plc s7-300自學(xué)系列第三章

第三章SIMATICS7-300的硬件組態(tài)3.1STEP7軟件介紹3.2STEP7的硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置3.3輸入/輸出模塊參數(shù)配置3.4地址分配和I/O符號表3.5硬件組態(tài)的保存、下載和上載3.6

S7PLCSIM仿真軟件在程序調(diào)試中的應(yīng)用3.1STEP7軟件介紹3.1.1STEP7概述 STEP7編程軟件用于SIMATICS7、M7、C7和基于PC的WinCC，是用于編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。STEP7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護(hù)、文件建檔、運行和故障診斷功能等。STEP7用SIMATIC管理器對項目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATICS7、M7、C7和WinCC的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)STEP7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP7中。3.1.2STEP7的硬件接口 PC/MPI適配器用于連接安裝了STEP7的計算機(jī)RS-232C接口和PLC的MPI接口。計算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2kb/s或38.4kb/s，PLC一側(cè)的通信速率為192.kb/s～1.5Mb/s。除了PC適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C通信電纜。3.1.2STEP7的硬件接口 計算機(jī)的通信卡CP5611（PCI卡）、CP5511或CP5512（PCMCIA卡），可以將計算機(jī)連接到MPI或PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)計算機(jī)與PLC的通信。計算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP1512（PCMCIA卡）或CP1612（PCI卡），通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機(jī)與PLC的通信。 配置計算機(jī)硬件接口步驟如下： 1.在計算機(jī)上安裝好STEP7后，在管理器中執(zhí)行菜單命令“Option”“SettingthePG/PCInterface”，打開“SettingPG/PCInterface”對話框。 2.在中間的選擇框中，選擇實際使用的硬件接口。點擊【Select…】按鈕，打開“Install/RemoveInterfaces”對話框，可以安裝選擇框中沒有列出的硬件接口的驅(qū)動程序。 3.點擊【Properties…】按鈕，可以設(shè)置計算機(jī)與PLC通信的參數(shù)。3.1.3STEP7的授權(quán) 使用STEP7編程軟件時需要產(chǎn)品的特別授權(quán)，STEP7與可選的軟件包需要不同的授權(quán)。 STEP7的授權(quán)存放在一張只讀的授權(quán)軟盤中。STEP7的光盤上的程序AuthorsW用于顯示、安裝和取出授權(quán)。每安裝一個授權(quán)，授權(quán)磁盤上的授權(quán)計數(shù)器減1，當(dāng)計數(shù)值為0時，不能用這張磁盤再安裝授權(quán)。使用AuthorsW程序可以把授權(quán)傳回授權(quán)磁盤，以后可以用這張磁盤再次安裝授權(quán)，也可以在硬盤的不同分區(qū)之間移動授權(quán)。 沒有授權(quán)也可以使用STEP7，以便熟悉用戶接口和功能，但是在使用時每隔一段時間將會搜索授權(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STEP7工作。 如果因為硬盤出現(xiàn)故障而丟失授權(quán)，可以使用授權(quán)盤上的緊急授權(quán)，它允許STEP7繼續(xù)運行一段有限的時間。在此期間應(yīng)與當(dāng)?shù)匚鏖T子代表處聯(lián)系，以獲得丟失授權(quán)的替換授權(quán)。3.2STEP7的硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置“Configuring”（配置、設(shè)置）一般被翻譯為“組態(tài)”。硬件組態(tài)工具用于對自動化工程中使用的硬件進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)置。3.2.1項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu)1、項目的創(chuàng)建創(chuàng)建項目時，首先雙擊桌面上的STEP7圖標(biāo)，進(jìn)入SIMATICManager（管理器）窗口，并彈出標(biāo)題為“STEP7Wizard：“NewProject”（新項目向?qū)В┑男〈翱?。點擊【NEXT】（下一個）按鈕，在新項目中選擇CPU模塊的型號為CPU315-2DP，訂貨號為6ES7315-2AG10-0AB0。點擊【NEXT】（下一個）按鈕，選擇需要生成的邏輯塊，至少需要生成作為主程序的組織塊OB1。點擊【NEXT】（下一個）按鈕，輸入項目的名稱，例如“Test”。生成項目如圖3.1所示。

