1、STEP7,1、STEP 7编程软件简介STEP 7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，需要安装、运行在使用Windows操作系统的计算机上，比如Windows2000/XP专业版以WindowsServer 2003。STEP 7支持三种编程模式：LAD（梯形图）、FBD（功能块图）和STL（语句表）。本课程对STEP 7操作的描述，都是基于STEP 7 V5.4版的。,1.1 编程通信方式在安装了STEP 7编程软件的计算机和S7-300 PLC间建立通信连接，常用的有如下通信方式。(1) PC-MPI编程通信适配器，连接计算机的RS-232接口和
2、PLC的MPI接口。(2) USB-MPI编程通信适配器，连接计算机的USB端口和PLC的MPI接口。(3)安装CP（通信处理器）卡，通信卡CP5611 (PCI卡，台式机使用)、CP5511或CP5512（PCMCIA卡，配合便携机使用），可以将计算机连接到MPI或PROFIBUS网络，通过网络实现计算机与PLC的通信。,还可以使用计算机工业以太网通信卡CP1512（PCMCIA卡）或CP1612（PCI卡），通过工业以太网实现计算机与PLC昀通信。用户买到的西门子编程器(PG)上已经装有STEP 7，并且配SIMATIC可编程序控制器编程时所需的各种接口和连接电缆。,1.2 STEP 7的
3、安装和卸载1）STEP 7的安装(1)执行STEP 7 V5.4安装盘根目录下的Setup.exe。(2)选择需要安装的项目，建议选择全部安装。(3)按提示逐步安装所选的项目。根据计算机性能的不同，需要半小时左右。,2）、编辑项目 (1) 打开一个项目要打开一个已存在的项目，可选择菜单命令“File”一“Open”，在随后的对话框中选中一个项目，该项目窗口就打开了。 (2) 复制一个项目使用菜单命令“File”一“Save As”，可以将一个项目存为另一个名字。还可以使用菜单命令“Edit“一“Copy”，复制项目的某些部分，如站、程序、块等。 (3) 删除一个项目使用菜单命令“File”一“
4、Delete”，可删除一个项目。使用菜单命令“Edit“一“Delete”，可删除项目中的一部分，如站、程序、块等。3.2 通信设置在“SIMATIC Manager”窗口选中菜单“Options”一“Set PG/PC Interface”，打开“Set PG/PC Interface”对话框，点击对话框中的“Property”按钮，在出“Property PC Adapter”中检查PG/PC接口参数设置是否正确（安装时已做了设置）。,3.3 硬件组态和参数设置硬件组态就是在STEP 7中对PLC控制方案中使用的硬件（模块）进行配置和参数设置。生成项目后，可以先组态硬件，然后为它生成软件程
5、序。也可以在没有硬件组态的情况下先生成软件，然后再组态硬件。,1）硬件组态步骤 (1) 生成一个站，如：SIMATIC 300 Station；,(2) 在“SIMATIC Manager”窗口选中该站，双击“Hardware”图标，打开硬件组态窗口“HW Config-SIMATIC 300 (1)”，开始硬件组态；,(3) 在HW Config中，双击Hardware Catalog框中的“SIMATIC 300”一“RACK-300”一“Rail”（或者用拖拉的方法），插入RACK-300机架。,（4) 双击PS-300,选中PS 307 2A,将其拖到机架RACK的第一个槽。,（5）点
6、击CPU-300，双击CPU-315-2DP,在下拉菜单中选中一个，将其拖到机架的第2个槽，注意准确的编号。一个组态PROFBUS-DP的窗口将弹出。在Address中选择分配想要的DP地址。默认为2。,（6）点击SUBNET的NEW按钮，生成一个PROFEIBUS NET的窗口将弹出。点中NETWORK SETTING页面，可以在这里设置PROFEIBUS的参数，包括速率、协议类型等。,（7）点击确定，既可生成一个PROFIBUS-DP网络。,（8) 组态EN200M，点开PROFIBUB-DP，点开ET200M，选中IMI153-1（注意，是6ES7 153-1AA03-0XB0），将其拖
