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STEP7快速入门
STEP7V5.3
快
速
入
门
合肥锐锋自控工程有限公司
2007.3
一硬件组态
首先打开STEP7V5.3软件(SimaticManager)进入STEP7的编程画面.
在名称(NAME)栏目内填上要建的项目名称,按
此时打开的是名为CHEN的空项目,里面仅有一个MPI
(1)的图标,在它下方空白处按鼠标右键,在弹出的窗体上点击“InsertNewObject”,选择SIMATIC400Station,首先建立S7400站。
系统自动在项目“CHEN”下面生成“SIMATIC400
(1)”图标,它表示S7400站已建立,但此时的S7400站里是空的,软件和硬件的组态都没有。
双击Simatic400
(1)图标,打开400站的组态,里面只有硬件组态(Hardware)图标,双击它进入硬件组态画面,这是S730/400PLC编程的基础,所有的硬件信息、通讯方式、通讯地址、外部的输入/输出地址都要在此定义,必须按照硬件组态的地址编写用户软件。
SIEMENSS7300/400PLC的硬件是模块化的,系统就是由这些模块以搭积木
的方式组成,硬件组态的任务就是用软件的方式模拟这些模块组成的过程。
右边的栏目所列的是SIEMENSS7400/300系列PLC的硬件配置库,组态时要从这些库中找到与实际应用模块型号完全一致的模块按照SIEMENS的硬件组态标准进行“安装”,当然是指软件上的安装。
首先是安装底板。
所有的PLC模块都是安装在底板上的,S7400的底板功能有:
A、固定硬件模块
B、
模块之间的通讯连接(内部有通讯线路),这一点不同于S7300,S7300的底板仅仅是个支架。
在“RACK-400”中找到“UR1”,这是我们实际用到的底板型号,如果不能确定众多同类型号中哪种才是我们要找的,可以依次用鼠标单击,在右下角会出现被点中模块的详细型号(“6ES7400-1TA01-0AA0”),直到找到完全相符的模块(实际用到的模块型号可以在控制柜的PLC模块面板上找到)。
找到后,双击“UR1”,可以看到图中打圈的底板示意图,图中左侧的数字表示底板插槽号(SLOT),“1”表示最左侧的插槽,依次类推,共18个插槽。
第一个插槽是固定用来插电源模块的,点击底板上的1号插槽,然后按上面的方法,在PS-400下找到型号为“6ES7407-0KA01-0AA0”的电源模块,双击即可安装,如图所示,插槽上显示出电
源模块的基本型号PS40710A,在下方的模块列表上则显示了它的详细型号:
6ES7407-0KA01-0AA0;该模块体积较大,占据了1、2两个插槽,所以接下来的模块,只能插在3号及以后的插槽上。
与上面的方法相同,在硬件组态库中的CPU-400文件夹中,找到6ES7414-2XG04-0AB0型号,选择V4.1版本号,双击安装,出现一个对话框,这是有关通讯方式的选择,默认的方式是没有任何网络选项。
因为本系统的控制层选择了PRIFIBUS-DP方式,所以必须要添加PROFIBUS方式,按“NEW“,弹出如下画面:
按“OK”即可。
进一步的信息可以选择NetworkSettings打开如下画面
默认的通讯速率是1.5Mbps,通讯方式为DP方式。
需要说明的是,尽管PROFIBUS的通讯速率最高可达12Mbps,但在实际应用中大都选用1.5Mbps,因为通讯速率受很多条件制约,如:
通讯距离、电磁干扰、通讯电缆的质量等,选择1.5Mbps是为了保证在上述不利条件下系统通讯的可靠性。
其它的参数都不要改变。
这样地址为2、名称为PROFIBUS
(1)的PROFIBUS总线就建立了。
关闭上面的窗口,就可看到在“DP”的右侧生成了形似轨道的(打圈的部分)
PROFIBUS总线,所有的从站都将“挂”接到该总线上。
对于本系统选择的CPU414-2DP而言,除了DP口以外,还有一个通讯口,见上图中的MPI/DP,这是一个两用通讯口,可以选择MPI协议,也可选择PROFIUBUS协议,在CPU的实物上,MPI/DP口在上面,DP口在下面,它们在使用上稍有不同,一般来说,上位计算机通过MPI/DP口与CPU相连接;ET200从站、触摸屏等现场设备(后面介绍)接到DP口上。
在上图中,双击“MPI/DP”,可以进入其设置画面。
在画面上点击属性(Properties)
如果选择MPI方式,按默认配置就可以了,如果选择PROFIBUS方式,则按“NEW”键,建立PROFIBUS
