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第2章

西门子PLC常用编程软件

不管学习西门子哪一种PLC编程软件,需要掌握的基本内容大致如下:软件和计算机的通信设置、程序的上传和下载、程序块的添加、程序块的调用、符号表的添加和不同变量的建立、基本指令的测试和掌握、程序变量的在线监视、密码设置、断电保持设置等。以上内容在学习和实践的过程中,要深入地测试和研究并灵活掌握和应用。

2.1 西门子PLC常用编程软件

不同的PLC需要使用不同的编程软件来完成(如图2.1所示),如S7-200系列、S7-300系列和S7-200 SMART系列分别有自己的编程软件。每一种软件都有不同的版本号,一般高版本编程软件可以向下兼容低版本软件编写的程序,如S7-1200和S7-1500系列均使用博图软件编程,博图软件向下兼容一个版本号,版本相差较多将无法打开所编写的程序。本书S7-200 SMART的案例程序使用的软件版本号是V2.4,S7-1200的案例程序使用的软件的版本号是TIA Portal V14,如果要查看源程序来学习本教材内容,需要从西门子官方网站下载并安装相应版本的软件。以后具体学习使用到的常用软件名称如下:

图2.1 西门子常用编程软件

S7-200系列PLC编程软件【V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9(不需要密钥)】。

S7-200 SMART系列PLC编程软件【STEP 7 MicroWIN SMART V2.4(不需要密钥)】。

S7-300系列PLC编程软件【SIMATIC_STEP7_V5.5_SP2_Chinese(需要安装密钥)】。

S7-1200系列PLC编程软件【TIA Portal V13sp1、TIA Portal V14(需要安装密钥)】。

S7-200 SMART系列触摸屏软件【WinCC flexible SMART V3(需要安装密钥)】。

2.2 S7-200 SMART PLC编程软件介绍

本书将以S7-200 SMART系列为主来讲解西门子PLC编程。S7-200 SMART系列PLC编程软件选用STEP 7 MicroWIN SMART V2.4。

实际操作练习可购买S7-200 SMART系列的ST20,该款CPU模块自带12路数字量输入、8路数字量输出、晶体管输出,可以做2个轴的运动控制,自带1个以太网口和1个RS-485通信接口。

2.2.1 软件安装

如图2.2所示,下载安装包之后,要进行解压缩,解压缩之后就可以安装了。计算机系统需要的是Windows 7旗舰版或者Windows 10专业版,其他版本需参考西门子软件兼容性列表。

图2.2 S7-200 SMART软件安装包

如图2.3所示,安装软件具体操作如下:双击【setup】应用程序,根据操作提示单击下一步,一直到提示安装完成,桌面出现快捷方式【STEP 7-MicroWIN SMART】,双击该快捷方式即可打开编程软件。

注意: 西门子软件安装路径不能出现汉字,还有个别软件要求安装到C盘,所以为了减少不必要的麻烦,尽量使用默认安装路径。如果需要改变路径,需尽量选择C盘或者D盘并且安装到该盘的根目录下。

2.2.2 软件常用操作

如图2.4所示,软件安装完毕后,打开编程软件,将看到导航栏和工具栏所显示的很多功能。需要对图中标注的常用功能进行测试和使用,逐步熟悉并掌握。

1.项目的新建和保存

如图2.5所示为软件导航栏【文件】下的【操作】栏。左上角为快捷方式的图标,单击后显示:新建、打开、关闭、保存等选项,通过该操作栏,可以新建项目、打开已有项目、保存当前项目或者另存为其他名称的项目。也可以通过【保存】直接保存,或者单击下方的小三角会显示【保存】和【另存为】。

图2.3 S7-200 SMART软件解压安装包后的文件列表

图2.4 S7-200 SMART编程软件常用功能

图2.5 保存操作图片

2.项目的上传和下载

软件导航栏【文件】右下方的【传送】栏,如图2.6所示,当需要将计算机上的工程下载到CPU时选择下载功能,下载之前需要将通信电缆和计算机连接好,并且计算机已经安装好驱动,驱动一般在安装软件时自动安装好了。当需要将CPU中的程序上传到计算机时,选择【上传】功能。如图2.7所示,【上传】和【下载】下面的小三角是可以打开的,通过打开小三角可以选择上传或者下载的内容:程序块、数据块和系统块等,一般选择【全部】。

图2.6 上传和下载操作

图2.7 下载操作选项

3.编程的常用导航栏

编写程序常用的操作显示在程序块上方的导航栏。如图2.8所示的标注,【启动CPU】、【停止CPU】、【编译】、【监视程序】和【停止监视】这些功能在编程的过程中使用频率比较高。

图2.8 常用导航栏

如图2.9所示为程序编辑常用的工具栏。有增加行、添加分支、增加触点和增加线圈等操作,这些是编程常用的操作。软件安装后把鼠标放到哪里,哪里就会显示该操作的作用。

图2.9 程序编辑工具栏

4.软件的常用导航栏

如图2.10所示为导航栏【编辑】对应的操作。编程的导航栏有一些常用的操作,如果需要查找或替换变量,就需要用到最右侧【搜索】栏的查找和替换功能。将常用的功能按键单独放在编程界面,便于快速使用(类似图2.9所示的工具栏),所以图2.10和图2.9有些功能按键是重复的。