7、到左面的PROFIBUS(1):DP master system(1)上。,（9）在弹出的IM153-1设置页面上，DP地址可以改动，默认值为1；点击确定。,（10） 点开IM153-1，再点开DI300选中SM312 *DC24V 模块，将其拖入机架的第4槽，一个数字量输入模块DI组态完毕，系统自动地为其分配I/O地址。,（11）按上述步骤再继续组态数字量输出模块DO，同样得到系统自动分配的地址。,（12）按照上面的方法组态AI模拟变量；然后双击该模块，在弹出的模块属性画面点击Measuring 栏，为每个通道定义信号类型，如将0-1通道定义为两线制420mA信号，23通道定义为内部补偿K型
8、热电偶信号（TI - I）。最后点击OK，完成AI模块组态，系统将为每个通道自动分配地址，这里是PIW256、PIW258。,（13) 检查组态，点击Station Consisitency check，如果弹出 NO error窗口，表示没有错误。,（14）,(15)机架3号槽，是专为接口模块保留的，根据霈要选择是否装入。411号槽可以装信号模块SM、功能模块FM、通信处理器CP。硬件组态窗口的左上部是一个组态简表，它下面的窗口是一个包括模块的订货号、MPI地址和I/O地址等信息的详情表。右边是硬件目录窗口，可以用菜单命令“View”一“Catalog”打开或关闭它。,硬件模块的地址可以改变
9、，双击要改变的模块，在弹出的画面中选中地址，然后取消默认，就可以修改地址了。,注意，并非所有的模块硬件地址都能改变。,2）参数设置设定组态完成后，就可以设置各个模块的参数。不同模块可以设置的参数的数量是不同的。参数的设置在模块的属性( Property)对话框中完成。双击模块所在的槽，或者用鼠标右键点击该槽，然后在下拉菜单中选择“Object Properties”，就能打开该模块的属性(Property)对话框。3）硬件组态的保存和下载参数设置完成后，还需要把以上硬件及其参数设置保存，并将它们下载到CPU中去。在HW Config窗口，选择菜单“Station”一“Save and Comp
10、ile”，或点击工具栏上的“Save”图标，就可以把设定组态存盘。两者的区别是前者能产生系统数据块SDB。系统数据块的内容就是组态和参数。存盘完成后，点击“Download”图标，或选择“PLC”一“Download”就可以把设定组态下载到CPU。,3.4 程序编写点击展开项目Testl的“S7 Program”至“Blocks”，双击要编辑的块的图标如FC1，就可以打开编辑器窗口。,编辑器窗口由变量声明表和程序区两部分组成。用户在变量声明表中声明本块中专用的变量，即局域变量，局域变量只是茌它所在的块中有效。,点击“View”菜单，可以再次选择编程语言。,用点击或者拖拉方法可将元件插入光标所在
11、的位置。工具条中没有的元件可以通过点击“Overviews on/off”图标展开详细的编程元件表来获得。 梯形图编程元件表如下图所示。,一个Network编辑完后，点击“New network”图标 插入新段以便继续编程。,整个块编写完成后，点击“Save”图标保存程序。要注意的是，在S7系列PLC中，用户程序是由程序块组成的。在STEP 7的主程序结构中，操作系统只自动循环扫描OB1块，OB1安排其他程序块的调用条件和调用顺序。也就是说，用户程序中的功能块FB、功能FC、系统功能块SFB以及系统功能SFC等，都应由组织块OB1安排它们的调用条件和调用顺序。FC和FB可以互相调用。,一个编辑
