深职院模块化生产加工系统应用技术课件第2章 STEP7 V5.1基础

第2章STEP7V5.1基础

2.1概述

STEP7是用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。它是SIMATIC工业软件的组成部分。

STEP7标准软件包具有强大的功能，主要有：

创建程序对硬件和通讯作组态和参数赋值建立和管理项目

诊断设备故障等测试系统向PLC下载程序STEP7标准软件包包含以下主要工具：

硬件组态符号编辑器SIMATIC管理器用于管理一个项目的所有数据，以及管理STEP7软件包所带的其它工具。使用符号编辑器可以管理所有的共享符号，用这个工具生成的符号表可供其它的所有工具使用。用它可以为过程信号（输入/输出）、位存储和块设定符号名和注释，进行符号的分类等。

使用这个工具可以对所有管理的项目进行硬件组态、硬件管理及参数赋值。硬件诊断编程语言网络组态通过此工具可对PLC的工作状态进行诊断，可给出每个模板的硬件信息、工作状态（正常、故障）信息，还可给出用户程序处理过程中的故障信息。

STEP7标准软件包给用户提供了梯形逻辑（LAD）、语句表（STL）、功能块图（FBD）三种编程语言。其它编程语言是作为可选软件包提供的，如GROPH（顺序控制）语言。通过此工具可对PLC的工作状态进行诊断，可给出每个模板的硬件信息、工作状态（正常、故障）信息，还可给出用户程序处理过程中的故障信息。

2.2STEP7的安装与授权

STEP7软件包及其它可选软件包是拷贝保护的，保护是通过使用附带的授权盘来实现的。要想正常使用STEP7编程软件，就需要安装产品的特别授权，否则无法正常使用。

2.2.1授权的安装

授权被存放在一张3.5英寸的磁盘上，此盘由供货商在提供相应软件时一同提供。

授权的数量由授权盘上的授权记数器决定，当授权被安装过一次后，该记数器将自动减1，当记数器的值为零时，则表明该磁盘上已没有了可使用的授权。

在STEP7V5.1的CD—ROM中有一个“AuthorsW”程序，用于显示、安装及取出授权。

警告：紧急授权在安装后是不可再取回的！其使用时间只有14天，自安装之日起计算；计时启动后不能中断。因此，紧急授权应该在通用授权损坏的情况下，作为一种暂时弥补手段来使用。即：正常使用情况下，不要安装紧急授权。

2.2.2授权的取出

当需要卸载STEP7、或者重新格式化授权所在的硬盘驱动器时，在做此类工作之前，必须先取回授权，否则，将造成授权的丢失，带来不必要的麻烦。

授权的取出过程，与授权的安装过程基本相同，不同的只是在【AuthorsW】窗口中，要从右半部分“C盘”中选择要取回的授权，然后单击对话框中部的标有“←”的按钮，其它步骤均相同。

2.3

结构化编程环境

PLC的CPU

操作系统

用户程序

操作系统是在CPU出厂前固化到CPU内部的，用以组织与特定的控制任务无关的CPU的功能及其顺序。

用户程序是用户为完成一个特定的控制任务而自行编制的程序，用户程序是由用户下载到CPU中的。

STEP7编程软件为用户提供了一个结构化的编程环境，用户可根据需要将用户程序分解为若干个独立的组成部分，并将各部分的内容分别写在不同的“块”中。这样做具有以下优点：

结构化编程环境

对复杂的大程序，可以多人合作完成

容易实现程序的标准化

使复杂程序简单化，便于理解

便于程序的查错、修改及调式

在STEP7编程软件中，为用户提供了具有不同功能的各种“块（Block）”用以构建程序结构。主要有以下类型：

系统功能（SFC）系统功能块（SFB）组织块（OB）功能块（FB）数据块（DB）背景数据块（背景DB）功能（FC）其中OB、FB、SFB、FC和SFC都可构成程序的组成部分，因此也称之为逻辑块。

