系統功能概述

二、S7-200系列可編程控制器內的元器件

        1、輸入繼電器 I

         輸入繼電器是PLC中專(zhuān)門(mén)用來(lái)接受外部敏感元件或開(kāi)關(guān)元件發(fā)來(lái)的信號，它與PLC的輸入端子相連，可以提供許多（無(wú)限制）常開(kāi)常閉觸點(diǎn)，供編程時(shí)使用（實(shí)際是調用該元件的狀態(tài)）

        輸入點(diǎn)的狀態(tài)，在每次掃描周期開(kāi)始采樣，采樣的結果以“1”或“0”的方式寫(xiě)入輸入映像寄存器，作為程序處理時(shí)輸入點(diǎn)狀態(tài)“通”或“斷”的根據。

        S7-200系列PLC的指令集還支持直接訪(fǎng)問(wèn)實(shí)際I/O.使用立即輸入指令時(shí),繞過(guò)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(shí)應注意，輸入繼電器只能由外部信號所驅動(dòng)，而不能在程序內部用指令來(lái)驅動(dòng)，其觸點(diǎn)也不能直接輸出來(lái)帶動(dòng)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(diǎn)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）的內容傳送到輸出端子去驅動(dòng)外部負載。

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

        輸出繼電器由程序執行結果所激勵，它只有一對觸點(diǎn)輸出，直接帶動(dòng)負載。這對觸點(diǎn)的狀態(tài)對應于輸出刷新階段鎖存電路的輸出狀態(tài)。它還有無(wú)數對供編程使用的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)。內部使用的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)對應輸出映像寄存器中該元件的狀態(tài)（內存中）

        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、數據運算、設置參數等用途。變量寄存器可以bit為單位，也可按字節、字、雙字為單位使用。其數目取決于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動(dòng)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(hù)程序和系統程序之間的界面，為用戶(hù)提供一些特殊的控制功能及系統信息，用戶(hù)的一些特殊要求也通過(guò)SM通知系統。

        6、定時(shí)器 T

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

三、系統開(kāi)發(fā)條件

        要進(jìn)行S7-200系統開(kāi)發(fā)，需要一定的軟、硬件條件。必備的有：

        至少有一個(gè)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(shí)現某一1控制功能，需要在一特定環(huán)境中使用語(yǔ)言編寫(xiě)相應指令來(lái)完成。本章主要介紹S7-200系列LC的編程語(yǔ)言、編程軟件及相關(guān)指令。

2.1     PLC編程語(yǔ)言

         PLC是專(zhuān)為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，其只要使用者是工廠(chǎng)廣大電氣技術(shù)人員，為了適應他們的傳統習慣百合掌握能力，通常PLC采用控制過(guò)程、面向問(wèn)題的"自然語(yǔ)言”進(jìn)行編程。S7-200系列PLC的編程語(yǔ)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(hù)可選擇一種語(yǔ)言或混合多種語(yǔ)言，通過(guò)專(zhuān)用編程器或上位機編寫(xiě)具有一定功能的指令。

2.1.1    梯形圖編程語(yǔ)言

          梯形圖LAD(Ladder   Programming)語(yǔ)言是在繼電器-接觸器控制系統原理圖的基礎上演變而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言。梯形圖的設計稱(chēng)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、內部輔助繼電器等，它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一個(gè)軟繼電器玉PLC存儲器中映像寄存器的一個(gè)存儲單元相對應。

2.1.2   語(yǔ)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地址組成。語(yǔ)句表STL(Statement List )又稱(chēng)助記符語(yǔ)言，它是通過(guò)指令助記符來(lái)完成控制要求的，類(lèi)似于計算機的匯編語(yǔ)言。用戶(hù)可以直觀(guān)地根據梯形圖，寫(xiě)出助記符語(yǔ)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(chēng)狀態(tài)轉移圖，它是描述控制系統的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設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(dòng)作、啟動(dòng)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(chēng)邏輯盒指令，它是一種類(lèi)似數字邏輯門(mén)電路的PLC圖形編程語(yǔ)言，用邏輯框圖來(lái)表示各種控制條件?？刂七壿嫵Ｓ谩芭c”“或”“非”三種邏輯功能進(jìn)行表達，每種功能都有一個(gè)算法。運算功能由方框圖內的符號確定，方框圖的左邊為邏輯運算的輸入變量，右邊為輸出變量，沒(méi)有像梯形圖那樣的母線(xiàn)、觸電和線(xiàn)圈，如下圖所示。

