可编程序控制器原理及应用 吉顺平第03章

第3章 PLC的组态技术与组态软件,2,2019/5/18,组态的概念 组态软件的使用 /PC的概念,本章讲述的主要内容,3,2019/5/18,3.1 PLC的组态技术 3.2 S7-200 PLC的组态软件 3.3 S7-300/400 PLC的组态软件 3.4 PG/PC接口的设置,本章讲述的主要内容,4,2019/5/18,在现代工业控制中，我们经常需要使用组态软件进行项目的组态。“组态”一词来源于英文词汇“configuration”。简单地讲，组态就是用组态软件中提供的工具、方法，完成工程中某一具体任务的设定和配置。 PLC是工业控制器，其控制作用就是根据输入信号，决定输出信号。这个过程就是控制的过程。控制器的控制作用是由PLC内部的用户程序和组态参数决定的，组态参数和用户程序是由用户定义的。,3.1.1 组态的概念,5,2019/5/18,用户确定组态参数和用户程序的工作是在上位机（编程计算机）里完成的。通过组态软件，完成组态参数的设置和用户程序的编写。PLC中用户程序的编写可以使用图形化的语言，编程的过程形象而简便，类似于功能块的组装，不需要编写底层代码。这种编程称为程序的组态。 在组态软件中完成的组态（组态参数和用户程序）会以文件的形式保存在编程计算机中，当这些组态下载到PLC中后，将起到控制作用。当然，也可以将PLC中当前的组态参数和用户程序上载到编程计算机中，还可以通过组态软件监控PLC中程序的运行和各种变量值。PLC的组态过程如图3-1所示。,3.1.1 组态的概念,6,2019/5/18,STEP7是西门子公司为了便于编制PLC组态和编程而开发的组态软件。它可以使用通用的个人计算机作为编程计算机，并可实时监控用户程序的执行状态。,3.1.1 组态的概念,图3-1 PLC的组态示意图,7,2019/5/18,使用组态技术进行PLC程序的编写，就是将组态软件提供的各种模块（函数或子程序）进行合理组织。其过程与硬件的组装类似。例如，要组装一台计算机，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼装成需要的计算机。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个 “部件” 都很灵活。,3.1.2 组态的技术,8,2019/5/18,西门子S7-200系列PLC使用的组态软件是STEP7-Micro/WIN，而S7-300/400系列PLC使用的是STEP7。 使用组态软件STEP7很方便，不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成编程、监控、测试、维护等设计，降低了控制系统的开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，使开发人员避免了在程序设计中许多重复的开发工作，提高了开发效率，减少了开发人员的工作量，缩短了开发周期。,3.1.2 组态的技术,9,2019/5/18,3.1 PLC的组态技术 3.2 S7-200 PLC的组态软件 3.3 S7-300/400 PLC的组态软件 3.4 PG/PC接口的设置,本章讲述的主要内容,10,2019/5/18,1. 组态软件的安装 STEP7-Micro/WIN是S7-200系列PLC的组态软件，使用它可以方便地对S7-200 PLC进行编程、下载、上传和监控等操作。 STEP-Micro/WIN对计算机的硬件和操作系统的要求都很低。操作系统可以是Windows 95、Windows 98、Windows Me、Windows 2000和Windows XP，家用版和专业版均可。对计算机的硬件基本没有要求。,3.2.1 S7-200 PLC的组态软件的概述,11,2019/5/18,2. STEP7-Micro/WIN组态的一般过程 PLC的程序和参数设置是以项目的形式存在于编程计算机中的。每个项目都以一个文件的形式进行保存，文件的后缀为mwp。一个项目就是一个文件，这个文件中包括了组态参数和用户程序等所有数据。 运行STEP7-Micro/WIN后，进入当前工程的组态。一般先设置PLC型号（包括硬件版本号），在不知道当前PLC的具体型号的情况下，若通信已建立，也可以在线读取当前PLC的型号。若组态软件不支持当前PLC的硬件，则请安装最新版的组态软件。,3.2.1 S7-200 PLC的组态软件的概述,12,2019/5/18,接着，设置PLC的系统块。系统块中允许用户设置PLC的各种组态参数，所有参数都有默认值，大部分参数无需更改。 然后，编写PLC的程序块。根据需要，程序可以写在主程序中、子程序中或中断中。初学者将程序写在主程序中。 最后，完成程序的下载。通过设置好的PG/PC接口，使得上位机与PLC建立通信，完成项目的下载。下载完成后，还可以在线调试程序。 以上步骤的顺序可以改变，所有步骤都可以在以后的组态编程中回去重新操作。有时，根据应用的需要，还可以多些其他操作，如符号表的定义、数据块的定义等。,3.2.1 S7-200 PLC的组态软件的概述,13,2019/5/18,3.2.2 STEP7-Micro/WIN的组态环境介绍,图3-2 STEP7-Micro/WIN编程软件主界面,14,2019/5/18,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,在确定了PLC的具体型号后，系统块中的参数就是S7-200 PLC主要的组态参数。 西门子S7-200PLC的系统块包括通信端口、保留性范围、密码、输出表、输入过滤器、脉冲截取位和背景时间等多项设置。,1.通信端口 通信端口的设置包括PLC地址和波特率等，如图3-4所示。S7-200PLC的通信端口为12个，需要分别设置。这里的通信指的是PPI通信。PLC地址是指CPU站地址 (1-126)；最高地址是指网络中的最高站地址 (1-126)；波特率设置可以从下拉列表中选择数据传输速率( 9.6 kbps、19.2 kbps或187.5 kbps )；重试次数是指尝试建立通讯的重试次数(0-8)；间隔更新系数是指在检查新的网络主设备前持有令牌的次数，对间隔更新系数的选择系基于您网络的配置和大小(1-100)。