几种常用块的解释

1．组织块（OB）

⑴组织块（OB：Organizationblock）是操作系统和用户程序的接口。它们决定着用户程序的结构，决定着程序的各个组成部分执行的顺序。组织块由操作系统直接调用，通过组织块控制程序的循环和中断、控制PLC的启动方式，通过组织块处理CPU对错误的响应等。

⑵OB1组织块，是用户程序的主程序，是用于实现程序循环的组织块，操作系统通过调用OB1来实现对用户程序的循环执行，因此OB1是用户程序中必要的组成部分。

2．功能（FC）

功能（FC：Function）属于用户编程用块，在用户程序的结构中属于子程序，FC必须通过其它的逻辑块调用才能被执行。FC是不具有自己的存储区的逻辑块。FC的临时变量存储在局域数据堆栈中，当FC执行结束后，这些数据就丢失了。要想永久保存这些数据，FC也可以使用共享数据块。

由于FC没有自己的存储区，所以用户必须为其指定实际参数，而且不能为一个FC的局域数据分配初始值。

3．功能块（FB）

功能块（FB：Functionblock）属于另一种用户编程用块，在用户程序的结构中属于子程序，FB必须通过其它的逻辑块调用才能被执行。FB是具有自己的存储区的逻辑块，这是FB与FC的重要区别，除此之外，FB与FC在编程时没有什么区别。FB是以数据块作为存储区的，该数据块称为背景数据块。传递给FB的参数和静态变量都保存在背景数据块中，临时变量是保存在本地数据堆栈中。保存在背景数据块（背景DB）中的数据是不会因FB的执行结束而丢失的，而保存在本地数据堆栈中的数据则不然。4．背景数据块（背景DB）

背景DB（Datablock）是一个用来保存和传递FB的实际参数和静态参数的区域。每次调用FB时，都要求有一个背景DB与之对应。背景DB的结构决定于在FB中定义的变量。用户生成一个背景DB的前提是相应的FB块已经存在，在生成时，必须指定所属FB的序号。

5．共享数据块（DB）

DB是用于存放所有其它块都可访问的用户数据的区域。

2.4STEP7的操作

2.4.1STEP7的启动启动STEP7的方式有两种：方式一：当安装完STEP7后，STEP7会在WINDOWS的桌面上建立一个【SIMATICManager】图标。通过用鼠标“双击”该图标，即可快速启动STEP7。方式二：单击菜单命令【开始】→【Simatic】→【SIMATICManager】，即可启动STEP7。

2.4.2SIMATICManager

1．SIMATICManager的基本功能

SIMATICManager用于管理STEP7的所有软件及用户程序。它主要有以下功能：建立项目（PROJECT）组态硬件及设定参数组态网络编写、编辑、调试程序2．SIMATICManager的常用菜单命令