图2.10 【编辑】下的功能按键

如图2.11所示,由左往右依次是【编辑器】、【窗口】、【符号】、【注释】、【书签】和【属性】。常用的是前4栏,第1栏【编辑器】是用于切换编程语言的,剩余3栏已经做了标注。其他的内容了解一下即可。

图2.11 【视图】下的功能按键

如图2.12所示,导航栏【PLC】下的功能有【操作】、【传送】、【存储卡】、【信息】和【修改】。常用的是【操作】、【传送】和【信息】。鼠标放到【操作】处将显示该操作的作用,按下按键后执行对应的操作功能。【信息】内可以查看PLC的信息及比较软件程序和PLC中的程序是否一致。【清除】功能是将PLC内部程序全部清空。

图2.12 【PLC】下的功能按键

如图2.13所示,导航栏中的【调试】主要针对程序测试使用,后面章节将根据实例讲解使用方法。

图2.13 【调试】下的功能按键

如图2.14所示,导航栏中的【工具】下有【向导】、【工具】和【设置】。一般较为复杂的程序需要按照向导逐步设置应用,需要用到【向导】功能。所谓“向导”就是针对典型的案例做的模板化指导流程和操作,同时自动生成一些子程序。常用向导有:高速计数器、运动控制和PID调节等。【工具】是在调试的过程中用到的手动操作面板,如运动控制面板和PID控制面板。【设置】下的【选项】用于设置程序里的内容,详细内容可查看【设置】下的【选项】。注意:调整程序代码显示宽度和监视程序宽度,需要进入【选项】进行相应设置,这样就能让I/O符号的宽度变大,能显示更多内容。

图2.14 【工具】下的功能按键

2.2.3 软件常用设置

1.组态配置CPU

双击项目树下的【CPU SR30】,如图2.15(a)所示,出现图2.15(b)模块配置页面,双击【CPU SR30(AC/DC/Relay)】会出现一个小三角。单击小三角会出现CPU模块的选择菜单,如图2.15(c)所示,选择CPU型号并确定即可,这里选择CPU SR30(AC/DC/Relay)。

图2.15 组态配置CPU

配置完CPU型号后,按照图2.16配置扩展模块。配置各个模块的过程就是硬件组态的过程。所谓组态就是将外部实际使用的模块,用直观的形式表示出来。对于西门子PLC模块而言,订货号就是型号。

图2.16 PLC组态添加

如图2.17所示,使用模拟量模块时需要设置模拟量通道的类型。如何设置模拟量模块的通道类型呢?一般根据外接传感器的输出类型来确定,外接传感器如果是电压型就要设置成电压型,外接传感器如果是电流型就要设置为电流型。S7-200 SMART组态如果采用的是电流型时,只能选择0~20mA的类型,如果外接传感器是4~20mA的信号,则需要在程序中做相应处理,在本书第17章有详细讲解。

图2.17 PLC组态模拟量模块

2.数据保持区域设置

如图2.18所示,进入组态设置并选中【保持范围】,范围0~5都是可以设置的,每一个范围又可以选择数据区、偏移量和元素数目。【清除】按钮可以清除已经设置好的内容。【数据区】可以选择并设置不同的数据区如VB、VW、VD、MB、MW和MD等。【偏移量】是指设置的数据区的起始地址。【元素数目】是指设置的数据区的变量个数。

3.程序密码设置

图2.18 数据操持区的设置

如图2.19所示,进入组态设置页面,选中CPU模块,找到【安全】,右侧显示密码的区域根据密码安全等级一共分了4种加密方式,加密等级越高操作权限越低。如图2.19选择的是【读取权限】,可以读取程序,但是写入程序需要密码。图中标注了输入密码的区域,【密码】处输入密码,【验证】处输入同样的密码用于验证,设置完毕后,下载程序时只需要输入一次密码即可。此处加密是对所有程序加密,还可以单独对子程序块进行加密。

图2.19 PLC程序密码设置

4.CPU启动模式设置

如图2.20所示,进入组态设置页面,选中CPU模块,选择【启动】,点开CPU模式下的三角可以选择不同的模式。默认的是【STOP】模式,即CPU启动后,CPU处于停止模式,可以设置为【RUN】或者【LAST】。【RUN】模式是CPU启动后,CPU处于运行模式;【LAST】模式是CPU启动后,CPU处于最近一次的运行状态。我们一般设置为【RUN】或者【LAST】。很多初学者不知道设置CPU的运行模式,导致断电重启后原来编写测试好的程序不能运行。通过指示灯的状态也可判断CPU的运行状态,当CPU处于运行模式时,CPU的指示灯是绿色的;当CPU处于STOP模式时,CPU的指示灯是黄色的。