3.2.1項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu)生成項目后，可以先組態(tài)硬件，然后生成軟件程序。圖3.1SIMATIC管理器中項目的結(jié)構(gòu)2、項目的分層結(jié)構(gòu)在項目中，數(shù)據(jù)在分層結(jié)構(gòu)中以對象的形式保存。右邊窗口內(nèi)的樹顯示項目的結(jié)構(gòu)，見圖3-1所示。第一層為項目，第二層為站。“S7Program”(S7程序)文件夾是用于編寫程序，所有的軟件均存放在該文件夾中。用鼠標(biāo)選中圖3-1中的某一層的對象，在管理器右邊的工作區(qū)將顯示所選文件夾內(nèi)的對象和下一級的文件夾。雙擊工作區(qū)中的圖標(biāo)，可以打開并編輯對象。3.2.1項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu)

項目對象中包含站對象和MPI對象，站（Station）對象包含硬件（Hardware）和CPU，CPU對象包含S7程序（S7Program）和連接（Connection）對象，S7Program對象包含源文件（Source）、塊（Blocks）和符號表（Symbols）。生成程序時會自動生成一個空的符號表?！癇locks”（塊）對象包含程序塊（Blocks）、用戶定義的數(shù)據(jù)類型（UDT）、系統(tǒng)數(shù)據(jù)（Systemdata）和調(diào)試程序用的變量表（VAT）。程序塊包含邏輯塊（OB、FB、FC）和數(shù)據(jù)塊（DB），需要把它們下載到CPU中，用于執(zhí)行自動控制任務(wù)，而符號表、變量表和UDT不會下載到CPU。在用戶程序中可以調(diào)用系統(tǒng)功能（SFC）和系統(tǒng)功能塊（SFB），但是用戶不能編寫或修改SFC和SFB。選中最上層的項目圖標(biāo)后，用菜單命令“Insert”（插入）→“Station”（站點）插入新的站，可以用類似的方法插入程序和邏輯塊等，也可以用鼠標(biāo)右鍵點擊項目圖標(biāo)，在彈出的菜單中插入站。3.2.1項目的創(chuàng)建與項目的結(jié)構(gòu)用戶生成的變量表（VAT）在調(diào)試用戶程序時用于監(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)包含有系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)的信息，它是用戶進(jìn)行硬件組態(tài)時提供的數(shù)據(jù)自動生成的。除了系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊，用戶程序中的其他的塊都需要相應(yīng)的編輯器進(jìn)行編輯，這些編輯器在雙擊相應(yīng)的塊時都能自動打開。3.2.2硬件組態(tài)、硬件組態(tài)的任務(wù)在PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的初期，首先應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號的性質(zhì)和點數(shù)，以及對控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)的硬件配置。例如CPU模塊與電源模塊的型號，輸入/輸出模塊（即信號模塊SM）、功能模塊（FM）和通信處理模塊（CP），各種模塊的型號和每種型號的數(shù)量等。S7-300的SM、FM和CP的數(shù)量總和超過8塊時，除了中央機(jī)架外還需要配置擴(kuò)展機(jī)架和接口模塊（IM）。確定了系統(tǒng)的硬件組成后，需要在STEP7中完成硬件配置工作。3.2.2硬件組態(tài)硬件組態(tài)的任務(wù)就是在STEP7中生成一個與實際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)，例如要生成網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)中各個站的機(jī)架和模塊，以及設(shè)置各硬件組成部分的參數(shù)，即給參數(shù)賦值。硬件組態(tài)確定了PLC輸入/輸出變量的地址，為設(shè)計用戶程序打下了基礎(chǔ)。組態(tài)時設(shè)置的CPU參數(shù)保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊SDB中，其他模塊的參數(shù)保存在CPU中。在PLC啟動時CPU自動地向其他模塊傳送設(shè)置的參數(shù)，因此在更換CPU之外的模塊后不需要重新對它賦值。PLC在啟動時，將STEP7中生成的硬件組態(tài)與實際的硬件配置進(jìn)行比較，如果二者不符，將立即產(chǎn)生錯誤報告。模塊在出廠時帶有預(yù)置的參數(shù)，或稱為默認(rèn)的參數(shù)，一般可以采用這些預(yù)置的參數(shù)。對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要對以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP和MPI等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和通信參數(shù)進(jìn)行組態(tài)，將分布式I/O連接到主站。3.2.2硬件組態(tài)對于硬件已經(jīng)裝配好的系統(tǒng)，用STEP7建立網(wǎng)絡(luò)中各個站對象后，可以通過通信從CPU中讀出實際的組態(tài)和參數(shù)。2、硬件組態(tài)的步驟1）插入硬件站在SIMATICManager窗口：選中菜單“Insert”（插入）→“Station”（站點）→“SIMATIC300Station/SIMATIC400Station”，或者用鼠標(biāo)右鍵點擊項目名稱，在下拉列表菜單中選中“InsertNewObject”（插入新對象）→“SIMATIC300Station/SIMATIC400Station”，就可以在當(dāng)前項目下插入一個新的硬件站，系統(tǒng)自動為該站分配一個名稱，如：SIMATICStation300（1）。用戶可以根據(jù)需要改寫站名。硬件站的插入如圖3.2所示。3.2.2硬件組態(tài)圖3.2硬件站的插入3.2.2硬件組態(tài)2）啟動硬件組態(tài)軟件包在SIMATICManager窗口：選中硬件站，并且選擇菜單“Edit”（編輯）→“OpenObject”（打開對象），或者雙擊Hardware（硬件）圖標(biāo)，就可以打開硬件組態(tài)窗口HWConfig【SIMATIC300站點（配置）——Test】，如圖3.3所示。在硬件組態(tài)窗口，點擊工具欄中的Catalog（目錄）圖標(biāo)打開HWCatalog選擇框。3.2.2硬件組態(tài)圖3.3硬件組態(tài)的啟動3）硬件定組態(tài)在HWConfig窗口，點擊HardwareCatalog（硬件目錄）框中SIMATIC-300，然后插入導(dǎo)軌RACKRail、電源PS、CPU、接口模塊IM、信號模塊SM等，如圖3.4所示。3號槽專為接口模塊IM保留的，不可以裝其他的模塊。3.2.2硬件組態(tài)4-11號槽可以安裝信號模塊SM、功能模塊FM、通信處理器CP。用拖拽的方法或者選定槽位后雙擊Catalog中選定的模塊方法，就可以把元件裝到指定的位置。從圖3.4中可以看出，硬件組態(tài)窗口分上下兩部分：上面是一個組態(tài)簡表；下面是一個詳情表，包括模塊的訂貨號、MPI地址和I/O地址信息等。圖3.4硬件組態(tài)的生成3.2.2硬件組態(tài)4）參數(shù)設(shè)置硬件組態(tài)完成后，就可以設(shè)置各個模塊的參數(shù)。不同的模塊可以設(shè)置的參數(shù)是不同的。參數(shù)的設(shè)置是在模塊的屬性（Properties）對話框上完成的。雙擊模塊所在的槽或者用鼠標(biāo)右鍵點擊該槽，然后在下拉列表菜單中選中ObjectProperties，就能打開該模塊的屬性（Properties）對話框，如圖3.5所示。圖3.5打開CPU屬性對話框3.2.2硬件組態(tài)下面以S7315-2DP為例，介紹CPU主要參數(shù)的設(shè)置方法。1、常規(guī)（General）如圖3.6所示，General頁面說明模塊的名稱、訂貨號和一般技術(shù)特性。對于CPU還說明其MPI地址。缺省MPI地址是2。如果不接入MPI網(wǎng)，保留缺省MPI地址即可。

