PLC-技術(shù)培訓(xùn)班-(第2講修改稿)STEP-7編程軟件

SIEMENS公司S7PLC標(biāo)準(zhǔn)工具軟件

STEP7介紹10/7/20231S7PLC的STEP7編程軟件介紹

這一講通過以西門子公司的STEP7編程語言為例，來介紹實(shí)際PLC應(yīng)用的編程語言，在第4講中將介紹PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn)，即IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。STEP7編程軟件是用來對(duì)西門子公司的系列PLC產(chǎn)品，包括S7300系列、S7400系列、M7系列以及基于PC的PLC等產(chǎn)品，進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)視的軟件。為了組態(tài)PLC硬件配置或開始編寫S7用戶程序，首先必須在PC計(jì)算機(jī)中安裝STEP7軟件(如果使用的是編程器，則STEP7軟件已經(jīng)預(yù)裝在編程器內(nèi))。在STEP7CD光盤的Readme.wri

文件中，有關(guān)于安裝STEP7對(duì)PC計(jì)算機(jī)的軟件和硬件配置要求。

將STEP7的

CD

光盤插入PC機(jī)的光驅(qū)中，安裝程序能自動(dòng)執(zhí)行，按照屏幕上的提示操作，可一步一步完成STEP7軟件的安裝。完成STEP7的安裝后，要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，在PC的Windows桌面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)

SIMATICManager的小圖標(biāo)

。

10/7/20232應(yīng)用STEP7軟件，能在一個(gè)“項(xiàng)目”(project)內(nèi)建立起S7用戶程序。可編程序控制器是由電源模板、CPU以及輸入/輸出模板(I/O模板)組成?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)通過S7程序，監(jiān)視和控制被控對(duì)象。在S7程序內(nèi)通過地址，對(duì)I/O模板進(jìn)行尋址。圖3.1所示為PLC控制被控對(duì)象的過程，圖3.2所示為STEP-7軟件的應(yīng)用過程。S7PLC和STEP7編程軟件應(yīng)用示意圖10/7/20233S7PLC和STEP7編程軟件應(yīng)用示意圖10/7/20234應(yīng)用STEP7的基本步驟10/7/20235有兩個(gè)選擇項(xiàng)，如果要解決的自動(dòng)化任務(wù)比較復(fù)雜，編寫的程序量比較大，涉及的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)多，建議采用選擇項(xiàng)1，即先對(duì)PLC的硬件進(jìn)行組態(tài)，然后編寫用戶程序，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是通過STEP7對(duì)所有輸入、輸出點(diǎn)的絕對(duì)地址先進(jìn)行了定義和分配，在以后的程序編寫過程中就不會(huì)混淆，另外，在組態(tài)過程中還可以改變模板的參數(shù)和屬性，例如，對(duì)模擬量輸入模板，在組態(tài)過程中，可以確定它是電壓輸入信號(hào)（0-10V，＋/-10V）還是電流輸入信號(hào)（4-20mA），對(duì)一個(gè)多CPU項(xiàng)目，在組態(tài)過程中，可以確定各個(gè)CPU的MPI地址。對(duì)于比較簡單的項(xiàng)目，涉及的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)不多，也可以采用選擇項(xiàng)2的步驟。應(yīng)用STEP7軟件于PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化任務(wù)的過程10/7/20236啟動(dòng)STEP7時(shí)將激活SIMATICmanager(SIMATIC管理器)的中央窗口。一般默認(rèn)設(shè)置是啟動(dòng)STEP7Wizard(STEP7向?qū)?，在“向?qū)А睅椭陆⒁粋€(gè)STEP7項(xiàng)目，STEP7項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)按一定的次序安排數(shù)據(jù)和程序并被保存。項(xiàng)目內(nèi)的數(shù)據(jù)是以對(duì)象的形式按分層結(jié)構(gòu)保存。SIMATIC站和CPU包含硬件的組態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)。S7程序是由所有的方塊組成，這些方塊包含控制對(duì)象的程序。下面介紹SIMATIC管理器的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)。啟動(dòng)SIMATIC管理器(SIMATICManager)10/7/20237STEP7編程語言的主窗口界面打開“項(xiàng)目”窗口，左邊頁面顯示項(xiàng)目結(jié)構(gòu),右邊頁面顯示左邊頁面所選文件夾中的對(duì)象和其他文件夾圖所示。

