系統(tǒng)功能概述

二、S7-200系列可編程控制器內(nèi)的元器件

        1、輸入繼電器 I

         輸入繼電器是PLC中專門用來接受外部敏感元件或開關(guān)元件發(fā)來的信號，它與PLC的輸入端子相連，可以提供許多（無限制）常開常閉觸點，供編程時使用（實際是調(diào)用該元件的狀態(tài)）

        輸入點的狀態(tài)，在每次掃描周期開始采樣，采樣的結(jié)果以“1”或“0”的方式寫入輸入映像寄存器，作為程序處理時輸入點狀態(tài)“通”或“斷”的根據(jù)。

        S7-200系列PLC的指令集還支持直接訪問實際I/O.使用立即輸入指令時,繞過輸入映像寄存器(PII)直接讀取輸入端子上的通、斷狀態(tài)，且不影響PII的狀態(tài)。

        編程時應(yīng)注意，輸入繼電器只能由外部信號所驅(qū)動，而不能在程序內(nèi)部用指令來驅(qū)動，其觸點也不能直接輸出來帶動負載。

        2、輸出繼電器Q

         PLC的輸出端子是PLC向外部負載發(fā)出控制命令的窗口。輸出繼電器的外部輸出觸點接到輸出端子，以控制外部負載。輸出繼電器的輸出方式有三種：繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。

        在每次掃描周期的*后，CPU才以批處理方式將輸出映像寄存器（PIQ）的內(nèi)容傳送到輸出端子去驅(qū)動外部負載。

        使用立即輸出指令時，除影響輸出映像寄存器相應(yīng)bit位的狀態(tài)外，還立即將其內(nèi)容傳送到實際輸出端子去驅(qū)動外部負載。

        輸出繼電器由程序執(zhí)行結(jié)果所激勵，它只有一對觸點輸出，直接帶動負載。這對觸點的狀態(tài)對應(yīng)于輸出刷新階段鎖存電路的輸出狀態(tài)。它還有無數(shù)對供編程使用的常開、常閉觸點。內(nèi)部使用的常開、常閉觸點對應(yīng)輸出映像寄存器中該元件的狀態(tài)（內(nèi)存中）

        3、變量寄存器 V

        S7-200系列PLC有較大容量的變量寄存器。用于模擬量控制、數(shù)據(jù)運算、設(shè)置參數(shù)等用途。變量寄存器可以bit為單位，也可按字節(jié)、字、雙字為單位使用。其數(shù)目取決于CPU的型號。

         4、輔助繼電器 M

          在邏輯運算中經(jīng)常需要一些中間繼電器，這些繼電器并不直接驅(qū)動外部負載，只起到中間狀態(tài)的暫存作用。

         5、特殊標志位 SM

         特殊標志位（SM）是用戶程序和系統(tǒng)程序之間的界面，為用戶提供一些特殊的控制功能及系統(tǒng)信息，用戶的一些特殊要求也通過SM通知系統(tǒng)。

        6、定時器 T

        PLC中的定時器的作用相當于時間繼電器。定時器的設(shè)定值由程序賦予。每個定時器有一個

三、系統(tǒng)開發(fā)條件

        要進行S7-200系統(tǒng)開發(fā)，需要一定的軟、硬件條件。必備的有：

        至少有一個S7-200CPU

         能夠安裝編程軟件的計算機

        編程計算機與CPU的通訊條件

       編程通訊方式

       PC/PII電纜(USB/PII電纜），連接PG/PC的USB端口和CPU通訊口。]

第二章 軟件知識

          軟件系統(tǒng)如同人的靈魂,可編程控制器的軟件是PLC所使用的各種程序集合。為了實現(xiàn)某一1控制功能，需要在一特定環(huán)境中使用語言編寫相應(yīng)指令來完成。本章主要介紹S7-200系列LC的編程語言、編程軟件及相關(guān)指令。