,15,2019/5/18,图3-4 通信端口的设置,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,16,2019/5/18,2.保留性范围 保留性范围选择在电源断开后希望保留的内存区，如图3-5所示。在默认情况下，所有的V、M、T和C内存均被设为保留。用户可以重新定义保留范围，将一些内存设为非保留。CPU具有超级电容，可在CPU断电后保存RAM数据。有些CPU型号支持延长可保留RAM数据时间的选用电池盒。电池盒只有在超级电容完全放电后才提供电源。,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,17,2019/5/18,图3-5 保留性范围的设置,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,18,2019/5/18,3.密码 密码授权进行存取操作。如果没有设置密码，S7-200提供不受限制的存取。受密码保护时，S7-200将限制所有限制性操作。密码不区分大小写字母。如果忘记PLC密码，您必须清除PLC内存，重新载入程序。,4.输出表 数字输出表可在RUN-to-STOP（运行至停止）转换后将数字输出设置为安全状态，或保留在转换为STOP（停止）模式之前所存在的输出状态。模拟输出表可在RUN-to-STOP（运行至停止）转换后将模拟输出设置为安全数值，或保留在转换为STOP（停止）模式之前存在的输出数值。可以选择“将输出凝固在最后的状态”，就可在PLC进行RUN-to-STOP（运行至停止）转换时将所有数字输出或模拟输出凝固在其最后的状态。,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,19,2019/5/18,5.输入过滤器、 S7-200允许为某些或全部数字输入点选择输入过滤器，输入过滤器定义的延迟时间可从0.2毫秒至12.8毫秒。该延迟帮助过滤输入布线上可能对输入状态造成不良改动的噪音。通过设置输入延迟时间，您可以过滤数字输入信号。,6.脉冲截取位（捕获） S7-200为某些或全部局部数字输入点提供脉冲捕获功能。脉冲捕获功能允许捕获高位脉冲或低位脉冲，此类脉冲出现的时间极短，PLC在扫描循环开始读取数字输入时，可能无法始终看到此类脉冲。当为某一输入启用脉冲捕获时，输入状态改动被锁定，并保持至下一次输入循环更新。这样可确保延续时间很短的脉冲被捕获，并保持至S7-200读取输入。,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,20,2019/5/18,7.背景时间 用户可以配置专门用于处理与RUN（运行）模式编辑编译或执行状况有关的通信请求的扫描循环时间百分比。增加专门用于处理通信请求的时间百分比时，亦会增加扫描时间，减慢控制进程的运行速度。专门用于处理通信请求的默认扫描时间百分比被设为10%，该设置可以保证编译处理和状态操作的进行，尽量减小通信对控制进程的影响。用户可以调整该设置，每次增加5%，最大为50%。,3.2.3 西门子S7-200 PLC的系统块,21,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-6 编程语言转换,22,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-7 在指令树中输入指令,23,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-8 工具栏中编程按钮,24,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-9 工具栏中选择输入指令,25,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-10 添加并联行,26,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-11 生成新的一行,27,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-12 向上合并触点,28,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-13 网络标题或注释,29,2019/5/18,3.2.4 程序块的组态,图3-14 程序编译,30,2019/5/18,1. 下载 只有在编译全部正确时，才能进行下载。下载就是把用户编辑的程序传到PLC中，单击工具栏中的“下载”按钮。下载能够顺利完成的前提是通信的建立，见3.4节。 2. 调试与监控 STEP7-Micro/WIN为用户提供了在软件环境下调试并监控用户程序的一系列工具，如图3-15所示。,3.2.5 下载、调试与监控,图3-15 监控按钮,31,2019/5/18,在“程序监控”状态下，某一触点变为蓝色，表示该触点接通，能量流可以流过；某一线圈变为蓝色，表示能量流流入该线圈，线圈有输出。如图3-16所示，即I0.0和I0.1接通， Q0.0有输出。 通过对程序运行情况的监控，即可查看之前编辑的程序是否符合程序设计要求。如果不符合要求，就要对程序进行修改。当程序在监控状态下时，对程序编辑操作无效。,3.2.5 下载、调试与监控,32,2019/5/18,3.2.5 下载、调试与监控,图3-16 程序监控,33,2019/5/18,3. 状态表监控 在程序运行中，可以使用状态表来监控变量值的变化，并可以对变量进行强制操作。 在浏览栏中单击“状态表”图标，或者选择菜单栏中的“检视（查看）”“元件”“状态表”命令。 状态表如图3-17所示。在“当前值”栏中显示变量当前的状态。若要强制一个新值，可在状态表“新数值”栏中输入一个新值，然后单击工具栏中的 图标即可，如图3-18所示。 若要解除一个强制数值，选中要解除数值的“当前值”，然后单击工具栏中的 图标即可。若要解除所有的强制，只需单击工具栏中的 图标即可。,3.2.5 下载、调试与监控,34,2019/5/18,3.2.5 下载、调试与监控,图3-17 变量当前值,图3-18 强制操作,35,2019/5/18,3.1 PLC的组态技术 3.2 S7-200 PLC的组态软件 3.3 S7-300/400 PLC的组态软件 3.4 PG/PC接口的设置,本章讲述的主要内容,3