10/7/20238SIMATIC管理器窗口的菜單項(xiàng)：打開SIMATIC管理器的窗口能見到以下菜單項(xiàng)：File打開、組織和打印“項(xiàng)目”(project)。Edit復(fù)制、粘貼、刪除、全選、對(duì)象屬性等。Insert插入程序單元。PLC下載程序和監(jiān)視硬件。View選擇“在線/離線”和編程語言。Options用戶定義。Window設(shè)置窗口顯示。Help幫助信息。10/7/20239建立一個(gè)項(xiàng)目和SIMATIC站后，就可以對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)了。下面介紹S7PLC中央機(jī)架模板的組態(tài)過程。打開“項(xiàng)目”中的“站”，在窗口的右邊頁面出現(xiàn)“硬件”圖標(biāo)和所建項(xiàng)目中選擇的CPU圖標(biāo)，如下面的圖所示。雙擊“硬件”圖標(biāo),“硬件”組態(tài)窗口自動(dòng)打開，在組態(tài)窗口的右邊面會(huì)顯示硬件組態(tài)單元庫目錄菜單。應(yīng)用STEP7對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)10/7/202310選擇目錄菜單中的某一項(xiàng)，例如SIMATIC300，在其下拉菜單中再選擇RACK-300，雙擊RACK-300下面的圖標(biāo)，這時(shí)在窗口左邊頁面上就會(huì)出現(xiàn)0(UL)機(jī)架帶槽位的rack表。為了在0(UL)的1號(hào)槽位上放置PS307電源模板，導(dǎo)航目錄菜單，找到PS3075A(6ES7307-1EA00-0AA0)，用鼠標(biāo)拖至0(UL)機(jī)架的1號(hào)槽位上。為了在0(UL)的2號(hào)槽位上放置CPU模板，導(dǎo)航目錄菜單，打開CPU-300項(xiàng)，在其下拉菜單中找到CPU314C-2DP(6ES7314-6CF01-0AB0)，用鼠標(biāo)將其拖至0(UL)機(jī)架上的2號(hào)槽位，由于CPU314C-2DP占用2個(gè)槽位，從第4個(gè)槽位開始，可以組態(tài)配置其他的I/O模板。

應(yīng)用STEP7對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)10/7/202311用同樣的方法，在4號(hào)槽位上配置了32點(diǎn)的直流輸入模板（6ES7312-1BL00-0AA0），在5號(hào)槽位上配置了32點(diǎn)的直流輸出模板（6ES7322-1BLL00-0AA0）。下面的圖表示了用上面的方法組態(tài)完成后的STEP7硬件組態(tài)界面，從圖上還能看到所選模板的訂貨號(hào)，I/O模板組態(tài)定義的絕對(duì)地址以及分配給CPU模板的MPI地址。以上完成了硬件中央機(jī)架的模板組態(tài)。應(yīng)用STEP7對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)10/7/202312STEP7主窗口右邊頁面上的硬件組態(tài)圖標(biāo)

10/7/202313STEP7

硬件組態(tài)界面

10/7/202314S7PLC分布式I/O模板的組態(tài)

10/7/202315S7PLC分布式I/O模板的組態(tài)在常用配置的自動(dòng)化系統(tǒng)中，中央可編程控制器的I/O模板與傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間需要大量的連接電纜，這不僅增加了安裝的工作量，也增加了安裝費(fèi)用和發(fā)生故障的機(jī)率。應(yīng)用分布式I/O，將I/O模板就近放置于傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)附近，在可編程控制器和I/O模板及現(xiàn)場(chǎng)器件之間用現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP連接，就可克服中央I/O模板的上述缺點(diǎn)。10/7/202316S7PLC分布式I/O模板的組態(tài)分布式I/O模板的硬件組態(tài)與中央機(jī)架模板的硬件組態(tài)類似，從導(dǎo)航窗口右邊頁面的目錄菜單，選擇分布式I/O模板單元，對(duì)它們進(jìn)行硬件組態(tài)和屬性定義。下圖表示了S7PLC的分布式I/O結(jié)構(gòu)舉例和通過Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。下面用圖解說明，怎樣建立一個(gè)新的項(xiàng)目來組態(tài)分布式I/O系統(tǒng)。10/7/202317建立一個(gè)新的項(xiàng)目來組態(tài)

分布式

I/O系統(tǒng)10/7/202318

建立一個(gè)新的項(xiàng)目來組態(tài)分布式I/O系統(tǒng)