功能塊圖

2.2   西門(mén)子S7-200 PLC編程與仿真軟件的使用

2.2.1 西門(mén)子STEP7-Micro/WIN 的安裝

      STEP7-Micro/WIN 電腦編程軟件可以從光盤(pán)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)境設置方法如下：在菜單Tools(工具）→Option(選項）中選擇General( 常規）選項卡，可以設置語(yǔ)言環(huán)境，在Language中選擇“Chinese"后，將軟件改變?yōu)橹形沫h(huán)境。改變設置后，退出 STEP7-Micro/WIN 32, 啟動(dòng)軟件后設置生效。

2.2.2   西門(mén)子 STEP7-Micro/WIN 的才窗口組件

2.2.3   西門(mén)子 STEP7-Micro/WIN 軟件編程

1、編程前的設置

(1)指令集和編輯器的設置

         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(zhuān)門(mén)為S7-200PLC設計的，它可采用LAD、STL和FBD3種方式進(jìn)行編程。

          單擊“工具”菜單欄，選擇：“選項”，在彈出的對話(huà)框中選擇"常規"選項卡，在此選項卡的對話(huà)框中設置默認編輯器： 梯形圖編輯器；編輯模式：SIMATIC ；助記符集：國際；語(yǔ)言：中文。點(diǎn)擊：確認。

（2)PLC類(lèi)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，應根據PLC的類(lèi)型進(jìn)行范圍檢查，必須保證STEP-7Micro/WIN 中PLC類(lèi)型選擇與實(shí)際PLC類(lèi)型相符。

         單擊“PLC”菜單欄選擇“類(lèi)型”，或在指令樹(shù)的項目分支中用鼠標右鍵單擊CPU并選擇“類(lèi)型”，在彈出的對話(huà)框中選擇“讀取PLC”選項即可。

2、程序的編寫(xiě)

（1）創(chuàng )建一個(gè)項目或打開(kāi)一個(gè)已有的項目

（2）通信參數的設置與在線(xiàn)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“設置PG/PC接口”圖標，在彈出的“Set PG/PC Interface”對話(huà)框中，中選擇“PC/PPI cable(PPI)”后單擊“Properties.......”按鈕，在彈出的對話(huà)框中設置編程軟件的通信參數。

         通信雙方的波特率應相同，不能確認PLC接口的波特率時(shí)，可以在“通信”對話(huà)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(shù)文件夾“系統塊”中的“通信端口”圖標，可以修改PLC通信接口的參數。PLC默認的站地址是2，波特率為9600bit/s。用PPI電纜上的DIP開(kāi)關(guān)設置PPI電纜的參數。用DIP開(kāi)關(guān)設置的波特率應與編程軟件中設置的波特率和系統塊中設置的PLC波特率一致。用鼠標左鍵雙擊瀏覽條文件夾“通信”對話(huà)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(huì )自動(dòng)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(shí)現了連接。

（3）梯形圖的輸入

（4）編寫(xiě)符號表

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

（5）編寫(xiě)數據塊

          數據塊用于V寄存器（變量寄存器）進(jìn)行初始數據賦值，數字量控制程序一般不需要數據塊。

（6)編程語(yǔ)言的轉換

        選擇“查看”菜單欄，單擊STL、FBD、LAD可進(jìn)入相應的編程環(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(yǔ)法錯誤的個(gè)數。用鼠標左鍵雙擊某一條錯誤，將會(huì )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(huà)框中可選擇是否選擇下載程序塊、數據塊和系統塊。設置好后，單擊向下按鈕，開(kāi)始下載數據。注意，程序的下載應在STOP模式下進(jìn)行，下載時(shí)CPU可以自動(dòng)切換到STOP模式。如果STEP7-Micro/WIN SP3中設置的型號與PLC型號不符，經(jīng)出現警號信息，應修改CPU型號后再下載。