2.1     PLC編程語言

         PLC是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其只要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣百合掌握能力，通常PLC采用控制過程、面向問題的"自然語言”進行編程。S7-200系列PLC的編程語言非常豐富，有梯形圖、助記符、順序功能流程圖、功能塊圖等，用戶可選擇一種語言或混合多種語言，通過專用編程器或上位機編寫具有一定功能的指令。

2.1.1    梯形圖編程語言

          梯形圖LAD(Ladder   Programming)語言是在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。梯形圖的設(shè)計稱為編程。

        PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了“繼電器”這一名詞，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一個軟繼電器玉PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。

2.1.2   語句表

         助記符是指容易記憶的字符代表可編程控制器的某種操作功能，一條典型指令往往由助記符和操作數(shù)地址組成。語句表STL(Statement List )又稱助記符語言，它是通過指令助記符來完成控制要求的，類似于計算機的匯編語言。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖，寫出助記符語言程序，如下圖所示。

梯形圖

LD     I0.0 

O      Q0.0

AN     I0.1

=      Q0.0

助記符

2.1.3 順序功能圖

       順序功能圖SFC（Se Function   Chart )又稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計可編程控制器的順序控制程序的有力工具。順序功能圖主要由步、動作、啟動條件等部分組成，如下圖所示。

2.1.4 功能塊圖

        功能圖塊FBD（Function   Block Diagram )又稱邏輯盒指令，它是一種類似數(shù)字邏輯門電路的PLC圖形編程語言，用邏輯框圖來表示各種控制條件。控制邏輯常用“與”“或”“非”三種邏輯功能進行表達，每種功能都有一個算法。運算功能由方框圖內(nèi)的符號確定，方框圖的左邊為邏輯運算的輸入變量，右邊為輸出變量，沒有像梯形圖那樣的母線、觸電和線圈，如下圖所示。

功能塊圖

2.2   西門子S7-200 PLC編程與仿真軟件的使用

2.2.1 西門子STEP7-Micro/WIN 的安裝

      STEP7-Micro/WIN 電腦編程軟件可以從光盤上安裝或者從www.ad.siemens.com.cn

上下載！

       從STEP 7-Micro/WIN V3.2 從SP1起，支持完全漢化的工作環(huán)境。中英文環(huán)境設(shè)置方法如下：在菜單Tools(工具）→Option(選項）中選擇General( 常規(guī)）選項卡，可以設(shè)置語言環(huán)境，在Language中選擇“Chinese"后，將軟件改變?yōu)橹形沫h(huán)境。改變設(shè)置后，退出 STEP7-Micro/WIN 32, 啟動軟件后設(shè)置生效。

2.2.2   西門子 STEP7-Micro/WIN 的才窗口組件

2.2.3   西門子 STEP7-Micro/WIN 軟件編程

1、編程前的設(shè)置

(1)指令集和編輯器的設(shè)置

         S7-200PLC支持的助記符集有SIMATIC和國際兩種，編程模式有SIMATIC和IEC   1131-3兩種。SIMATIC是專門為S7-200PLC設(shè)計的，它可采用LAD、STL和FBD3種方式進行編程。

          單擊“工具”菜單欄，選擇：“選項”，在彈出的對話框中選擇"常規(guī)"選項卡，在此選項卡的對話框中設(shè)置默認編輯器： 梯形圖編輯器；編輯模式：SIMATIC ；助記符集：國際；語言：中文。點擊：確認。

（2)PLC類型檢查

          PLC和運行STEP-7Micro/WIN 的計算機連接后，在建立通信和編輯通信以前，應(yīng)根據(jù)PLC的類型進行范圍檢查，必須保證STEP-7Micro/WIN 中PLC類型選擇與實際PLC類型相符。

         單擊“PLC”菜單欄選擇“類型”，或在指令樹的項目分支中用鼠標右鍵單擊CPU并選擇“類型”，在彈出的對話框中選擇“讀取PLC”選項即可。

2、程序的編寫

（1）創(chuàng)建一個項目或打開一個已有的項目

（2）通信參數(shù)的設(shè)置與在線連接的建立

         將PPI電纜上標有PC的RS-232端連接到計算機的COM端口，標有PPI的RS-485端連接到CPU模塊的通信接口，擰緊連接器上的螺絲。用鼠標左鍵雙擊瀏覽條文件夾中的“設(shè)置PG/PC接口”圖標，在彈出的“Set PG/PC Interface”對話框中，中選擇“PC/PPI cable(PPI)”后單擊“Properties.......”按鈕，在彈出的對話框中設(shè)置編程軟件的通信參數(shù)。