(2),加上前面建立的PROFIBUS
(1),系统则组成了双PROFIBUS总线方式。
但本系统是按MPI方式设定的,因为用MPI方式调试
更为方便。
在最初的状态下,CPU模块中没有硬件设置,不能识别PROFIBUS方式,用户的硬件组态信息和软件不能通过PROFIBUS方式下载到CPU模块中,如果计算机到PLC的距离较远(超过50M),通讯方式必须是PROFIBUS协议,只有先在硬件组态中将MPI/DP口定义为PRIFIBUS方式,然后将硬件组态下载到CPU400中,然后才可以实现计算机与PLC之间的PROFIBUS协议通讯。
在4号插槽插入以太网模块(6GK7443-1EX11-0XE0)。
如果要修改模块内的参数,可直接双击模块的插槽,打开模块的设置画面。
在画面上点击属性(Properties)打开参数设定画面,这里要确定IP地址
就按默认地址(192.168.0.1)确定就可以了,这个IP地址在上位机的程序中用到。
到此,S7-400PLC的硬件组态就结束了。
再切换到项目的主画面下就可以看到项目中增加了PROFIBUS和Ethernet两个子项。
接下来就要组态S7300站。
S7-300和S7-400的硬件组态方式和步骤完全一样,按SIEMENS的硬件组态原则,S7-300的电源模块可以不组态,CPU模块必须插在2#插槽,3号插槽用来安装通讯模块(本系统未用),输出/输入模块只能安装在4-11共8个插槽上。
因为S7300的底板不同于S7-400,底板仅是安装导轨,并没有真正的插槽,所以对S7-300来说,所谓的插槽号仅仅表示各种模块的前后次序,如本系统的硬件中3#插槽(通讯模块用)是空的,但在控制柜内的PLC实物上,对应位置并没有空缺,因为组态的仅是它们的顺序。
按照上面的方法,从硬件信息库中找到与实际型号一致的模块,将S7-300PLC上所有的模块安装在对应的插槽上。
下一步就是定义各输入/输出模块内部的地址或信号类型,对于开关量输入/输出模块而言,只需要定义其地址就可以了,信号类型(24V或220V、继电器或晶体管)是由模块型号决定的,组态中不能改变,本系统中,S7-300PLC的第一块输入/输出模块是DI16XDC24V(6ES7321-1BH02-0AA0)
注:
SIEMENS的常用模块的命名:
6ES7ABC
6ES7是S7PLC的统称,S7200、S7300、S7400的模块型号都以6ES7开始;
“A”表示PLC的系列,对于S7-200PLC,A=2;S7-300和S7-400“A”分别是3和4;
“B”表示是开关量还是模拟量,模拟量为3,开关量为2;
“C”表示是输入还是输出,1为输入,2为输出,5表示为输入/输出混合模块;
例:
6ES7321表示是S7300PLC的开关量输入模块;
6ES7235表示S7200PLC的模拟量输入/输出模块
SIEMENSS7-300/S7-400PLC的开关量输入为I、输出为Q,图中“DI16XDC24”模块地址在“IAddress”栏,为(打圈的)0…1,它表示该16点DI模块在PLC中占有输入字的“0”、“1”两个字节,模块上的16个开关量输入点,从上到下依次对应的逻辑地址(程序中将用到)分别是I0.0-I0.7、I1.0-I1.7。
在模块列表上双击DI16XDC24V模块图标,打开其属性对话框,可以修改它的起始地址,也可以选择系统默认地址(选SystemDefault),SIEMENSPLC的通用模块只有四大类:
开关量输入(DI)、开关量输出(DO)、模拟量输入(AI)、模拟量输出(AO),硬件组态时,同类模块的逻辑地址不能有重复和交叉,否则在编译时会出现错误信息。
同样,下面的DO32X24V地址设为4…7,它表示模块上32个开关量输出地址分别是Q4.0-Q4.7、Q5.0-Q5.7、Q6.0-Q6.7、Q7.7-Q7.7。
对于下面的模拟量输入和输出模块则有所不同,首先是地址表示方法上的不同:
如第6插槽上的8AIX12bit模块,它的地址是600-615,每个模拟输入点占有两个字节(16BIT),地址分别表示为PIW600、PIW602、PIW604、PIW606、PIW608、PIW610、PIW612、PIW614;对于8号插槽的4AO模块,四个模拟量输出通道地址分别为PQW600、PQW602、PQW604、PQW606。
除了要定义逻辑地址以外,还要定义信号类型,SIEMENSS7300/S7-400PLC的同一种模拟量输入/输出模块一般都可以选择多种信号类型,除了硬件上的跳线外(见硬件部分说明),还需要在硬件组态时做出相应的选择。