图2.20 CPU启动模式设置

5.向导的建立

如图2.21所示,在编写程序时可以通过指令树中的【向导】建立向导。常用的向导有:运动、高速计数器和PID,根据程序需要选择相应的向导进行设置,不同的向导设置方法也不一样;同一个向导,使用需求不一样,设置也不一样。向导设置组态完成后,系统会自动生成对应的子程序,然后根据工艺要求调用相应的子程序编程,这样便简化了程序的编写。使用向导时,选择需要的向导,双击并按照提示操作建立向导,向导中出现的设置根据实际使用需求填写即可。

2.2.4 添加库文件

如图2.22所示,项目程序都在【程序块】的目录下,在对应的程序块内编写程序。如图2.23所示为编程时可能会用到的库文件。库文件可以理解为已经编写好的程序块,可以供用户使用或调用,有的库文件是编程软件自带的,而有的库文件是用户添加的。如模拟量比例换算指令库【Scale】就是用户自己添加而生成的。

图2.21 向导的建立

图2.22 程序块

图2.23 库文件

图2.24 库文件夹

S7-200 SMART模拟量比例换算指令库【Scale】的添加步骤如下:①下载安装或自己编写库文件。②如图2.24所示,打开编程软件找到【库】,右键后选择【打开库文件夹】。③如图2.25所示,可以看到库文件目录,将库文件复制到库文件夹。④关闭软件重新打开,如图2.26所示,从左下角指令树找到库文件子程序,这样模拟量比例换算指令库【Scale】就可以使用了。

2.2.5 符号表的建立

图2.25 库文件存放位置

图2.26 库文件应用到程序

图2.27 符号表

如图2.27所示,在指令树中找到【符号表】,双击【表格1】可以添加自定义的符号表。打开【I/O符号】可以修改系统自动生成的符号表。符号表一共有3项:【符号】、【地址】和【注释】。【符号】就是为变量设定的代号,【地址】就是PLC里数据区的地址,如I0.0、M10.0、V100.0、MW20和VD200等。【注释】就是对变量定义的解释,为了方便解读程序而设定的。注释不是唯一的,每个人写的注释都不一样,只有编程人员最清楚注释的意思,当然也可以不写注释。注释要保证简单、易读,用于理解指令所表达的意思,不能大篇幅地去解释。由于S7-200 SMART编程软件符号和注释不在一起显示,很多人习惯把代号用汉字去描述,使汉字和绝对地址在一起显示,这样更容易解读程序,编程也更方便。

2.2.6 程序数据监控

如图2.28所示,在指令树中找到【状态图表】,双击【图表1】可以添加自己要监视的变量。添加完毕后选择显示格式,最右侧新值部分输入新值,可以写入PLC并修改变量数值。状态图表下边的小导航栏中有一个铅笔形状的图标是用于向PLC写入新值的操作按键,左侧有个绿色三角的按键,点下去此按键可以选择监视变量的当前值。

图2.28 状态图表

2.2.7 子程序调用

西门子PLC大部分程序块都需要被OB1调用之后才会被CPU循环扫描,否则CPU不扫描该程序块,该程序块的指令也就不会被执行。如图2.29所示,编好子程序之后,一定要在OB1中调用才可以被执行。调用的方式一般有两种:第一种是OB1对子程序一直调用,保证子程序的运行;第二种是根据已经调用和执行的程序条件来判断,根据需要来调用子程序。如程序段2中,当V20.0接通时才会调用“PID调节”子程序。

图2.29 子程序调用

2.3 与计算机联机操作

计算机与PLC联机时需要具备的硬件配置:计算机、CPU模块和通信电缆。硬件连接:将计算机和CPU模块通过通信电缆连接在一起。

联机操作注意事项:计算机和CPU模块如果采用网线连接,计算机和CPU模块一定要在同一网段,但是IP地址不能重复。例如CPU模块的IP地址设置为192.168.1.11,计算机就要设置成192.168.1.X,两者IP地址除了第4段不一样,其他的3段都是192.168.1。使用IP地址尽量不要使用192.168.1.1,因为路由器经常使用此地址。

如图2.30所示,S7-200 SMART与计算机连接操作步骤如下:第一步,选择指令树下的【通信】,选择计算机对应的驱动(网线连接则选择网卡驱动,无线连接则选择Wi-Fi驱动)。第二步,设置CPU模块的IP地址。第三步,设置计算机的IP地址,并保证计算机的IP地址和CPU模块的IP地址在同一网段(用网线设置网卡IP地址,用无线设置Wi-Fi的IP地址,二者不可混用)。第四步,设置完毕以后,单击【查找CPU】来搜索CPU模块,如果查找不到CPU模块则可以选择【添加CPU】输入CPU的IP地址,然后添加。一般通过上述方法就能找到CPU并联机成功,然后就可以进行程序的下载和上传操作了。

图2.30 软件与计算机联机设置

本章小结

PLC编程只是学习电气控制的一小部分而已,但是在编程之前初学者一定要对软件的框架和使用有一定的了解。就像学习开车一样,虽然不需要把汽车所有部件都了解清楚,但是常用的部件必须要知道如何操作,如离合、油门、刹车、灯光、前机盖和油箱盖等。 +Pw8f8z1sHOn0e5Dtbu22YhYm5mQxmNrwQdaYp9UWFVojZln9nEXz0I4ytb365uY

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