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第四节S7-300PLC组态与编程一、STEP7组态与编程软件简介1、STEP7的硬件接口要求方式1:使用PC/MPI适配器，实现计算机的RS232口与PLC的MPI口的连接。方式2:在计算机上配置专用通信接口卡，如CP5611等，接口卡上提供MPI/PROFIBUS-DP接口，从而实现计算机与PLC的连接。方式3:在PLC上配置以太网通信模块，如CP343等，通过以太网实现计算机与PLC之间的连接。2、STEP7的硬件组态与诊断功能1）硬件组态硬件组态包括系统组态、CPU参数设置及模块参数设置等。系统组态：从目录中选择硬件机架，并将所选模块分配给机架中希望的插槽。CPU的参数设置：可以设置CPU模块的多种属性。如启动特性、扫描监视时间等。模块的参数设置：可以对各模块的可调参数进行设置。2）系统诊断用于系统运行状态的监视可以提供CPU参数、状态及用户编写的程序在运行中出现故障的原因还可采用图形方式显示硬件配置、各模块的状态及模块故障等信息。3、STEP7的编程功能标准STEP7版软件支持梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）编程。专业版STEP7还包括顺序功能图（SFC）、连续功能图（CFC）等编程语言。STEP7还提供了符号表编辑器，用于变量的定义，以便于使用符号编程。在调试方面，STEP7提供了多种调试和监控功能，如设置断点、强制输入和输出，梯形图监控、变量表监控等。4、使用STEP7进行编程、调试的步骤连接通讯接口——创建应用项目（含CPU模块选择）——对PLC进行硬件组态————编译、下载硬件组态——（建立符号表）——编写应用程序——编译、下载程序——运行调试若使用网络配置形式，在硬件组态时，还需进行网络组态。二、硬件组态与参数设置1、项目的创建使用SIMATICManager（项目管理器）中的新项目向导(STEP7Wizart:NEWProject)来创建新项目。包括CPU模块型号选择、需要生成的逻辑块（至少要生成作为主程序的组织块OB1）、项目名称等。2、项目的分层结构在项目中，所有的组态数据及程序均在分层结构中以对象的形式保存。第一层为项目，第二层为站（Station），站是硬件组态的起点。项目MPI对象站对象硬件（Hardware）CPU连接（Connection）S7程序（S7Program）S7Program中包含：源文件（Soure）、块（Block）和符号表（Symbols）。用户编写的各种程序以块的形式存储在块对象内。“S7Program”文件夹是编写程序的起点。项目的分层结构2、硬件组态硬件组态的任务就是在STEP7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统，以便通过STEP7对实际系统进行管理（包括硬件设置、编程等）。硬件组态从“Hardware”进入，既对站的硬件进行组态。窗口为HWConfig主要步骤包括：生成机架——在机架上放置模块——模块参数设置——保存设置——下载设置到PLC。对于网络系统，还需要对以太网、PROFIBUS-DP或MPI等网络的结构和通信参数等进行组态，使用分布式IO时，还应将其连接到主站上。硬件组态窗口3、模块参数设置在各模块的属性窗口中对模块参数进行设置。1）CPU模块参数设置启动（Startup）选项卡：用于设置启动特性，S7-300只能执行暖启动。周期/时钟存储器（Cycle/ClockMemory）选项卡：用于设置扫描循环监视时间、通信处理占扫描周期的百分比和时钟存储字节。时钟存储字节的每一位对应一个时钟脉冲。位76543210周期(s)21.610.80.50.40.20.1诊断/时钟（Diagnostics/Clock）选项卡：用于设置诊断参数和实时时钟参数。保持存储器（RetentivityMemory）选项卡：用于设置从MB0、T0和C0开始的需要断电保持的存储器字节数、定时器和计数器的个数。其范围与CPU型号有关。保护（Protection）选项卡：用于设置3个保护级别，允许读写、只读和禁止读写。此外还可设置PLC是否可以运行在测试模式。时刻中断(Time-Of-DayInterrupts)选项卡:设置日期-时间中断参数。周期性中断（CyclicInterrupt）选项卡：设置循环中断选项。中断（Interrupts）选项卡：设置硬件中断、延迟中断、DPV1（PROFIBUS-DP）中断等。CPU模块参数设置窗口2）数字量输入模块参数设置Addresses（地址）选项卡：设置模块的起始字节地址Inputs（输入）选项卡：可设置是否允许产生硬件中断（HardwareInterrupt和诊断中断（DiagnosticsInterrupt）对于硬件中断还可选择上升/下降沿产生中断或上升和下降沿均产生中断。InputDelay（输入延迟），用于规定输入延迟时间。数字量输入模块参数设置窗口3）数字量输出模块参数设置Addresses（地址）选项卡：设置模块的起始字节地址Outputs（输出）选项卡：设置是否允许产生中断、CPU进入停止模式时输出点的处理方式。数字量输出模块参数设置窗口4）模拟量输入模块参数设置地址选项同前。Inputs选项中包括诊断中断和硬件中断允许设置、模块测量范围的选择，以及用于抑制干扰的积分时间（integrationtime）设置。模拟量输入模块参数设置窗口4）模拟量输出模块参数设置地址选项同前。Outputs选项中包括诊断中断和硬件中断允许设置、模块输出范围的选择，以及CPU进入停止状态时输出信号的处理发生的设置。模拟量输出模块参数设置窗口4、多机架系统组态S7-300系统中最多可再扩展3个机架，每个机架上最多可配置8个I/O模块。