圖3.6General選項卡及MPI地址設(shè)置3.2.2硬件組態(tài)2、啟動（Startup）特性參數(shù)Startup選項卡如圖3.7所示。S7-300CPU和S7400CPU有不同的啟動特性。S7300CPU只能執(zhí)行完全啟動（CompleteRestart）。S7400CPU還可以執(zhí)行冷啟動（ColdRestart）。圖3.7Startup選項卡3.2.2硬件組態(tài)3、存儲器（RetentiveMemory）參數(shù)設(shè)置RetentiveMemory選項卡如圖3.8所示。在該頁面上用戶可以設(shè)置帶保持性能的M、T、C的數(shù)量。當(dāng)S7300CPU有后備電池時，全部數(shù)據(jù)塊DB都能被保持。當(dāng)S7300CPU沒有后備電池時，可以設(shè)置數(shù)據(jù)塊DB的8個區(qū)間具有保持性能。圖3.8RetentiveMemory選項卡3.2.2硬件組態(tài)4、周期/時鐘存儲器（Cycle/ClockMemory）Cycle/ClockMemory選項卡如圖3.9所示。圖3.9Cycle/ClockMemory選項卡3.2.2硬件組態(tài)1）掃描周期監(jiān)視時間（ScanCycleMonitoringTime）。對于S7300CPU，缺省設(shè)置為150ms。如果掃描周期超過了這個時間，CPU則進(jìn)入STOP狀態(tài)。用戶可以根據(jù)需要改變這個設(shè)置。2）通信掃描周期（CycleLoadfromCommunication）。缺省設(shè)置為20%，用戶可以根據(jù)需要改變這個設(shè)置。3）時鐘存儲器（ClockMemory）。系統(tǒng)制造了8個不同頻率的時基脈沖（占空比為50%），如表3.1。表3.1時鐘存儲器各位對應(yīng)的時鐘脈沖周期與頻率位76543210周期（s）21.610.80.50.40.20.1頻率（Hz）0.50.62511.2522.55103.2.2硬件組態(tài)如果要用時鐘脈沖，首先應(yīng)選中“Clockmemory”（時鐘存儲器）選項，然后設(shè)置時鐘存儲器（M）的字節(jié)地址。假設(shè)設(shè)置的地址為100（即MB100），由表3.1可知M100.7的周期為2s，如果用M100.7的常開觸點來控制Q0.0的線圈，Q0.0將以2s的周期閃爍（亮1s，滅1s）。5、保護(hù)（Protection）Protection選項卡如圖3.10所示。保護(hù)等級（LevelProtection）：1級相當(dāng)于無保護(hù)；2級寫保護(hù)；3級讀/寫保護(hù)。圖3.10Protection選項卡3.2.2硬件組態(tài)