12、完成的程序图如下图所示。,用户生成的变量表（VAT）在调试用户程序时用于监视和修改变量。系统数据块(SDB)中的系统数据含有系统组态和系统参数的信息，它是用户进行硬件组态时提供的数据自动生成的。,3.5 下载与上传程序编辑保存完成后，点击“Download”图标 或者右键点击“Blocks”，在弹出菜单中选“PLC”一“Download”实现整个程序块（包括OB1、OB121、FB41、DB1、DB2、DB3）的下载。在文件夹中的变量表（VAT）和用户定义数据类型不能下载到CPU中。,下载前最好先清除CPU。方法是：展开程序左侧的目录树，右键单击“SIMATIC 300”一“PLC”一 “Cl
13、ear/Reset”，清空PLC内存。然后右键单击“SIMATIC300”一“PLC”一“Download”，下载软硬件程序和组态。,3.6 符号定义与变量声明1）符号定义在STEP 7的用户程序中，可以使用绝对地址（如Q4.0、Il.l、M2.0、FB21）来访问I/O信号、存储位、计数器、定时器、数据块和功能块。为了使程序具有很好的可读性，往往给绝对地址赋予一个有一定含义的符号名字，程序运行时由STEP 7自动地将符号地址转换成所需的绝对地址，即用符号寻址来替代绝对地址。比如，在符号表中定义I0.0为“start”（开始），在程序中就可以用start来代替地址I0.0。要实现符号编程，必须
14、先编辑一个符号表，在符号表里建立地址和符号一一对应的关系。,1) 绝对地址,2） 符号地址,(1) 打开与编辑符号表在“SIMATIC Manager”窗口，选中左边的S7 Program ，在右边的工作区就会出现“Symbols”图标，双击该图标就会打开符号表的编辑界面。,图中组织块(OB)、系统功能块(SFB)和系统功能(SFC)已预先被赋予了符号名，比如OB1被赋予了符号名“Cycle Execution”，编辑符号表时可以引用这些符号名。,在符号表的空白行中输入符号名和地址，可定义一个新符号。符号表的前3项符号Symbol、地址Address和数据类型Data Type是必须填写的，注
15、释Comment根据需要填写。符号Symbol在整个符号表中必须唯一。当输入地址Address时，程序会自动检查该地址输入是否是允许的。当输入地址Address后，软件将自动添加一个默认数据类型(Data Type)。用户也可以修改它，程序会检查修改的数据类型是否与地址相匹配。如果所作的修改不适合该地址或存在语法错误。数据块中的地址（DBD、DBW、DBB和DBX）不能在符号表中定义。它们的名字应在数据块的声明表中定义。编辑完符号并保存了符号表后，符号表才能生效。查看菜单命令“View”一“DisplayWith”，选择“Symbolic Representation”（符号表达方式），用户就
16、可以在程序中看到地址已经被符号名所代替了。,(2) 共享符号与局域符号STEP 7中可以定义两类符号：共享符号和局域符号。与其他编程语言的定义一致，共享符号在整个用户程序范围内有效，局域符号是仅仅在定义的块内部有效。共享符号和局域符号的对比见下表。,当以LAD、FBD或STL方式输入程序时，符号表中定义的符号（共享）显示在引号内，块变量声明表中的符号（局域）显示时前面加上“#”，而不必输入引号或“#”，语法会检查自动增加它们。在程序块的变量声明表中可以定义局域符号，通常局域符号也称为局域变量，它只能在一个块中使用。2）、变量声明在STEP 7的程序逻辑块中，用户可以在变量声明表中声明本块中专用
17、的变量，即局域变量，包括块的形式参数和参数的属性。如果在块中只使用局域变量，不使用绝对地址或全局符号，就可以将块移植到别的项目，成为一个通用的程序逻辑块。 (1) 变量类型功能块(FB)的局域变量分为5种类型，分别如下： IN（输入变量）：由调用它的块提供的输入参数。 OUT（输出变量）：返回给调用它的块的输出参数。 INOUT（输入输出变量）：为输入输出参数，其初值由调用它的块提供，被子程序修改后返回给调用它的块。, TEMP（临时变量）暂时保存在局域数据区中的变量。在OB1中，局域变量表只包含TEMP变量。 STAT（静态变量）：在功能块的背景数据块中使用。关闭功能块后，其静态数据保持不变