         通信雙方的波特率應(yīng)相同，不能確認PLC接口的波特率時，可以在“通信”對話框中選擇“搜索所有波特率”。與PLC通信成功后，用鼠標左鍵雙擊指令樹文件夾“系統(tǒng)塊”中的“通信端口”圖標，可以修改PLC通信接口的參數(shù)。PLC默認的站地址是2，波特率為9600bit/s。用PPI電纜上的DIP開關(guān)設(shè)置PPI電纜的參數(shù)。用DIP開關(guān)設(shè)置的波特率應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率和系統(tǒng)塊中設(shè)置的PLC波特率一致。用鼠標左鍵雙擊瀏覽條文件夾“通信”對話框中“雙擊刷新”旁邊藍色箭頭組成的環(huán)形圖標，編軟軟件將會自動搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的S7-200，并用圖標顯示搜索到的S7-200，這樣計算機與PLC就實現(xiàn)了連接。

（3）梯形圖的輸入

（4）編寫符號表

            用鼠標左鍵雙擊瀏覽條文件夾中的“符號塊”圖標，寫入。建立符號表后，單擊菜單中“查看”→“符號表”→“將符號應(yīng)用于項目”對應(yīng)的梯形圖如下。

（5）編寫數(shù)據(jù)塊

          數(shù)據(jù)塊用于V寄存器（變量寄存器）進行初始數(shù)據(jù)賦值，數(shù)字量控制程序一般不需要數(shù)據(jù)塊。

（6)編程語言的轉(zhuǎn)換

        選擇“查看”菜單欄，單擊STL、FBD、LAD可進入相應(yīng)的編程環(huán)境。

（7）編譯程序

          單擊“PLC”→“編譯”（或全部編譯）或單擊工具條上的編譯按鈕。編譯的目的查錯，編譯后在屏幕下部輸出窗口顯示程序中語法錯誤的個數(shù)。用鼠標左鍵雙擊某一條錯誤，將會顯示程序編輯器中該錯誤所在的網(wǎng)絡(luò)。

（8）下載程序

          單擊“文件”→“下載”在彈出的“下載”對話框中可選擇是否選擇下載程序塊、數(shù)據(jù)塊和系統(tǒng)塊。設(shè)置好后，單擊向下按鈕，開始下載數(shù)據(jù)。注意，程序的下載應(yīng)在STOP模式下進行，下載時CPU可以自動切換到STOP模式。如果STEP7-Micro/WIN SP3中設(shè)置的型號與PLC型號不符，經(jīng)出現(xiàn)警號信息，應(yīng)修改CPU型號后再下載。

2.2.4 西門子 STEP7-Micro/WIN 的調(diào)試與監(jiān)控

         在運行 STEP7-Micro/WIN 編程設(shè)備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可調(diào)試并監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行。

1、工作模式的選擇

          PLC有“運行”和“停止”兩種不同的工作模式，工作模式不同，PLC調(diào)試的方法也不相同。單擊“PLC”→“RUN”或“STOP”可選擇不同的工作方式，在調(diào)試工作條也可選擇。

          如果使用 STEP7-Micro/WIN 控制PLC進入RUN（運行）模式，則必須保證 STEP7-Micro/WIN 和PLC只講已經(jīng)建立了通信，并且必須將PLC硬件模式開關(guān)設(shè)為TERM（終端）或RUN（運行）。將模式開關(guān)設(shè)為TERM（終端）不會改變PLC的操作模式，但卻允許 STEP7-Micro/WIN 改變PLC的操作模式。位于PLC前方的狀態(tài)LED表示當前的操作模式。當程序狀態(tài)監(jiān)控或狀態(tài)表監(jiān)控操作正在進行時，在STEP7-Micro/WIN 窗口右下方處附近的狀態(tài)欄會出現(xiàn)一個RUN/STOP(運行/停止）指示燈。