10/7/202319

組態(tài)建立一個(gè)站

10/7/202320組態(tài)建立一個(gè)站10/7/202321組態(tài)DP主站和分布式I/O上面用圖解說明怎樣組態(tài)一個(gè)可以配置分布式I/O的站，到目前為止，所描述的步驟和中央機(jī)架的組態(tài)步驟是類似的，得到的組態(tài)界面也類似。下面一些圖的畫面進(jìn)一步說明，怎樣將分布式I/O單元，組態(tài)到上述已經(jīng)建立起來的站中，并設(shè)置或修改他們的屬性參數(shù)。10/7/202322組態(tài)DP主站和分布式I/O10/7/202323組態(tài)DP主站和分布式I/O10/7/202324組態(tài)分布式I/OET200M10/7/202325組態(tài)分布式I/OET200M10/7/202326組態(tài)分布式I/OET200M前面用圖解方法，說明怎樣在主站上組態(tài)一個(gè)分布式I/O的從站，這種從站是模塊化結(jié)構(gòu)的，從站是由Profibus-DP通信模板IM153-2和若干塊標(biāo)準(zhǔn)的I/O模板(例如，圖上的DI32xDC24V)組成。10/7/202327在組態(tài)過程中改變節(jié)點(diǎn)和I/O的地址10/7/202328在組態(tài)過程中改變節(jié)點(diǎn)和I/O的地址10/7/202329在組態(tài)過程中改變節(jié)點(diǎn)和I/O的地址

如果用戶有需要改變已經(jīng)組態(tài)完成的I/O模板的地址，上面的圖解說明了這一改變的過程和步驟。10/7/202330應(yīng)用符號(hào)地址編程在對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)，事先定義其輸入和輸出的絕對(duì)地址。因?yàn)?，這些地址是直接指定，亦即絕對(duì)地址。也可以選擇用任意符號(hào)名來替代絕對(duì)地址。

為了應(yīng)用符號(hào)地址進(jìn)行編程，需要建立一個(gè)符號(hào)表，對(duì)在以后的程序中將要用到的所有絕對(duì)地址，在符號(hào)表中給他們每一個(gè)分配一個(gè)符號(hào)名，同時(shí)定義它們的數(shù)據(jù)類型。例如，對(duì)于輸入I1.2，其符號(hào)名為PE_Failure，表示汽油發(fā)動(dòng)機(jī)有故障。這一符號(hào)名，適用于整個(gè)程序，因此，稱為全局變量。使用符號(hào)地址進(jìn)行編程，使得所編的S7程序，可讀性強(qiáng)。10/7/202331PLC及其輸入/輸出的絕對(duì)地址

10/7/202332

建立編程用的符號(hào)地址表10/7/202333建立編程用的符號(hào)地址表10/7/202334在STEP7程序中建立符號(hào)地址表舉例

10/7/202335在STEP7程序中建立符號(hào)地址表舉例

在完成對(duì)PLC進(jìn)行硬件組態(tài)之后，開始編寫用戶程序之前，需要做的一件工作是建立編程用的符號(hào)地址表。前面用圖解的方式，說明建立符號(hào)地址表的步驟，上圖是為項(xiàng)目GettingStarted所編寫的符號(hào)地址表。一般而言，每一個(gè)S7程序只建立一個(gè)符號(hào)地址表，這與在編程中使用哪一種編程語言進(jìn)行編程無關(guān)系。所有可以打印的字母（例如特殊字母、空格），在符號(hào)表中都允許使用。在符號(hào)表中會(huì)自動(dòng)加入的數(shù)據(jù)類型，取決于由CPU所處理的信號(hào)類型。下表給出在STEP7中使用的各種數(shù)據(jù)類型。10/7/202336在S7程序中使用的數(shù)據(jù)類型10/7/202337在組織方塊OB1中建立程序

根據(jù)所選擇使用的編程語言，右面分別介紹用梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）來編寫OB1程序。10/7/202338在組織方塊OB1中建立程序

在STEP7中，OB1是由CPU執(zhí)行的主循環(huán)程序，CPU一行一行地讀并且執(zhí)行程序命令，當(dāng)CPU返回到第一程序行時(shí)，它就精確地完成了一個(gè)循環(huán)周期。此過程所需要的時(shí)間就是掃描周期時(shí)間。在用STEP7建立S7程序時(shí)，可以選擇3種標(biāo)準(zhǔn)編程語言中的一種，即梯形圖邏輯語言LAD、語句表STL或者功能塊圖FBD。10/7/202339在組織方塊OB1中建立程序

