序有錯，軟件演示的將是錯誤的結(jié)果。從演示效果可以看出PLC程序的對錯。（四）軟件的調(diào)用 根據(jù)實驗的需要，在實驗時要用到其他的軟件，可在軟件調(diào)用窗口正確書寫所需軟件的路徑，點擊確認，即可方便的調(diào)用出來。（五）輸入輸出顯示能實時顯示輸入輸出點的狀態(tài)(實驗設(shè)備不同，主機型號也不同，輸入、輸出點數(shù)也不同)。（六）幫助菜單針對初次使用的用戶有簡明的使用幫助。第五章 S7-200的自動化通信網(wǎng)絡(luò)可編程序控制器與計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要。各可編程序控制器或遠

29、程I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場進行分散控制，然后用網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1.S7-200的通信方式與通信參數(shù)的設(shè)置（1）S7-200的通信方式S7-200的通信功能強，有多種通信方式可供用戶選擇。在運行Windows或Windows NT操作系統(tǒng)的個人計算機(PC)上安裝了STET 7-Micro/WIN 32編程軟后，PC可作為通信中的主站。1）單主站方式單主站與一個或多個從站相連，STEP 7-Micro/WIN32每次和一個S7-200 CPU通信,但是它可以訪問網(wǎng)絡(luò)上的所有CPU。2）多主站方式通信網(wǎng)絡(luò)中有多個主站，一個或多個從站。帶CP通信卡的計算機是主站

30、，S7-200 CPU可以是從站或主站。（2） S7-200通信的硬件選擇表1給出了可供用戶選擇的STEP 7-Micro/WIN 32支持的通信硬件和波特率。除此之外，S7-200還可以通過EM277 PROFIBUS-DP模塊連接到PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，各通信卡提供一個與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)相連的RS-485通信口。表2給出了S7-200與PROFIBUS通信模塊EM227的性能。表1 STEP 7-Micro/WIN 32支持的硬件配置支持的硬件類 型支持的波特率/Kbps支持的協(xié)議PC/PPI電纜到PC通信口的電纜聯(lián)接器9.6，19.2PPI協(xié)議CP 5611PCI卡(版

31、本3或更高)9.6，19.2，187.5表2 S7-200與PROFIBUS通信模塊EM277的性能連 接 口支持的波特率/Kbps邏輯連接數(shù)支持的協(xié)議S7-200 CPU口 09.6K每個模塊4個PPI，MPI和PROFIBUS協(xié)議口 19.6K，19.2K，187.5KEM277 PROFIBUS-DP 模塊每個CPU最多2塊9.6K-12M每個模塊6個MPI和PROFIBUS協(xié)議（3）網(wǎng)絡(luò)部件1）通信口S7-200 CPU上的通信口是與RS-485兼容的9針D型連接器，符合歐洲標準EN 50170。表3給出了通信口的引腳分配。表3 S7-200 CPU通信口引腳分配針PROFIBUS名稱

32、端口0/端口11屏蔽邏輯地224V返回邏輯地3RS-485信號BRS-485信號B4發(fā)送申請RTS(TTL)55V返回邏輯地6+5V+5V，100串聯(lián)電阻7+24V+24V8RS-485信號ARS-485信號A9不用10位協(xié)議選擇連接器外殼屏蔽屏蔽2）網(wǎng)絡(luò)連接器利用西門子提供的兩種網(wǎng)絡(luò)連接器可以把多個設(shè)備很容易的連到網(wǎng)絡(luò)中。兩種連接器都有兩組螺釘端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。一種連接器僅提供連接到CPU的接口，而另一種連接器增加了一個編程接口。兩種網(wǎng)絡(luò)連接器還有網(wǎng)絡(luò)偏置和終端偏置的選擇開關(guān)，OFF位置時未接終端電阻。接在網(wǎng)絡(luò)終端部的連接器上的開關(guān)應(yīng)放在ON位置。（3）使用PC/PPI電纜通信

33、使用PC/PPI電纜可實現(xiàn)S7-200CPU與RS-232標準兼容的設(shè)備的通信。 當數(shù)據(jù)從RS-232傳送到RS-485口時，PC/PPI電纜是發(fā)送模式。當數(shù)據(jù)從RS-485傳送到RS-232口時，PC/PPI電纜是接收模式。檢測到RS-232的發(fā)送線有字符時，電纜立即從接收模式切換到發(fā)送模式。RS-232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時，電纜又切換到接收模式。2在編程軟件中安裝與刪除通信接口在STEP 7-Micro/WIN 32中選擇菜單命令“檢視通信”或單擊瀏覽欄中的通信圖標，可進入設(shè)置通信的對話框。在對話框中雙擊PC/PPI電纜的圖標，出現(xiàn)“設(shè)置PG/PC接口(Set PG/PC