⑴【File】菜单命令

①【New…】命令用于新建一个项目（Project）。用户在应用此命令创建项目时，需要对项目结构比较熟悉。使用该命令创建项目比较灵活。

②【’NewProject’Wizard…】命令

用于新建一个项目（Project）。此命令为一个向导型命令，执行此命令后，用户可被引导着逐步完成对一个新项目的建立。此命令很适合于初学者。

③【Open…】命令

用于打开已经存在的项目。当用户需要打开已经一个或多个以前已经建立的项目的时候，使用此命令。

④【Delete…】命令

用于删除项目。当用户欲永久地删除一个或多个不再需要的项目时，使用此命令。用此命令删除的项目是不可恢复的，应慎重使用。

⑵【Options】菜单命令

①【Customize…】命令用于“语言”的类型设置、项目的存盘路径的选择、存档的文件类型选择、在线窗口的设置等。如图2－6所示。

②【SetPG/PCInterface…】命令用于设置PG/PC的接口参数。通常在首次PG/PC与PLC通讯时进行设置。如图2－7所示。⑶【PLC】菜单命令在打开某个项目的情况下，在【SIMATICManager】窗口下，打开【PLC】菜单，【PLC】菜单的命令如图2－8所示。①【Download】命令用于将用户程序从PG/PC中传输到PLC中。②【Upload】命令用于把PLC中的项目从PLC中传输到PG/PC中。③【UploadStation】命令用于把PLC中的项目下的一个站（Station）从PLC中传输到PG/PC中。④【Monitor/Modify/Variables】命令用于监视或修改变量。⑤【Clear/Reset…】命令用于对CPU进行复位，可清除CPU内的全部用户程序和数据。其作用与使用PLC的工作模式选择开关对CPU进行复位的操作相同，项目（Project）是STEP7提供给用户用于建立一个数据存储区域，来管理用户为某一个工程项目而建立的数据及程序。因此，用户的编程操作必须在项目（Project）下进行。2.5项目结构与创建操作

2.5.1概述2.5.2项目结构

STEP7的Project采用树状结构，其结构层次为：第一层：项目（Project，项目名称）；第二层：网络(Subnet)、站(Station)或程序(Program)；第三层：依据第二层中的对象而定。2.5.3创建项目（Project）

创建一个项目（Project），可以用两种方法，一种是使用“新项目向导”【’NewProject’Wizard…】命令；另一种方法是使用“新建”【New…】命令。

1.使用【’NewProject’Wizard…】命令建立项目

⑴在【SIMATICManager】窗口下，单击菜单命令【File】→【’NewProject’Wizard…】⑵如果对话框中显示的项目结构符合你的要求，你可以单击【Finish】按钮完成操作，否则，单击【Next】按钮，进入下一步操作。

⑶初步确定CPU的类型，选择完毕，进入下一步操作。⑷选择OB块及其编程语言。一般都要选择选择OB1（默认），选择完毕，点击[Next]按钮，进入下一步操作。

⑸编辑项目的名称（Projectname）。默认的名称为S7_Pro×（如：S7_Pro1）。所用名称不能是已经存在的，否则，不能建立。编辑完毕后，单击【Finish】按钮，便完成了项目的建立。使用“新项目向导”【’NewProject’Wizard…】命令建立完成的项目结构。2.使用【New…】命令建立项目

使用该命令建立项目时，没有操作向导提示，因此该命令适合于对项目结构较为熟悉的用户。

⑴建立项目结构的第一层给项目起一个名称，并建立一个存放该项目的路经。其默认路经为C:\Siemens\Step7\S7proj，为了安全起见，建议大家将项目存放在除C盘以外的磁盘中。完成选择后，单击【OK】按钮。

项目结构第一层的建立结果。⑵建立项目结构的第二层

项目结构中的第二层可以是网络(Subnet)、站(Station)或程序(Program)，具体采用什么项目结构由用户决定。现在按照第二层为“站”的结构介绍操作步骤。操作前应首先查明你所使用的PLC的硬件结构及相应的技术参数情况。

插入站操作。单击菜单命令【Insert】→【Station】→【SIMATIC300Station】。

操作结果下一步可以做组态硬件的操作，也可以建立“程序（Program）”文件夹的结构。下面按照先组态硬件顺序介绍操作步骤。

⑶组态硬件

打开窗口左侧项目结构中的【SIMATIC300（1）】文件夹（即【Station】），然后双击窗口右侧中的【Hardware】。

可能出现的两种操作结果可以通过以下三种方法打开【HardwareCatalog】窗口：

打开【Insert】菜单，单击【HardwareComponents】命令；

单击工具栏中的【Catalog】按钮；

使用组合键【Ctrl+G】。

【HardwareCatalog】窗口提供了组态硬件所需的各种硬件参数，用户在进行硬件组态时就是从该窗口中选择所需的“硬件”的。

以组态一个【SIMATIC300】站为例，说明硬件组态的过程：

工作区【HW-Config】窗口说明放置机架（Rail）

操作方法：在【HardwareCatalog】窗口中，选中【SIMATIC300】→【RACK－300】→【Rail】并双击或拖动【Rail】到【HW-Config】窗口的空白工作区。表格即代表机架（Rail），表格中的序号代表机架的槽号。