在“Protection”（保護(hù)）頁面的“Mode”（模式）中，可以選擇：1）Process（過程模式）：通常設(shè)備在運行階段時采用這種模式。該模式下，系統(tǒng)的測試功能受到限制，可以設(shè)置允許測試功能（例如監(jiān)視或修改變量）占用的循環(huán)時間。斷點測試或單步執(zhí)行都不能實現(xiàn)。2）Test（測試模式）：設(shè)備處于調(diào)試階段時，可以選擇這種模式。在這種模式下，所有測試功能都不受限制，但這可能引起掃描循環(huán)時間顯著的增加。6、系統(tǒng)診斷/時鐘參數(shù)的設(shè)置系統(tǒng)診斷是指對系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行識別、評估和做出相應(yīng)的響應(yīng)，并保存診斷的結(jié)果。通過系統(tǒng)診斷可以發(fā)現(xiàn)用戶程序的錯誤、模塊的故障和執(zhí)行期的故障等。在“屬性”窗口點擊“診斷/時鐘（Diagnostics/Clock）”選項卡，可以選擇“報告STOP模式原因）等選項。3.2.2硬件組態(tài)當(dāng)某系統(tǒng)中某設(shè)備的故障引起連鎖反應(yīng)時，相繼發(fā)生一系列事件。為了分析故障的起因，需要查出故障發(fā)生的順序。為了準(zhǔn)確地記錄故障順序，系統(tǒng)時鐘和計算機(jī)時鐘必須定期作同步調(diào)整。調(diào)整方法有三種：“在PLC中”；“通過MPI接口”；“通過第二個接口”。每種設(shè)置方法有3個選項，“AsMaster”是指用該CPU模塊的時鐘作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘，去同步別的時鐘；“AsSlave”是指該時鐘被別的時鐘同步；“None”為不同步。圖3.11CPU屬性頁：診斷/時鐘3.2.2硬件組態(tài)7、日期-時間中斷（Time-of-dayInterrupts）參數(shù)設(shè)置中斷產(chǎn)生時調(diào)用組織塊OB10～OB17。在“Time-Of-DayInterrupts”選項卡中可以設(shè)置中斷的優(yōu)先級，通過“Active”（激活）選項決定是否激活中斷，選擇執(zhí)行方式（Execution），可以設(shè)為一次（Once）、每分鐘、每小時、每天，每星期、每月、月末、每年執(zhí)行一次；可以設(shè)置開始日期（Startdate）和當(dāng)日時間（Timeof），以及要處理的過程映像分區(qū)（僅用于S7-400），如圖3.12所示。圖3.12CPU屬性頁：日期時間中斷3.2.2硬件組態(tài)8、周期性中斷（CyclicInterrupts）參數(shù)的設(shè)置在“CyclicInterrupts”頁面，可以設(shè)置循環(huán)執(zhí)行組織塊OB30～OB38的參數(shù)，包括中斷的優(yōu)先級（Priority），執(zhí)行的時間間隔（Execution，以ms為單位）和相位偏移（Phaseoffset，僅用于S7-400）。默認(rèn)的時間間隔為100ms，用戶可以修改這個時間，其范圍為1～60000ms，如圖3.13所示。圖3.13CPU屬性頁：周期性中斷3.2.2硬件組態(tài)9、中斷(Interrupts)參數(shù)的設(shè)置在“Interrupts”頁面，可以設(shè)置硬件中斷（HardwareInterrupts）、時間延遲中斷（Time-DelayInterrupts）、DPV1中斷（InterruptsforDPV1）和異步錯誤中斷（AsynchronousErrorInterrupts）的參數(shù)，如圖3.14所示。圖3.14CPU屬性頁：中斷3.2.2硬件組態(tài)10、通信參數(shù)的設(shè)置在“Communication”（通信）選項卡中，如圖3.15所示。需要設(shè)置PG（編程器或計算機(jī)）通信、OP（操作員面板）通信和S7standard（標(biāo)準(zhǔn)S7）通信使用的連接數(shù)量，至少應(yīng)該為PG和OP分別保留一個連接。圖3.15CPU屬性頁：通信3.3輸入/輸出模塊參數(shù)配置輸入/輸出模塊的參數(shù)在STEP7軟件中設(shè)置，且必須在CPU處于STOP狀態(tài)下，設(shè)置完所有參數(shù)后，應(yīng)將參數(shù)下載到CPU中。當(dāng)CPU從STOP模式轉(zhuǎn)換為RUN模式時，CPU將所設(shè)參數(shù)傳到每個模塊。參數(shù)分為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)，可以在STOP模式下設(shè)置此兩種狀態(tài)；通過系統(tǒng)功能SFC可以修改當(dāng)前用戶程序中的動態(tài)參數(shù)。3.3.1數(shù)字量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置