18、。功能(FC)的局域变量也分为5种类型，分别是：IN（输入变量）、OUT（输出变量）、IN一OUT（输入输出变量）、TEMP（临时变量）和RETURN（返回变量）。前4种局域变量的含义与功能块(FB)中的相同，RETURN（返回变量）为功能被调用后的返回值。由于操作系统仅在L堆栈中给FC的临时变量分配存储区，块调用结束，变量消失，所以FC不能使用静态变量。,变量声明表的左边给出了该表的总体结构，点击某一变量类型，比如“IN”，在表的右边将显示出该类型局域变量的详细情况。,组织块OB中，其调用是由操作系统来完成的，用户不能参与，所以OB块的局域变量表只有临时变量TEMP。(2) 变量声明表在逻辑
19、块的梯形图编辑器窗口中，右上半部分是变量声明表，右下半是程序指令部分，左边是指令列表，如下图所示。,在FC1窗口的变量表中输入局部变量，局部变量的名称Name不能使用汉字。在程序中，操作系统会自动在局域变量名前加前缀“#”。与符号表一样，编辑好了变量声明表，需要保存后才能生效。3.7 用程序状态功能调试程序STEP 7主要提供了两种调试工程的方式：程序状态功能和变量表功能。进入程序状态之前，必须满足下列要求。(1) 必须保存已编译正确的程序，并且下载到CPU。(2) 将CPU模式开关拨到“RUN”或“RUN-P”位置，即保证用户程序在执行状态。(3) 要监控的程序块必须在线打开。用户在调试程序
20、时，建议首先在OB1中一次调用一个块单独调试，最后再调用整个程序进行综合调试。,1）梯形图程序状态的显示下载好程序后，将模式开关拨到RUN模式。打开OB1 ，点击“Monitor (on/off)”，如下图所示。,如果通信正常，则可以看到程序的状态，绿色连续线表示状态满足，即有“能流”流过；蓝色点状细线表示状态不满足，没有“能流”流过；黑色连续线表示状态未知。梯形图中加粗的字体显示的参数值是当前值，细体字显示的参数值来自以前的循环，即该程序区在当前扫描循环中未被处理。程序中变量的实时值在该状态下全都能清晰地显示出来，可以直观地监视程序的执行情况，轻易地发现程序设计中存在的问题并加以改正。,2）
21、使用程序状态功能监视数据块数据块（例如DB1）必须使用数据显示方式(Data View)在线察看数据块的内容，在线数值在“Actual Value”（实际数值）列中显示。以DB1为例，方法是点击DB1中菜单“View”一“Data View”，在“Data View”方式下，点击工具栏上的“Monitor (on/off)”，则可以看到“ActualValue”列中显示的各个参数的实时值。可以用同样的方法监控其他数据块的实时值。如下图所示。,3）单步与断点功能的使用在单步模式下，一次只执行一条指令。在用户程序中可以设置多个断点，进入RUN或RUN-P模式后将停留在第一个断点处。允许设置的断点个
22、数可以参考相关CPU的资料。在“Debug”（调试）菜单中，可以找到菜单命令用来设置、激活或删除点，也可以用断点栏中的快捷按钮选择这些菜单命令，使用菜单命令“View”“Breakpoint Bar”可以显示断点栏。设置断点与单步模式的条件：(1) 只有使用STL编程时，才可以使用单步和断点功能，使用LAD或FBD生成的块，必须用菜单命令“View”一“STL”转换为STL。(2)设置断点前应在语句表编辑器中执行菜单命令“Options”一“Customize”，在对话框中选择STL标签页，激活“Activate newbreak pointsimmediately”（立即激活新断点）选项。(
23、3)CPU必须工作在“Test”模式（测试），可以用菜单命令“Debug”一“Operation”选择测试模式。,(4) 在“SIMATIC Manager”窗口进入在线模式，在线打开被调试的块。 (5) 设置断点时不能启动程序状态监控功能。3.8 用变量表调试程序由于程序状态功能只能在屏幕上显示一小块程序，在调试较大的程序时，往往不能在屏幕上同时观察调试过程中变量的变化过程。而变量表可以有效地解决上述问题。使用变量表可以在一个画面中同时监视、修改用户感兴趣的全部变量。一个项目可以生成多个变量表，满足不同的调试要求。在变量表中可以赋值或显示的变量包括：输入、输出、位存储器、定时器、计数器；数据