放置电源（PS）

操作方法：先在代表机架的表格中选中（用鼠标点蓝）1号栏（1号槽），再从【HardwareCatalog】窗口中选择需放置的电源（PS，如PS3075A），双击或用鼠标拖到1号栏内。

放置CPU

操作方法同上一步。将选中的CPU(如CPU314，6ES7-1AE0-0AB0)放在表格2号栏内。

放置SM、FM、CP

操作方法同上。无论是放置SM、FM、CP三种模板中的哪一种，都要从4号栏开始放置。放置的内容应与实际PLC相对应。

组态完成后，关闭【HW-Config】窗口并保存，则项目结构被自动建立起来。2.5.5符号表（Symbols）在创建项目时，在【S7Program】文件夹内会自动生成一个空的【Symbols】（符号表）。该表用于存放用户定义的符号地址。

1．绝对地址

绝对地址是STEP7分配给各个数据存储单元的标识符，它由字母＋数字构成。例如：I0.0，Q4.2，M10.0，FB1等。对于绝对地址，用户只可使用，不可改变，但用户可以根据需要给绝对地址赋予符号名——符号地址。

2．符号地址

符号地址是用户根据自己的编程需要，为了增加程序的可读性，对其所使用的绝对地址赋予的符号名。符号地址既可以用英文、德文表示，也可以用中文表示。

用户对绝对地址定义符号地址的过程是在符号表中进行的，定义完成后，要保存才能生效。定义了符号地址的绝对地址，在程序中既可以用绝对地址形式显示，也以符号地址的形式显示。显示形式是通过菜单命令来设置的。

3．符号表中允许使用的地址及其数据类型

STEP7为用户提供了两套地址助记符，一套是IEC标准的，另一套是SIMATIC自己的标准。在操作中用户究竟采用哪一种标准，可以自己通过命令操作设定。操作方法如下：

在【SIMATICManager】窗口中，单击【Options】→【Customize】命令，或者使用组合键【Ctrl+Alt+E】；在打开的窗口【Customize】中，选择【Language】标签，在【Mnemonics】选项中，选择自己需要的语言。用户可以通过此种方法在SIMATIC（德语）和IEC（英语）两套助记符之间进行切换。

2.5.6学生活动

1.活动目的⑴熟悉STEP7V5.1软件的基本操作；⑵通过实际操作进一步掌握创建项目的方法；

⑶通过实际操作进一步掌握硬件组态的过程与操作方法。

2.活动内容⑴实际操作启动STEP7V5.1软件，熟悉各种启动方法，熟悉【SIMATICManager】窗口下的常用命令；

⑵分别使用【’NewProject’Wizard…】命令和【New…】命令创建项目，熟练掌握创建项目的具体操作。要求所创建的项目结构要完整。用【New…】命令创建项目时，将项目文件保存在C盘以外的磁盘中。项目名称使用自己的中文姓名。

⑶根据已经查明的S7-314PLC的硬件情况，进行硬件组态操作，掌握组态硬件的过程及方法。⑷将使用【’NewProject’Wizard…】命令创建的项目删除。在使用【New…】命令创建项目结构中相应的文件夹中插入一个空的FC10，并保存。

⑸操作完毕，关闭处于打开状态的项目，然后在用【Open…】命令将其打开。

⑹关闭打开的项目，退出【SIMATICManager】。

2.6程序块编辑方法

2.6.1程序录入方法

STEP7为用户提供了两种程序输入方式：增量输入方式和文本输入方式。用户可任选其中一种使用。

1.增量输入方式

增量输入方式是一种通过增量输入编辑器输入用户程序的方式。用该方式生成的用户程序存放在项目结构下的块（Blocks）文件夹中。该方式适用于梯形逻辑（LAD）、功能块图（FBD）、语句表（STL）、S7Graph等编程语言。用增量输入方式输入程序时，STEP7会对输入的每一个程序元素都进行“句法”检查，并标识出错误状态，只有当错误被改正了以后，才可完成输入。因此，该方式很适合于初学者。

