S7-200可编程控制器编程课件

S7-200可編程控制器編程

S7--200周而復始地執行應用程式，控制一個任務或過程。利用STEP7--Micro/WIN可以創建一個用戶程式並將它下載到S7--200中。STEP7--Micro/WIN軟體中提供了多種工具和特性用於完成和調試應用程式。5.1設計一個微型PLC系統的指導原則1分解控制過程或者機器2創建功能說明3安全電路的設計4指定操作員站5創建配置圖6建立符號名表（可選）1分解控制過程或者機器將控制過程或者機器分解成相互獨立的部分。分解決定了控制器之間的界限，並將影響功能描述和資源的分配。2創建功能說明寫出過程或者機器每一部分的操作描述。它包括以下內容：I/O點、操作的功能描述、每個執行機構（例如線圈、電機和驅動器等）在動作之前需要滿足的狀態、操作員介面的描述以及過程或機器與其他部分的介面。3安全電路的設計識別要求設計硬體安全線路的設備。控制設備在不安全的條件下出現故障，會造成不可預料的啟動或者機器操作的變化。在不可預料或者不正確的機器操作會造成人身傷害或嚴重的財產損失的場合，應該考慮採用獨立於S7--200的機電超馳控制來防止不安全的操作。在設計安全電路時，應考慮以下幾點：識別有可能不合適或者不可預料操作有可能會造成危害的執行機構。識別確保操作不發生危害的條件，並決定如何獨立於CPU來檢測這些條件。識別上電或斷電時，CPU和I/O對過程有何影響，識別錯誤何時被檢測出來。這個資訊只能用於常規的和可以預料的異常操作，不能用於保障安全的目的。設計獨立於CPU的手動或機電超馳控制來阻止危險的操作。向CPU提供獨立電路的狀態資訊，便於程式和操作員介面得到需要的資訊。識別其他與過程安全操作相關的安全要求。4指定操作員站根據功能描述的要求建立操作員站的配置圖。包括如下內容：與過程或者機器有關的每個操作員站的位置總圖。操作員站與CPU或擴展模組有關的電氣圖5創建配置圖根據功能描述的要求建立控制設備的配置圖。包括如下內容：和過程或者機器有關的每個CPU的位置圖。

CPU和擴展I/O模組的機械佈局圖（包括控制櫃和其他設備）。每個CPU和擴展模組的電氣圖（包括設備型號、通訊地址和I/O地址）。6建立符號名表（可選）如果選擇了符號名尋址，需要對絕對地址建立一個符號名表。符號名表不僅包括物理輸入／輸出信號，還包括程式中用到的其他元件。5.2程式的基本組件一個程式塊由可執行代碼和注釋組成。可執行代碼由主程序和若干副程式或者中斷服務程式組成。可執行代碼被編譯並下載到S7--200中，而程式注釋不會被下載。您可以使用組織組件（主程序、副程式和中斷服務程式）來結構化您的控制程式。以下例子程式包括一個副程式和一個中斷服務程式。該例子程式使用一個定時中斷，每100ms讀一次模擬量的輸入值。⑴主程序主程序中包括控制應用的指令。S7--200在每一個掃描週期中順序執行這些指令。主程序也被表示為OB1。⑵副程式副程式是應用程式中的可選組件。只有被主程序、中斷服務程式或者其他副程式調用時，副程式才會執行。當希望重複執行某項功能時，副程式是非常有用的。與其在主程序中的不同位置多次使用相同的程式代碼，不如將這段程式邏輯寫在副程式中，然後在主程序中需要的地方調用。⑶中斷服務程式中斷服務程式是應用程式中的可選組件。當特定的中斷事件發生時，中斷服務程式執行。可以為一個預先定義好的中斷事件設計一個中斷服務程式。當特定的事件發生時，S7--200會執行中斷服務程式。中斷服務程式不會被主程序調用。只有當中斷服務程式與一個中斷事件相關聯，且在該中斷事件發生時，S7--200才會執行中斷服務程式。⑷程式中的其他組件其他塊中也包含了S7--200的資訊。當下載程式時，可以選擇同時下載這些塊。系統塊系統塊允許您為S7--200配置不同的硬體參數。數據塊數據塊存儲應用程式中所使用的不同變數值（V記憶體）。可以用數據塊輸入數據的初始值。5.3用STEP7--Micro/WIN創建用戶程式要打開STEP7--Micro/WIN，可以雙擊STEP7--Micro/WIN圖示，也可以在命令菜單中選擇開始>SIMATIC>STEP7MicroWIN32V4.0。如圖5-1所示，STEP7--Micro/WIN專案窗口為創建控制程式提供了一個便利的工作環境。工具欄提供有常用的菜單命令的快捷按鈕。可以顯示或者隱藏任意工具欄。操作欄為訪問STEP7--Micro/WIN中不同的程式組件提供了一組圖示。指令樹顯示了所有的專案對象和創建控制程式所需要的指令。