在模块的属性列表里,可以选择多种信号,如电压(E)、4线制电流(4-wiretransducer)、热电阻(Resistor)等,选择时要注意两点:
A、8AI模块上可检测8个模拟量输入信号,但定义的信号类型只有四组,分别对应与通道的0-1、2-3、4-5、6-7,这样在实际使用时,同组内的两个模拟量输入信号类型必须完全一样,不然就会出现检测错误。
B、当改变任一组的信号类型时,选择框下方的类别标志,如“[D]”会发生相应的改变,这个字母“D”与模块上的硬件跳线直接相关,(硬件跳线块的箭头必须对着“D”,见硬件说明)
所有模块都定义好之后,S7-300PLC的组态就结束了,但在本系统中,它与S7400之间还是互不相关的,所以要在它们之间建立PROFIBUS协议的主从连接。
在模块列表中,单击CPU模块上的“DP”图标,打开其属性对话框:
因为在组态S7400时,已经建立了一条PROFIBUS总线(“PROFIBUS
(1)”),所以这里只要选中就可以了,系统给S7-300自动分配的PROFIBUS地址为“3”,S7-400的地址为2,就按默认地址就可以了。
在本系统中S7-300是S7-400的从站,它们之间是主从通讯,所以在属性窗口的OpreatingMode选项中,选择从站方式(DP-SLAVE),其它都按默认值。
然后切换到S7400的硬件组态窗口,先单击PROFIBUS
(1)总线,选中它,再双击CONFIGUREDSTATIONS下的CPU31X图标,打开通讯数据组态画面,这时
S7-400系统已经自动识别出CPU315-2DP在PROFIBUS
(1)上,地址为“3”,按连接(CONNECT)即可。
到这里,两个CPU之间的通讯已经建立起来了,在S7-400的硬件组态窗口上,可以看到3号站的PLC图标,下面要做的就是定义两个CPU之间数据交换的地址空间。
SIEMENSPROFIBUS通讯协议是个成熟的软件包,用户在使用中可以忽略数据通讯的具体格式和各种约定,那都是系统软件自动完成的。
所谓的定义地址空间就是定义两个CPU发送数据的地址及接受数据的地址。
在上图中,双击3号从站的图标,打开configration选项,如下图:
现在的数据列表是空的,也就是说,两个CPU之间只是理论上可以通讯,但通讯的字节数是0,按“NEW”,弹出对话框:
图中标注的1表示通讯方式为MS(Master-Slave的缩写),即主从方式,经过上述组态,实际上到这里已经确定了,不能再次选择了;
标注2表示的是输入还是输出。
图中左侧为主站,即CPU414;右侧为从站,即CPU315,如果将主站设定为输入(INPUT),则从站自动设定为输出(OUTPUT),反之亦然。
在数据交换中,从站可以发送数到主站,对从站来说,是输出,主站接受数据当然是输入;主站也可以发送数到从站,输入输出关系自然就颠倒过来了。
标注3表示交换数据的起始地址,为在程序调用时便于记忆,可以将主从站的地址设定为相同的数值。
标注4表示传送的字数,共16个字。
按“OK”,可以看到如下画面:
这很类似硬件组态中的输入/输出模块的列表框,实际上,SIEMENS的PROFIBUS通讯数据就是用模块的概念来设置的,图中第一行就相当于硬件组态中给S7-300和S7-400PLC的底板上各插一个16点的模拟量输入/输出“软”模块,只不过,对S7-300来说是输入模块,地址是PIW256、PIW258…直到PIW286;对S7-400来说,是输出模块,地址是PQW256、PQW258…直到PQW286,编址方式等同于模拟量输入/输出的硬件模块,而且在程序内部,这些地址在使用上也是完全一样的,所以这就要求这些“软”模块的地址不能与实际的模拟量模块的地址冲突。
系统运行中,S7-400的PQW256开始的16个字的数据会自动送到S7-300的PIW256开始的16个字中,用户所要做的就是将S7-400中需要发送到S7-300的数据送到PQW256-PQW286中,就可以了,S7-300程序中要用到这些数据,可以到PIW256-PIW286中直接读取就可以了。
当然在实际应用中,单这一块“软”模块可能不够,可以像添加硬件模块一样,添加新的“软”模块,按“NEW”即可。
本系统插了8个16字的“软”模块,这就意味着S7-300可以将从PQW256开始的64个字送到S7-400的PIW256开始的64个字中;同样,S7-400也可以将从PQW256开始的64个字送到S7-300的PIW256开始的64个字中。
现在S7-300和S7-400之间的通讯组态全部结束,接下来组态S7-400的I/O从站,首先做一简单介绍。