34、 Interface)”對話框。按“Select(選擇)”按鈕，出現(xiàn)“安裝/刪除”窗口，可用它來安裝或刪除通信硬件。對話框的左側(cè)是可供選擇的通信硬件，右側(cè)是已經(jīng)安裝好的通信硬件。1）通信硬件的安裝從左邊的選擇列表框中選擇要安裝的硬件型號，窗口下部顯示出對選擇的硬件的描述。單擊“Install(安裝)”按鈕，選擇的硬件將出現(xiàn)在右邊的“Installed(已安裝)”列表框。安裝完后按“Close(關(guān)閉)”按鈕，回到“設(shè)置PG/PC接口”對話框。2）通信硬件的刪除在“安裝/刪除”窗口中右邊的已安裝列表框中選擇硬件，單擊“Uninstall(刪除)”按鈕，選擇的硬件被刪除。安裝完硬件后，在已安裝列表欄

35、中選擇它，單擊“Resource(資源)”按鈕，出現(xiàn)資源對話框，該框允許修改實際安裝的硬件的系統(tǒng)設(shè)置值。如果該按鈕呈灰色，說明不需修改參數(shù)。此時可能需要參考硬件手冊，根據(jù)硬件設(shè)置決定對話框中列舉的各個參數(shù)的設(shè)置值。為了正確建立通信，可能需要試幾個不同的中斷。3計算機使用的通信接口參數(shù)的設(shè)置打開“設(shè)置PG/PC接口”對話框，“Micro/WIN”應(yīng)出現(xiàn)在“Access Point of the Application(應(yīng)用的訪問接點)”列表框中。PC/PPI電纜只能選用PPI協(xié)議：選擇好通信協(xié)議后，單擊“設(shè)置PG/PC接口”對話框中的“屬性(Properties)”按鈕，然后在彈出的窗口中設(shè)置通

36、信參數(shù)。PC/PPI電纜的PPI參數(shù)設(shè)置：如果使用PC/PPI電纜，在“設(shè)置PG/PC接口”對話框中單擊“屬性”按鈕，就會出現(xiàn)PC/PPI電纜(PPI)的屬性窗口。進行通信時，STEP 7-Micro/WIN 32的默認設(shè)置為多主站PPI協(xié)議。此協(xié)議允許STEP 7-Micro/WIN 32與其他主站(TD 200或操作員面板)在網(wǎng)絡(luò)中共為主站。選中PG/PC接口中PC/PPI電纜屬性對話框中的“多主站網(wǎng)絡(luò)(Multiple Master Netword)”，即可啟動此模塊，未選擇時為單主站協(xié)議。4S7-200的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議S7-200支持多種通信協(xié)議，如點對點接口(PPI)、多點接口(MPI

37、)、PROFIBUS、以太網(wǎng)通信和調(diào)制解調(diào)器通信。它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，帶有起始位、8位數(shù)據(jù)、偶校驗和1個停止位。通信幀由起始和結(jié)束字符、源和目的站地址、幀長度和數(shù)據(jù)完整性校驗和組成。只要波特率相同，幾個協(xié)議可以在網(wǎng)絡(luò)中同時運行，不會相互影響。協(xié)議支持一個網(wǎng)絡(luò)上的127個地址(0126)，網(wǎng)絡(luò)上最多可有32個主站，網(wǎng)絡(luò)上各設(shè)備的地址不能重復(fù)。運行STEP 7-Micro/WIN 32的計算機的默認地址為0，操作員面板的默認地址為1，可編程控制器的默認地址為2。實驗一 PPI點對點網(wǎng)絡(luò)通信PPI(Point-to-Point)是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上的S7-200 CPU均為從站設(shè)備，計算

38、機為主站設(shè)備 主機與主機之間的通信，如果在用戶程序中允許PPI主站模式，一些S7-200 CPU在RUN模式下可以作主站，它們可以用網(wǎng)絡(luò)讀(NETR)和網(wǎng)絡(luò)寫(NETW)指令讀寫其他CPU中的數(shù)據(jù)。S7-200 CPU作PPI主站時，還可以作為從站響應(yīng)來自其他主站的通信申請。PPI沒有限制可以有多少個主站與一個從站通信，但是在網(wǎng)絡(luò)中最多只能有32個主站。1、打開TEP 7-Micro/WIN 32，在設(shè) 中 選擇 PC/PPI協(xié)議 2、點擊 更改通信端口和通信速率 3、在通訊菜單里雙擊刷新，TEP 7-Micro/WIN 32開始搜索PPI網(wǎng)絡(luò)中的S7-200CPU， 搜索完成后會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所