可以將指令從指令樹中拖到應用程式中，也可用雙擊指令的方法將該指令插入到程式編輯器中的當前游標所在地。程式編輯器中包括程式邏輯和局部變數表。可以在局部變數表中為臨時的局部變數定義符號名。在程式編輯器的底部有副程式和中斷服務程式的標籤。點擊這些標籤，可以在主程序、副程式和中斷服務程式之間切換。STEP7--Micro/WIN提供三種編輯器來創建用戶程式：梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功能塊圖（FBD）。儘管有一定限制，但是用任何一種程式編輯器編寫的程式都可以用另外一種程式編輯器來流覽和編輯。STL編輯器的特點STL編輯器按照文本語言的形式顯示程式。STL編輯器允許輸入指令助記符來創建控制程式。語句表也允許創建用LAD和FBD編輯器無法創建的程式。這是因為在使用S7--200的本族語言進行編程，而在圖形編輯器中，為了正確地畫出圖形，必須遵守一些規則。如圖5-2所示，文本方式與組合語言的編程方式十分相象。S7--200從上到下按照程式的次序執行每一條指令，然後回到程式的開始重新執行。STL使用一個邏輯堆疊來分析控制邏輯。插入STL指令來處理堆疊操作。LAD編輯器的特點LAD編輯器以圖形方式顯示程式，與電氣接線圖類似。梯形圖程式允許程式仿真來自電源的電流通過一系列的邏輯輸入條件，決定是否使能邏輯輸出。一個LAD程式包括左側提供能流的能量線。閉合的觸點允許能量通過它們流到下一個元素，而打開的觸點阻止能量的流動。邏輯控制是分段的，程式在同一時間執行一段，從左到右，從上到下。圖5-3給出了LAD程式的一個例子。不同的指令用不同的圖形符號表示。它包括三種基本形式。觸點代表邏輯輸入條件，例如；開關、按鈕或者內部條件等。線圈通常表示邏輯輸出結果，例如：燈負載、電機啟動器、中間繼電器或者內部輸出條件。盒表示其他一些指令，例如：定時器、計數器或者數學運算指令。FBD編輯器的特點FBD編輯器以圖形方式顯示程式，由通用邏輯門圖形組成。在LAD編輯器中看不到觸點和線圈，但是有等價的、以盒指令形式出現的指令。圖5-4中給出了FBD程式的一個例子。FBD不使用左右能量線，因此“能流”這個術語用於表示通過FBD邏輯塊控制流這樣一個類似的概念。邏輯“1”通過FBD元素稱為能流。能流的原始輸入和最終的輸出可以直接分配給運算元。程式邏輯由這些盒指令之間的連接決定。也就是說，一條指令（例如AND盒）的輸出可以用來允許另一條指令（例如定時器），這樣可以建立所需要的控制邏輯。這樣的連接概念使我們可以解決各種各樣的邏輯問題。5.4選擇SIMATIC和IEC1131--3指令集大部分PLC產品提供相似的基本指令，但是不同廠商的PLC產品在它們的表示和操作上常常有小的差別。近年來，國際電工委員會（IEC）推出了一個有關PLC編程各個方面的一個全球標準。這個標準鼓勵不同的PLC廠商向用戶提供與IEC指令集的表示和操作一致的指令。S7--200提供兩種指令集用於完成各種自動化任務。IEC指令集符合PLC編程的IEC1131--3標準，而SIMATIC指令集是專門為S7--200設計的。5.5理解程式編輯器中使用的慣例STEP7--Micro/WIN在所有程式編輯器中使用以下慣例：在符號名前加#（#Var1）表示該符號為局部變數。在IEC指令中%表示直接地址。運算元符號“?.?”或“????”表示需要一個運算元組態。LAD程式被分為程式段。一個程式段是按照順序安排的以一個完整電路的形式連接在一起的觸點、線圈和盒，不能短路或者開路，也不能有能流倒流的現象存在。STEP7--Micro/WIN允許您為LAD程式中的每一個程式段加注釋。FBD編程使用程式段的概念對程式進行分段和注釋。STL程式不用分段，但是您可以用關鍵字NETWORK將程式分段。LAD編輯器中使用的慣例在LAD編輯器中，您可以使用F4、F6和F9來快速輸入觸點、盒和線圈指令。LAD編輯器使用下列慣例：符號“------>>”表示開路或者需要能流連接。符號“”表示指令輸出能流，可以級連或串聯。符號“>>”表示您可以使用能流。FBD編輯器中使用的慣例（省略）S7--200編程的通用慣例EN/ENO的定義EN（使能輸入）是LAD和FBD中盒的布爾輸入。要使盒指令執行，必須使能流到達這個輸入。在STL中，指令沒有EN輸入，但是要想使STL指令執行，堆疊頂部的邏輯值必須是“1”。ENO（使能輸出）是LAD和FBD中盒的布爾輸出。如果盒的EN輸入有能流並且指令正確執行，則ENO輸出會將能流傳遞給下一元素。