梯形圖邏輯LAD適合于熟悉繼電器邏輯的電氣工程師，語句表STL適合于熟悉計(jì)算機(jī)編程語言的工程師，功能塊圖FBD對(duì)習(xí)慣于使用邏輯圖設(shè)計(jì)的工程師更為合適。前面的圖是分別使用這3種編程語言的示例。為了打開OB1方塊，在工具條上單擊打開圖標(biāo)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇項(xiàng)目GettingStarted，單擊OK確認(rèn)。為了選擇用某一種編程語言來對(duì)OB1進(jìn)行編程，單擊打開對(duì)話框中的Browse按鈕，在出現(xiàn)的路徑菜單（SIEMENS>STEP7>EXAMPLES）中，選擇打開以下的項(xiàng)目樣板：10/7/202340在組織方塊OB1中建立程序

Zen01_01_STEP7_STL_1-9，Zen01_03_STEP7_FBD_1-9或者Zen01_05_STEP7_LAD_1-9在圖3.16的中間部分，顯示了這3個(gè)樣板項(xiàng)目。對(duì)選中的樣板，例如Zen01_05_STEP7_LAD_1-9，采用導(dǎo)航的方法，一直到出現(xiàn)符號(hào)表Symbols，用“拖拉”的方法，將符號(hào)表復(fù)制到項(xiàng)目GettingStarted的S7程序文件夾中，然后關(guān)閉項(xiàng)目Zen01_05_STEP7_LAD_1-9的窗口。用“拖拉”方法是指，用鼠標(biāo)選中目標(biāo)并按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)目標(biāo)到所選擇的位置，釋放鼠標(biāo)左鍵，完成復(fù)制。10/7/202341

選擇打開以下的項(xiàng)目樣板：10/7/202342

復(fù)制符號(hào)地址表和打開OB1程序組織方塊10/7/202343S7程序的編程窗口（以梯形圖邏輯的編程為例）在GettingStarted項(xiàng)目的右邊窗口，雙擊OB1，從而打開了用LDA（或STL/FBD）來編寫OB1程序的編程窗口。圖3.17表示這一窗口的各個(gè)部分。

10/7/202344用梯形圖邏輯編寫一個(gè)串聯(lián)電路程序示例10/7/202345用梯形圖邏輯編寫一個(gè)串聯(lián)電路程序示例10/7/202346用梯形圖邏輯編寫一個(gè)串聯(lián)電路程序示例10/7/202347用梯形圖邏輯編寫一個(gè)并聯(lián)電路程序示例

10/7/202348用梯形圖邏輯編寫一個(gè)并聯(lián)電路程序示例

10/7/202349

用梯形圖邏輯編寫SR單元（存儲(chǔ)置位、復(fù)位）程序示例

前面用圖解的方法示例說明，怎樣用梯形圖邏輯語言來編寫一個(gè)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的程序。右圖進(jìn)一步說明怎樣編寫一個(gè)存儲(chǔ)置位、復(fù)位電路。

10/7/202350

用梯形圖邏輯編寫SR單元（存儲(chǔ)置位、復(fù)位）程序示例10/7/202351梯形圖邏輯編程中的絕對(duì)地址和符號(hào)地址前面分別表示用梯形圖邏輯編程語言LAD編寫的串聯(lián)電路、并聯(lián)電路和SR觸發(fā)器的程序網(wǎng)絡(luò)段。下面將用語句表語言STL和功能塊圖語言FBD來編寫同樣的電路程序。10/7/202352用語句表語言完成“與”（AND）指令語句程序示例10/7/202353用語句表語言完成“與”（AND）指令語句程序示例10/7/202354用語句表語言編寫“或”指令和“存儲(chǔ)置位/復(fù)位”指令程序示例10/7/202355用語句表語言編寫“或”指令和“存儲(chǔ)置位/復(fù)位”指令程序示例10/7/202356用語句表語言編寫“或”指令和“存儲(chǔ)置位/復(fù)位”指令程序示例在用語句表語言編程的過程中，如果出現(xiàn)紅色符號(hào)，這表明在已經(jīng)建立的符號(hào)表中沒有該符號(hào)，或者存在語法錯(cuò)誤。在編程過程中，也可以直接從符號(hào)表中插入符號(hào)名。單擊??.?符號(hào)，然后單擊菜單命令I(lǐng)nsert→Symbol，通過下拉表的滾動(dòng)條，找到相應(yīng)的符號(hào)名，選擇這一符號(hào)名，即可自動(dòng)地替代??.?地址。在前面的圖中，網(wǎng)絡(luò)段1的說明是：當(dāng)兩個(gè)輸入點(diǎn)“Key_1”和“Key_2”都激活時(shí)（即，都是信號(hào)狀態(tài)“1”＝24V），則“Green_Light”激活