2.2.4 西門(mén)子 STEP7-Micro/WIN 的調試與監控

         在運行 STEP7-Micro/WIN 編程設備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可調試并監視用戶(hù)程序的執行。

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，在調試工作條也可選擇。

          如果使用 STEP7-Micro/WIN 控制PLC進(jìn)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(kāi)關(guān)設為T(mén)ERM（終端）或RUN（運行）。將模式開(kāi)關(guān)設為T(mén)ERM（終端）不會(huì )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)監控或狀態(tài)表監控操作正在進(jìn)行時(shí)，在STEP7-Micro/WIN 窗口右下方處附近的狀態(tài)欄會(huì )出現一個(gè)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(shí)，，可以編輯和創(chuàng )建程序，PLC處于半空閑狀態(tài)；停止用于程序的執行；執行輸入更新；用于中斷條件被禁用。操作系統繼續監控PLC（采集PLC RAM和I/O狀態(tài)），將狀態(tài)數據傳遞給 STEP7-Micro/WIN ，并執行所有的“強制”和“取消”命令。當PLC位于停止模式時(shí)，可以執行如下操作。

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

        ㈡可以使用狀態(tài)表或程序狀態(tài)監控強制數據；使用狀態(tài)表寫(xiě)入數值。

         ㈢寫(xiě)入和強制輸出。

         ㈣執行有限次掃描，并通過(guò)狀態(tài)表或項目狀態(tài)查看結果。

（2）運行工作模式

         當PLC位于RUN(運行）模式時(shí)，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)表中寫(xiě)入或強制數據，也可使用LAD或FBD程序編輯器強制數據，方法與STOP模式中強制數據相同。還可以執行以下操作。

         ㈠使用狀態(tài)表采集不斷變化的PLC數據的連續更新信息。

          ㈡ 使用程序狀態(tài)監控采集不斷變化的PLC數據的連續更新信息。

          ㈢使用"RUN運行模式中的程序編輯“功能編輯程序，并將改動(dòng)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)監控”功能執行或測試程序網(wǎng)絡(luò )。

         （1）設置程序編輯器窗口

          使用以下一種方法，可以設置程序編輯器窗口，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(huì )打開(kāi)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(kāi)一個(gè)不同的POU。

           （2）啟動(dòng)程序狀態(tài)監控

             程序編輯器視圖正確設置后，必須啟動(dòng)程序狀態(tài)，才能開(kāi)始PLC狀態(tài)數據通信。通常PLC應當位于運行模式，監控改動(dòng)PLC數據值的影響。

            用鼠標左鍵單擊“程序狀態(tài)監控”按鈕或單擊菜單欄“調試”→“程序狀態(tài)監控”在程序編輯器窗口中顯示PLC各元件的狀態(tài)。在進(jìn)入“程序狀態(tài)”的梯形圖中，用彩色塊表示操作數的線(xiàn)圈得電或觸點(diǎn)閉合狀態(tài)。

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

         （3）用程序狀態(tài)監控模式過(guò)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)監控”按鈕或單擊菜單欄“調試”→“程序狀態(tài)監控”，開(kāi)始監控數據狀態(tài)，并啟動(dòng)調試工作。通過(guò)在程序狀態(tài)中從程序編輯器向操作數寫(xiě)入或強制新數值的方法，可以模擬過(guò)程條件。      

         （4）強制圖標的含義

3、程序狀態(tài)監視

         利用3種程序編輯器（LAD，STL、FBD)都可在PLC運行時(shí)，監視程序對各元件的執行結果，并監視操作數的數值。