SIEMENS的现场I/O从站(PROFIBUS-DP协议)有很多种,从硬件组态库图中可以看到有ET200B、ET200C、ET200M等,它们分别适用于不同的控制对象和场合,但用得最为广泛的还是ET200M,从硬件组成上看,它和普通的S7-300PLC系统很相似,ET200M系统上所有的硬件模块实际上就是S7-300系列PLC的模块,根本性的差别在于,S7-300PLC是完整的控制系统,它拥有一块S7-300系列的CPU,可独立运行;而ET200M仅仅是个远程I/O从站,可以接到S7-400主站上,也可接到S7-300主站上,没有CPU模块,不能独立运行,可以简单地理解为,ET200M系统就是将PLC底板上的输入/输出模块,“搬”到远离CPU模块的现场,这些模块通过IM153PROFIBUS通讯模块与CPU通讯,这种用法在工业控制上非常广泛,因为在实际使用中,各个控制对象之间,往往距离很远,如果都将信号接到PLC控制柜内,不仅需要大量的电缆,而且施工难度也很大,在这种情况下,可以使用现场总线方式(PROFIBUS),就是在检测、控制点相对集中的地方,就近安装ET200M从站,现场信号就近接到从站上,而从站到主站之间只需要一跟双芯的PROFIBUS-DP的通讯线就可以了,不仅节省了大量的电缆,而且也省去了架设电缆桥架、铺设电缆的工作,经济效益十分明显,这是现场总线得以迅速发展的一个重要原因。
回到S7-400硬件组态的主画面,单击PRIFIBUS
(1)选中它,再在“ET200M”下,单击IM153-1,插入一个从站。
第一个现场I/O站是控制柜中S7-300PLC下方的ET200M站,站地址是6,
在IM153的模块上的拨码开关设置为110,及二进制数的6,站地址的设定原则如下:
A、地址号为0-127之间;
B、同一条PROFIBUS总线上的各个站,不管是主站还是从站,地址不能重复,前面的组态中已将S7-400和S7-300的地址分别定义为2和3,所以这里就不能再使用了;
C、软件设定的地址(图中复选框中选中的地址)和硬件模块上的拨码开关对应的地址要一致。
通讯速率还是选择1.5Mbps,每个站设定的通讯录速率必须相同。
确定后在S7-400硬件组态的窗口上就可以看到6号从站的图标,但下方的
详细列表中是空的,没有任何模块,可以按S7-300PLC的组态方式添加各种模块,同S7-300的规则一样,只有4-11共8个插槽可供安装各种输入/输出模块,这就意味着一个ET200M从站最多可以接8个I/O模块。
在6号站上有四个模块,前三种模块都是通用型的,组态方法与前面一样,所要注意的就是不要与已组态好的模块发生地址冲突。
第7插槽的FM350是高速计数模块,用来接受高频变化的开关量信号,普通的DI模块只能接受40HZ左右的信号,无法接受旋转编码器这样的高速脉冲信号,本系统的两只旋转编码器是1024线的,即旋转一周,发出1024个脉冲,用来检测两个传送带的速度,减速机输出端的最快转速为50转/每分钟,约853个脉冲/S。
在硬件组态库中的COUNTERMODULS下,双击FM350-2COUNTERMODULE,安装到第7插槽。
FM350-2模块的使用相当复杂,有一本这里FM350-2手册专门介绍模块的使用,SIEMENS公司提供了专门的软件模块用来组态该模块,它不是STEP7V5.3的一部分,所以在硬件组态前需要安装该软件。
切换到STEP7V5.3主窗口,在FILE下按“OPEN”,在弹出的对话框中选择“Labaraies”,显示如下:
第一行fn_cntli就是有关FM350-2的库文件,双击打开,将BLOCK下的FC2-FC5、UDT1全部选中,COPY到项目“CHEN”里的S7-400PLCBLOCK下。
在复制过来的软件模块中,FC2-FC5都是专为FM350-2使用的系统程序块,FC2为控制块,FC3为写数据程序块,FC4为读数据程序块,FC5为诊断程序块,这些程序块都打不开,系统只是提供了相应的调用入口,开发时直接调用就可以了。
UDT1实际上提供了一种数据结构,有关FM350-2的所有信息和数据都存在一个数据块内(DB),而该数据块的结构就是UDT1。
现在就建立这个数据块
选择数据块为DB5,类型为UDT1,实际上就是定义了DB5的内部存储格式。
DB5将用来存放FM350模块的各种参数。
再回到S7-400的硬件组态画面,双击6号站的第7插槽,打开硬件组态信息窗。
如图选择0-7通道为单个计数,按OK关闭。
