《PLC组态与编程》PPT课件.ppt

,1、STEP 7 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、STEP 7 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、STEP 7 的编程功能 标准STEP 7版软件支持梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL）编程。 专业版STEP 7还包括顺序功能图（SFC）、连续功能图（CFC）等编程语言。,STEP 7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，STEP 7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STEP 7 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SIMATIC Manager（项目管理器）中的新项目向导(STEP 7 Wizart:NEW Project)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（S7 Program）,S7 Program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。 “S7 Program”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STEP 7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统，以便通过STEP 7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HW Config 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/Clock Memory）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。,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（Retentivity Memory）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-Day Interrupts)选项卡:设置日期-时间中断参数。,周期性中断（ Cyclic Interrupt）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（Hardware Interrupt和诊断中断（Diagnostics Interrupt） 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。 Input Delay（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（integration time）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（Symbol Editor)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S7 Block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“Simulasion on/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SFB 41（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SFC 0和SFC 1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STEP 7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,STEP 7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,OB1,OB1,FB1,FB2,FC1,FC2,DB1,DB2,OB1,FB1,FB2,FC1,DB1,DB2,DB3,DB,线性化编程,模块化编程,结构化编程,DB4,3、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“InsertNew ObjectFunction Block”（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存自己的数据，则可用功能来编程，功能没有背景数据块，不能给其变量分配初值，也没有静态变量。 在SIMATIC管理器中打开BLOCK文件夹，右键点击窗口，选择“InsertNew ObjectFunction”（插入功能）。 双击插入的功能，进行功能编程。 先进行变量声明，然后编写该功能的执行程序。,FC变量声明,FC编程,4）功能（FC）的调用 功能建立后，在其它程序也可有条件调用和无条件调用。采用梯形图编程时，FC也如同一条功能指令。因其没有背景数据块，所以调用必须指明各参数。此外，功能提供了一个特殊的输出参数返回值，编程时可指定一个地址作为实参来存储返回值。,功能调用方法,5) STEP 7库中的功能块与功能的调用,在STEP 7编程软件中提供了一些常用的功能块（FB）和功能（FC），用户不用再创建这些子程序，编程时可直接调用，其方法与调用用户自己编写的FB或FC相同。 这些部件位于编程部件窗口中的Libraries/Standard Library下的相关目录下。 以功能FC105为例，该功能为输入标度变换，既将输入数据按规定的上限和下限进行线性转换。,FC105调用,OUT = (IN -K1)/(K2-K1)*(HI_LIM-LO_LIM) + LO_LIM K1和K2的值与极性控制BIPOLAR有关， BIPOLAR=0时，K1=0，K2=27648； BIPOLAR=1时，K1=-27648，K2=27648 。 上例中上面的调用是将模拟量输入通道PIW752的数据转换为0100%之间的数据。即将输入PIW752的模拟量进行百分量处理。 下面的调用是将MW0中的数据转换为0100%之间的数据。,4、系统功能块与系统功能的调用,系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)的调用方法与功能块（FB）和功能（FC）的调用相同。只是SFB和SFC是集成在CPU模块内，不占用用户程序存储空间。应注意的是只有部分型号的CPU模块带有SFB和SFC。 编程时，这些部件位于编程部件窗口中的Libraries/Standard Library/System Function Blocks内。,1）系统功能块（SFB）的调用 系统功能块由系统提供，带有背景数据块，如SFB 41模块就是控制系统中常用的PID模块。 SFB41模块带有自己的背景数据块，用于存放其各种参数及状态信息等，如比例增益、积分时间、微分时间、自动/手动、自动输出值、手动输出值、起用P/I/D、扫描时间等。,SFB41模块调用,2）系统功能（SFC）的调用 对于系统功能，在程序中可直接调用，与一般指令类似，只需将输入和输出端进行相应的变量连接即可。 现以系统功能SFC20“块传送”功能为例说明调用方法。（见下图） 这里，SRCBLK规定原数据区起始地址及要传送的字节数，指针型地址（P#）。DSTBLK规定目的数据区起始地址，RET_VAL规定错误代码存储地址。,SFC20调用,1、FC编程 编写一程序，要求当I0.1、I0.3或I0.5接通时，分别对MW1016、 MW2026 和MW3036 单元内的数据(均为16位整数) 按MWn6 / MWn2 MWn0 * MWn4 + 500进行计算（各单元内数据均不为0），并将最终计算结果存储在MWn8开始的单元中，且当该数小于0时，对应地将Q4.1、Q4.3或Q4.5置为ON。 根据题意可使用FC完成运算部分，然后在OB1中调用该FC。 在FC中定义4个整型输入变量（依次为INn0、 INn2、 INn4和INn6），1个整型输出变量（OUTn8 ），及3个临时整型变量（依次为TEMP1、TEMP2和TEMP3）。,例题,FC1程序,Network1,Network2,OB1程序,Network1,Network2,Network3,2、易拉罐生产线计数 易拉罐生产线需要统计每小时生产的易拉罐数量。系统中有一传感器，每当一易拉罐经过时，就产生一个脉冲。要求编制程序将一天24小时生产的易拉罐数量统计出来，并分别存储在24个数据寄存器中。 I/O分配： I0.0启动按钮； I0.1复位按钮； I0.2计数输入；,说明： 1）程序写在OB1中。 2）计数值存储在DB1中，需先建立DB1。 DB1的0 47字节为24个INT数（16位），用于 存储各小时的计数值。 第48 55共8个字节用于存储日期-时间。 Byte48：年， Byte49：月， Byte50：日 Byte51：时， Byte52：分， Byte53：秒 Word54：毫秒。 日期-时间均为BCD格式。 3）SFC21为存储器初始化模块。 4）SFC1为读日期-时间模块。,梯形图程序,EN,ENO,IN,OUT,MOVE,L#0,MD0,I0.0,EN,ENO,BVAL,RET_VAL,SFC21,MW4,