       （1）停止工作模式

          當PLC位于STOP（停止）模式時，，可以編輯和創(chuàng)建程序，PLC處于半空閑狀態(tài)；停止用于程序的執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用于中斷條件被禁用。操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC（采集PLC RAM和I/O狀態(tài)），將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給 STEP7-Micro/WIN ，并執(zhí)行所有的“強制”和“取消”命令。當PLC位于停止模式時，可以執(zhí)行如下操作。

         ㈠使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)參看操作數(shù)的當前值（由于程序未執(zhí)行，相當于執(zhí)行“單次讀取”命令）

        ㈡可以使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)監(jiān)控強制數(shù)據(jù)；使用狀態(tài)表寫入數(shù)值。

         ㈢寫入和強制輸出。

         ㈣執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)表或項目狀態(tài)查看結(jié)果。

（2）運行工作模式

         當PLC位于RUN(運行）模式時，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能。可以在狀態(tài)表中寫入或強制數(shù)據(jù)，也可使用LAD或FBD程序編輯器強制數(shù)據(jù)，方法與STOP模式中強制數(shù)據(jù)相同。還可以執(zhí)行以下操作。

         ㈠使用狀態(tài)表采集不斷變化的PLC數(shù)據(jù)的連續(xù)更新信息。

          ㈡ 使用程序狀態(tài)監(jiān)控采集不斷變化的PLC數(shù)據(jù)的連續(xù)更新信息。

          ㈢使用"RUN運行模式中的程序編輯“功能編輯程序，并將改動下載至PLC。

2、程序狀態(tài)顯示

          當程序下載至PLC后，可以用“程序狀態(tài)監(jiān)控”功能執(zhí)行或測試程序網(wǎng)絡(luò)。

         （1）設(shè)置程序編輯器窗口

          使用以下一種方法，可以設(shè)置程序編輯器窗口，顯示測試的程序部分和網(wǎng)絡(luò)。

          用鼠標左鍵單擊瀏覽條的“程序塊”按鈕，則會打開主程序（OB1)POU；也可以使用鼠標左鍵單擊子程序或中斷程序標記，打開一個不同的POU。

           （2）啟動程序狀態(tài)監(jiān)控

             程序編輯器視圖正確設(shè)置后，必須啟動程序狀態(tài)，才能開始PLC狀態(tài)數(shù)據(jù)通信。通常PLC應(yīng)當位于運行模式，監(jiān)控改動PLC數(shù)據(jù)值的影響。

            用鼠標左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕或單擊菜單欄“調(diào)試”→“程序狀態(tài)監(jiān)控”在程序編輯器窗口中顯示PLC各元件的狀態(tài)。在進入“程序狀態(tài)”的梯形圖中，用彩色塊表示操作數(shù)的線圈得電或觸點閉合狀態(tài)。

         對于LAD和FBD程序狀態(tài)監(jiān)控，可以單擊菜單欄“工具”→“選項”中的程序編輯器標簽，以調(diào)整圖形和字體的大小。

         （3）用程序狀態(tài)監(jiān)控模式過程條件（讀取、強制、取消強制和全部取消強制）

          用鼠標左鍵單擊“程序狀態(tài)監(jiān)控”按鈕或單擊菜單欄“調(diào)試”→“程序狀態(tài)監(jiān)控”，開始監(jiān)控數(shù)據(jù)狀態(tài)，并啟動調(diào)試工作。通過在程序狀態(tài)中從程序編輯器向操作數(shù)寫入或強制新數(shù)值的方法，可以模擬過程條件。      

         （4）強制圖標的含義

3、程序狀態(tài)監(jiān)視

         利用3種程序編輯器（LAD，STL、FBD)都可在PLC運行時，監(jiān)視程序?qū)Ω髟膱?zhí)行結(jié)果，并監(jiān)視操作數(shù)的數(shù)值。