双击编码器(ENCODE)图标,选择第一项—脉冲加方向模式。
双击Operating,打开测量方式对话框,选择频率测量(FrequencyMeasurement),因为高速计数模块FM350-2有多种工作方式,本系统是用来测量由编码器来的减速机角速度信号,即每秒产生了多少脉冲,所以选用频率测量。
FM350-2共有8个通道,可接受8路高速脉冲信号输入,上述过程只是组态了其中一个通道(CHANNEL0),其它通道可根据需要,一一组态。
打开FM350-2的地址组态画面,如图填写I/O开始地址,注意该地址与已组
态模块的地址不能冲突,在本系统的应用程序中实际上没有用到该地址,但它是FM350-2组态中不可缺少的一部分,必须要定义。
按“OK”,弹出MODULEADDRESSFORDATABLOK,这实际就是要求选择将所有该模块的所有信息放在哪个数据块中。
按SELECTDATABLOCK,显示数据块列表框,选择DB5,所有组态和修该的数据都被送到DB5中。
打开DB5数据块,就会发现I/O地址528已送到数据块内(16进制数#210)。
7#站(PLC柜内S7-400下方的ET200M从站)的组态方法与6#站完全相同,只是模块内的地址和信号类别不一样,参照实际程序中的配置定义就可以了,这里不再介绍。
下面介绍模拟电梯从站的组态过程,模拟电梯实际上是由S7-200PLC控制的,在SIEMENS内部,S7-200系列PLC是于S7-300/400完全不同的PLC,它们的编程软件也不一样,分别是STEP7V5.3和S7MICRO/WIN32,所以在硬件上S7-400/300系列PLC不能直接与S7-200PLC通讯,STEP7V5.3中也没有有关S7-200的硬件信息库,实际上它们之间的通讯是通过一个EM277PROFIBUS模块实现的,EM277的硬件信息库(SIME089D.GSD,实际上就是驱动程序)需要另外安装。
同样,EVIEW公司也为S7-300/400PLC编写了ECIEW总线桥的驱动程序(BRIDGE.GSD),在组态EM277和EVIEW触摸屏的总线桥之前,要首先安装这两个驱动程序,将它们的硬件信息加入到STEP7V5.3的硬件信息库中。
在硬件组态窗体上,打开OPTIONS下的INSTALLGSDFILE找到上述两个文件的路径,点击安装即可。
现在STEP7V5.3可以将EM277和总线桥当作内部的模块进行组态。
单击PROFIBUS
(1)图标,在右侧的硬件信息库内找到“EM277PROFIBUS-DP”
双击安装,在它的属性中,选择PROFIBUS地址为8,在PROFIBUS
(1)总线图上就可以看到EM277的图标。
选中EM277的1#插槽,在EM277下选择16WORDOUT/16WORDIN“软”模块。
将默认地址都改为400,表示在S7-200和S7-400之间开辟了一个32个字的数据交换区,S7-400PLC可以将从PQW400开始的16个字传送到S7-200PLC,
也可以将S7-200PLC发送的16个字接收到PIW400开始的16个字内。
但S7-200的发送数据区和接收数据区并没有确定,在硬件组态窗上右击EM277图标,打开属性页,给I/OOffsetintheV-memory赋值400,这个参数实际上就是规定了与S7-400PLC所要交换数据的缓冲区地址。
在S7-200中数据区不同于S7-300/400的数据块(DB)结构,它是存放在唯一的V存储区内,如VW0表示数据区第0个字,VB40表示数据区第40个字节等,这里将I/OOffsetintheV-memory定义为400,就表示数据交换区的首地址是VW400,根据EM277的规定,S7-200发送的数据排在前,接收的数据排在后,这一点不同于上面说的S7-400端的缓冲区,S7-400是将发送和接收的数据分开在PQW和PIW两个缓冲区中;S7-200中VW400到VW43116个字是要接收的数据,而VW432到VW46316个字是发送的数据。
按上述方式定义好后,两边交换数据的地址如下图:
在程序中要做的就是将需要发送的数据送到发生缓冲区内,如果用到对方来的信息就到各自的接收缓冲区中读取就可以了。
最后一个从站就是触摸屏了。
实际上从S7-400PLC上看不到触摸屏的任何信息,对它来说,触摸屏是不存在的,它只是与总线桥存在数据交换,从这一点上说,总线桥的功能与S7-200上的EM277完全一样,都是“桥梁”的作用,因而在组态方式上也很相似。
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