如果指令的執行出錯，則能流在出錯的盒指令處被中斷。在STL中沒有使能輸出，但是STL指令象相關的有ENO輸出的LAD和FBD指令一樣，置位一個特殊的ENO位。這個位可以用ANDENO（AENO）指令訪問，並且可以產生與盒的ENO位相同的作用。5.6使用嚮導創建控制程式STEP7--Micro/WIN提供嚮導編程變得更自動更容易。在第6章中，具有相關嚮導的指令會有以下指令嚮導圖示：5.7S7--200中的出錯處理S7--200將錯誤分為致命錯誤和非致命錯誤。可以通過選擇PLC>Information菜單命令，來查看因錯誤而產生的錯誤代碼。圖5-6給出了PLC資訊對話框，其中包括錯誤代碼和錯誤描述。LastFatal區顯示S7--200發生的前一致命錯誤代碼。如果RAM區是掉電保持的，這個數據也會保持。當S7--200全清或者RAM區掉電保持失敗時，該區也被清除。TotalFatal區是前一次CPU清除所有存儲區後產生致命錯誤的次數。如果RAM區是掉電保持的，這個次數也會保持。當S7--200全清或者RAM區掉電保持失敗時，該區也被清除。關於錯誤代碼參照SIEMENS公司的手冊說明。5.8在數據塊中指定地址和初始值數據塊編輯器只用於為V記憶體（變數記憶體）指定初始值。可以以位元組、字或者雙字的形式來分配V記憶體，注釋是可選的。數據塊編輯器是一個自由格式的文本編輯器，也就是說，沒有特定的區域被定義用於特定類型的資訊。當完成一行的輸入並按回車鍵確認後，數據塊編輯器將該行格式化（將地址、數據和注釋分別列對齊，V記憶體地址大寫）並重新顯示。按下CTRL--ENTER，設置行完成後，地址將自動增加到下一個可用的地址處。數據塊編輯器根據所定義變數的地址和長度（位元組、字或者雙字）為V記憶體分配空間。數據塊的第一行必須有一個明確的地址分配。接下來的行中可以是明確的地址，也可以使用隱含地址。隱含地址是由編輯器分配的。當在一個地址後面輸入多個數據或者在一行中只輸入數據時使用的是隱含地址。數據塊編輯器接受大小寫字母，並且用逗號、跳位字元或者空格作為地址與數據之間的分隔符號。5.9用符號表來定義變數的符號地址符號表允許定義和編輯符號名，使得能在程式中用符號地址訪問變數。可以創建多個符號表。也可以在程式中使用系統定義的符號表。符號表還可以作為全局變數表進行參考。可以使用絕對地址或者符號地址來輸入指令運算元。絕對地址用存儲區加上位或位元組地址來標識地址。符號地址則用一串字母組合來標識地址。在SIMATIC程式中，可以使用符號表中定義的全局符號。在IEC程式中，可以使用全局變數表中定義的全局符號。為地址定義符號按如下步驟：1.在操作欄中單擊符號表圖示打開符號表。2.在SymbolName列中輸入一個符號名（例如：Input1），符號名的最大長度為23個字元。3.在Address列中輸入地址（例如：I0.0）。4.對於IEC的全局變數表，在數據類型列中輸入一個值或者從列表中選擇一個。可以創建多個符號表，但無論是在同一個符號表中還是在不同的符號表中，都不能多次使用同一個字串作為全局符號。5.10使用局部變數可以使用程式編輯器中的局部變數表來為副程式和中斷服務程式分別指定變數，如圖5--9所示。局部變數可用於副程式傳遞參數，它增強了副程式的可移植性和再利用性。5.11用狀態圖監視用戶程式狀態圖允許在控制程式運行的過程中對過程變數的值進行監視和修改。可以跟蹤程式的輸入、輸出或者變數，顯示它們的當前值。狀態表還允許強制或改變過程變數的值。為了監控應用程式中不同部分的元素，可以創建多個狀態圖。在命令菜單中選擇View>Component>StatusChart或者在操作過程中單擊StatusChart圖示來訪問狀態圖。當創建狀態圖時，應該輸入要監控的過程變數的地址。無法監視常數、累加器和局部變數的狀態。可以按位或者字兩種形式來顯示定時器和計數器的值。以位形式顯示的是定時器和計數器的狀態位，而以字形式則顯示定時器和計數器的當前值。建立一個狀態圖來監視變數，按以下步驟：1.在地址區輸入需要的地址。2.在格式列中選擇數據類型。3.在命令菜單中選擇Debug>ChartStatus來監視S7--200中過程變數的狀態。4.要連續採樣數值或者單次讀取狀態，可以點擊工具欄中相應的按鈕。狀態圖也允許強制或者修改過程變數的值。在命令菜單中選擇Edit>Insert>Row可以在狀態圖中插入一行。5.12創建一個指令庫STEP7--Micro/WIN允許創建自己的指令