进入增量输入方式编辑器的操作方法：在项目结构下的块（Blocks）文件夹中，双击已存的程序块（如OB1，FB，FC等）；或者单击【开始】→【Simatic】→【STEP7】→【LAD,STL,FBD-ProgrammingS7Blocks】命令。2.文本输入方式

文本输方式是通过文本输入编辑器输入用户程序的方式。用此方式生成的用户程序存放在项目结构下的源文件夹（Sources）中。

若想快速输入程序，则可选文本输入方式

2.6.2编程语言的选择

1.增量输入方式

STEP7为用户提供了多种编程语言，有：语句表STL、梯形逻辑LAD、功能块图FBD、结构控制SCL、顺序控制S7Graph、状态图形S7HiGraph等编程语言。

⑴梯形逻辑编程语言（LAD）梯形逻辑编程语言是一种基于电路图表示法基础上的图形编程语言。适合于熟悉电路图的用户，适用于编写逻辑控制程序。⑶语句表编程语言（STL）

语句表编程语言（STL）是类似于机器码的一种文本语言。适合于习惯用类似于机器码语言编程的用户。适用于编写在运行时间和存储空间要求上最优的程序。梯形逻辑编程语言、功能块图编程语言、语句表编程语言是STEP7标准软件包的组成部分。

⑵功能块图编程语言（FBD）功能块图（FBD）编程语言使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑。一些复杂功能诸如算术功能等，可直接用逻辑框图表示。适合于熟悉布尔代数逻辑图的用户，适用于编写逻辑控制程序。⑹S7HiGraph编辑语言（状态图形）S7HiGraph是另一种图形编程语言，它可以将程序中的各个块作为状态图形来编程。适合于有技术背景，没有PLC编程经验的用户，对异步非顺序控制过程的描述很方便。⑸S7Graph编程语言

S7Graph是一种图形编程语言，适合用于顺序控制的编程。适合于有技术背景、没有PLC编程经验的用户，对顺序控制过程的描述很方便。⑷S7SCL编程语言

属于PASCAL类型的高级语言，在编写诸如回路和条件分支的程序时，要比使用STL语言容易。适合于习惯用高级语言（如PASCAL或C）编程的用户，适用于编写数据处理程序。

2.编程语言的选择

S7SCL编程语言、S7Graph、S7HiGraph属于可选软件包。在编写（录入）程序的操作中，如果在编写的程序块中没有错误，则可将该程序块在语句表（STL）、梯形逻辑（LAD）、功能块图（FBD）三种编程语言之间进行切换。如果存在不能切换的程序部分，则STEP7用语句表（STL）语言将该部分显示出来。

用户可根据自己的特点及编程需要，选择购买和安装适合自己的编程软件。编程语言的选择与切换

该程序编辑器只适用于STL、LAD和FBD语言。

1.程序编辑器的启动

方法1：在项目结构的Blocks文件夹中，双击要打开的程序块。

2.6.3程序编辑器方法2：通过Windows的【开始】菜单打开。单击【开始】→【Simatic】→【STEP7】→【LAD,STL,FBD-ProgrammingS7blocks】命令。

程序编辑器窗口：【LAD/STL/FBD：Programblocks】

打开程序块操作单击【File】→【Open】命令新建程序块操作单击【File】→【New】命令2.程序编辑器窗口的结构

2.6.4编程区域和程序元素表的使用

1.编程区域的结构

2.编程区域的使用

插入段（Network）的三种操作方法⑴通过菜单命令【Insert】→【Network】操作。

⑵使用快捷菜单操作。

⑶使用组合键【Ctrl+R】。

3.程序元素表的使用

【Programelements】窗口可通过菜单栏中的【View】→【Catalog】命令来打开或关闭。插入【Programelements】窗口中的“元素”