组态步骤：1）在硬件组态（HW-Config）窗口中加入IM360接口模块；2）加入第二个导轨（RACK-300中的Rail）3）在Rail中加入IM361接口模块4）加入I/O模块；4）设置各I/O模块。加入IM360接口模块加入第二个导轨加入IM361接口模块加入I/O模块设置各I/O模块5、PROFIBUS-DP网络组态PROFIBUS-DP是S7-300系统中较为常用的网络，可将具有PROFIBUS-DP接口的设备接入系统中。现以ET200M分布式I/O为例，介绍其配置方法。步骤：1）在硬件组态（HW-Config）窗口中加入PROFIBUS-DP主站系统；2）在主站系统上填加PROFIBUS-DP接口设备（IM153），并设置网络参数（分配地址，设置速率等）；3）在IM153框架内填加I/O模块；4）设置各I/O模块。加入PROFIBUS-DP主站系统设置DP参数填加PROFIBUS-DP接口设备(IM153)，并设置DP参数在IM153框架内填加I/O模块设置各I/O模块三、符号表与逻辑块1、符号表（Symbols）用于定义符号变量，这样在编程时可以使用相应的符号代替直接地址变量，以增强程序的可读性。符号变量使用符号表编辑器（SymbolEditor)生成或编辑。包括符号名称、对应的绝对地址、数据类型以及说明等。符号表编辑器窗口2、逻辑块（Blocks）逻辑块是用户编写的应用程序块的总称，包括组织块OB、功能块FB和功能FC。对于简单的应用，可将用户程序填写在OB1（循环组织块）中，且可采用梯形图、功能块图、语句表以及S7-GRAPH（SFC）编程。要填加逻辑块时，可通过SIMATIC管理器中的Insert菜单下的S7Block生成。编程窗口插入块四、S7-PLCSIM仿真软件1、S7-PLCSIM的主要功能仿真软件S7-PLCSIM集成在S7-STEP中，用于模拟PLC，可用于程序的开发和调试。1）可在计算机上对S7-300PLC的用户程序进行离线仿真与调试。2）可以模拟PLC的输入/输出存储区，通过窗口可改变输入变量状态，从而控制程序的运行，以及监视运行结果等。3)可监视定时、计数器。4)可模拟对位存储器、外设输入/输出、以及数据块的读写等。2、S7-PLCSIM的使用按实际系统要求生成项目并进行硬件组态，编写好用户程序。然后在SIMATIC管理器工具条中点击“Simulasionon/off”，启动仿真器。将组态及程序下载到仿真PLC中，然后运行。系统运行后，可使用各种监控功能监控运行状态及结果。启动仿真器仿真器窗口监控窗口五、S7-300的用户程序结构1、用户程序的基本结构包括程序块(或称为逻辑块)和数据块。程序块包括组织块OB、系统功能块SFB、系统功能SFC、功能块FB、功能FC等。OB由操作系统调用，其它块由OB调用。OB可调用SFB、FB、SFC、FC。FB、FC可调用SFB、FB、SFC、FC数据块为程序块提供相应的数据，包扩共享数据块和背景数据块。1）组织块OB启动组织块：如DB100（暖启动）循环处理组织块：如OB1（主程序循环）时间中断组织块：如OB10（日期时间中断，即在设置的日期和时间时启动），OB35（时间循环中断，即以设定的时间为周期启动）事件中断组织块：如OB20（延时中断，过程事件出现后延时一段时间再执行中断程序），OB40（硬件中断，快速响应过程事件）应注意：PLC支持的各种组织块的数量与CPU型号有关。2）系统功能块SFB系统提供的子程序，集成在CPU模块中，有背景数据块，背景数据块可在编译时自动生成。例如连续PID控制块SFB41（名称为CONT_C)。3）系统功能SFC系统提供的子程序，集成在CPU模块中，无背景数据块，以参数传递的形式交换数据。如设置和读取系统时钟的SFC0和SFC1等。SFB和SFC应视为系统软件的一部分，它们不占用用户程序存储空间。4）功能块FB用户编写的或STEP7库中提供的有背景数据块的子程序。调用时需指定背景数据块，用于以静态方式存储相关的变量。5）功能FC用户编写的或STEP7库中提供的无背景数据块的子程序。调用时必须带参数调用。对于STEP7库中提供的用户常用FB和FC软件包，用户在编程时可直接调用，系统在编译时会将相应的子程序调入，相当于用户编写的FB或FC，占用用户程序存储空间。2、线性化、模块化与结构化编程STEP7程序设计时可采用线性化编程、模块化编程和结构化编程。线性化编程：整个用户程序均填写在OB1中。采用循环扫描方式执行。模块化编程：程序被分为不同的逻辑块，每个块完成一定的任务。在组织块OB1中的程序来控制何时调用这些块。结构化编程：将复杂的自动化任务分解为能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序块（或称为逻辑块来表示，程序运行时的数据和变量存储在数据块中。某些块可用于实现相同或形式相似的功能。程序结构示意图OB1OB1FB1FB2FC1FC2DB1DB2OB1FB1FB2FC1DB1DB2DB3DB线性化编程模块化编程结构化编程DB43、功能块与功能的建立和调用1）功能块（FB）的建立在SIMATIC管理器中打开BLOCK文件夹，右键点击窗口，选择“Insert—NewObject—FunctionBlock”（插入功能块）。双击插入的功能块，进行功能块编程。先进行变量声明，其它程序在调用该功能块时，需指定背景数据块。而背景数据块是在编译调用程序时生成的（编写调用FB的程序时，系统会提示指定背景数据块）。然后编写该功能块的执行程序。功能块的建立功能块在管理器中的显示FB变量声明FB编程2）功能块（FB）的调用功能块建立后，在其它程序中可有条件调用和无条件调用。采用梯形图编程时，FB如同一条功能指令。调用时指明其输入、输出（即将实参赋值给形参）和背景数据块即可。如某些参数未指明，则使用背景数据块中的数据。功能块调用方法3）功能（FC）的建立如控制程序不需要保