39、有PLC的列表，選擇要操作的PLC即可對所選PLC進行操作了注意：因為網(wǎng)絡(luò)是點對點通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中只允許存在一個一級主站（PC）實驗二 MPI多點網(wǎng)絡(luò)通信MPI是集成在西門子公司的可編程序控制器上的集成通信接口，用于建立小型的通信網(wǎng)絡(luò)。最多可接32個節(jié)點，典型數(shù)據(jù)長度為64字節(jié)，最大距離100m。MPI(Multi-Point)可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。S7-300 CPU作為網(wǎng)絡(luò)主站，使用主/主協(xié)議。對S7-200 CPU建立主/從連接，因為S7-200 CPU是從站。 S7-200與計算機之間的MPI通信，S7-200要與計算機之間進行MPI通信，計算機內(nèi)必須安裝有CP561網(wǎng)卡（1）

40、CP5611 硬件的安裝CP5611 適用于臺式計算機或是工控機，不適用于筆記本電腦。CP5611 硬件安裝很簡單，將計算機斷電，然后將CP5611 卡安裝在計算機的空余的PCI 插槽上即可，PCI 要求為32 位，遵從PCI V2.1 規(guī)范，最低主頻不能低于33MHz，如果使用DP 方式至少應(yīng)為166MHz。CP5611 的安裝可以是Step7 軟件安裝之前也可以是在Step7 軟件安裝之后。（2）CP5611 軟件的驅(qū)動說明CP5611 卡沒有隨硬件提供的軟件驅(qū)動，如果在安裝Step7 軟件之前，CP5611 已經(jīng)安裝在計算機內(nèi)，那么在安裝Step7 軟件的“Set PG/PCInterf

41、ace”時軟件會自動識別CP5611 卡，并且會自動安裝其驅(qū)動程序，Step7 軟件安裝完成后可以在“Set PG/PC Interface ”中找到CP5611 的接口類型，如果在安裝完Step7 軟件后才在計算機的PCI 插槽上安裝好CP5611 卡，那么重新啟動計算機后，系統(tǒng)會自動找到CP5611，并自動安裝，安裝完成后啟動Step7 軟件，在“Set PG/PCInterface ”中可以找到CP5611 相關(guān)接口選項，具體畫面如下： 點擊按鈕，可以看到CP5611 已經(jīng)安裝，畫面如下： （3） CP5611 硬件自檢正確安裝CP5611 卡后，通過Step7 軟件可以對其進行檢測，看

42、它能否正常使用，具體操作方法如下：打開“Set PG/PC Interface ”然后選擇或者接口類型中的任一種，然后點擊按鈕，選擇“PROFIBUS/MPI Network Diagnostics”選項，點擊按鈕，如果CP5611 能夠正常使用，則測試OK，顯示畫面如下： 如果CP5611 不能正常使用，則會有錯誤顯示，例如 注：如果網(wǎng)絡(luò)測試顯示“Error 0x031a”錯誤信息，可以在“Set PG/PC Interface ”中點擊按鈕，然后將PG/PC 設(shè)為唯一的主站，畫面如下： 然后再做測試，測試OK.同時也可以對CP5611 做硬件測試，選擇“Hardware”選項，點擊按鈕，如

43、果CP5611 與計算機其它硬件資源沒有沖突，則測試OK，顯示畫面如下： 如果網(wǎng)絡(luò)和硬件測試均正常，說明CP5611 能夠正常使用。打開“SIMATIC Manager”，點擊“Options”，在下拉菜單中找到“SetPG/PC Interface”，畫面如下： 4）CP5611網(wǎng)卡在MPI模式下的網(wǎng)絡(luò)通信，請選擇，此時S7ONLINE (STEP7) -> 為CP5611(MPI)，然后點擊按鈕 設(shè)置MPI 的屬性，畫面如下： 設(shè)置MPI 接口屬性，選擇MPI 接口的通訊波特率，注意此處的波特率一定要和實際要通訊的CPU MPI 口實際的波特率相同，例如如果CPU MPI 口實際的波特率為187.5Kbps，而此處設(shè)置為19.2Kbps，則不能建立通訊，會顯示錯誤信息，因為PLC默認的波特率為9.6Kbps，而MPI通信的最低波特率為19.2Kbps所以在進行MPI通信前應(yīng)用PPI通信將PLC波特率改為要求的值（187.2Kbps）同時要注意