在SIMATIC管理器→硬件→雙擊數(shù)字輸入模塊SM321DI16x24VDC，呼出屬性窗口進(jìn)行在線重新組態(tài)。單擊屬性窗口→地址選項卡，可以設(shè)置模塊的起始字節(jié)地址。如圖3.16所示。

圖3.16數(shù)字量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置3.3.1數(shù)字量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置

在啟用中有診斷中斷和硬件中斷兩項選項，劃“√”表示允許產(chǎn)生中斷。選擇允許硬件中斷后，以兩個輸入點為單位，可以選擇上升沿中斷、下降沿中斷，或者二者上升沿和下降沿均產(chǎn)生的中斷。當(dāng)出現(xiàn)硬件中斷時，CPU的操作系統(tǒng)將調(diào)用組織塊OB40。3.3.2數(shù)字量輸出模塊的參數(shù)設(shè)置選擇數(shù)字量輸出模塊DO16xUC24/48V，在屬性窗口中啟動選項上可以選擇是否“啟用診斷”，如圖3.17所示?！皩PUSTOP模式的響應(yīng)”選擇CPU進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)時模塊各輸出點的處理方式。選擇“保持前一個有效的值”，模塊將保持最后的輸出值；選擇“替換值”可以使各輸出點分別輸出“0”或“1”。3.3.2數(shù)字量輸出模塊的參數(shù)設(shè)置圖3.17數(shù)字量輸出模塊的參數(shù)設(shè)置3.3.3模擬量輸入模塊的參數(shù)設(shè)置

如圖3.18所示模擬量輸入模塊AI8/12位，選擇“輸入”選項卡，可以設(shè)置“診斷中斷”和“超出限制硬件中斷”選項。如果選擇“超出限制硬件中斷”，則窗口下面的硬件中斷觸發(fā)器“上限”和“下限”的通道0和通道1選項框?qū)⒂苫易兂砂咨?，可以設(shè)置其產(chǎn)生超限的上限和下限值，每