24、块内的存储器；外设I/O。 1）用变量表进行监视和修改的基本步骤使用监视( Monitor)和修改（Modify）功能可按如下步骤进行。 (1) 生成新的变量表或打开已存在的变量表，编辑或检查变量表的内容。 (2) 用菜单命令“PLC”一“Connect to”，建立当前变量表与CPU之间的连接。 (3) 用菜单命令“Variable”一“Trigger”选择合适的触发点和触发条件。,(4) 将CPU由“STOP”模式切换到“RUN-P”模式。(5) 用菜单命令“Variable”一“Monitor”或“Variable”一“Modify”，激活监视或修改功能。2）变量表的使用(1)建立变量表
25、击“SIMATIC Manager”的块工作区，在弹出菜单中选择“Insert New Object”一“Variable Table”或者在“SIMATIC Manager”中用菜单命令“Insert”一“S7 Block”一“Variable Table”生成新的变量表，如图所示。,第一次新建的变量表默认名为VAT1，可以为变量表另取一个名字。双击变量表图标，进入变量表编辑器。每个变量都有5个属性：Address（地址）、Symbol（符号）、Display Format（显示格式）、Status Value（状态值）和Modify Value（修改值）。可以在“Symbol“栏中输入在符
26、号表中定义过的符号，在“Address”栏将会自动出现该符号的地址。也可以在“Address”栏输入地址，如果该地址已在符号表中定义，将会在“Symbol”栏自动地出现它的符号。,在变量表编辑器中使用菜单命令“Option”一“Symbol Table”，可以打开符号表，定义新的符号。可以从符号表中复制地址，将它粘贴到变量表。可以在变量表的显示格式(Display Format)栏直接输入格式，也可以执行菜单命令 “View”一“Select Display Format”，或用右键点击该列，在弹出的格式菜单中选择需要的格式。输入变量时需要注意以下几点： 只能输入已在符号表中定义过的符号； 在
27、输入变量时应将逻辑块中有关联的变量放在一起； 如果符号名中含特殊字符，则必须用引号括起来，比如“Motor.off”和“Motor-off”等。当变量表中输入变量时，在每行的结束都会执行语法检查。任何不正确的输入都会被标为红色。 如果将光标放在红色的行上，可以显示错误的原因。按F1可得到关于错误纠正的提示。,用户如果想使一行或多行变量无效，可以先选中一行或多行变量，然后使用菜单命令“Edit“一“Row without Effective”或工具栏的按钮 。,(2) 建立与CPU的连接为了监视或修改变量表（VAT）中输入的变量，必须与相应的CPU建立连接。如果有在线连接存在，变量表窗口标题栏中
28、会显示“ONLINE”（在线）。状态栏中，将显示CPU的操作状态“RUN”、“STOP”、“DISCONNECTED”或“CONNECTED”。如果与所需要的CPU没有建立在线连接，使用菜单命令“PLC”一“Connect To/- -”来定义与所需CPU的连接，以便进行变量的监视或修改。此菜单有3个子菜单选项，分别介绍如下。 Configured CPU：用于建立被激活的变量表与CPU的在线连接。 Direct CPU：用于建立与直接连接的CPU之间的在线连接。直接连接的CPU指与编程设备用编程电缆连接的CPU。, Accessible CPU：用户通过该选项可以选择与哪个CPU建立连接。如
29、果已经与一个CPU建立了连接，那么使用这个命令可以选择与另一个CPU建立连接。系统支持一个变量表与不同的CPU建立连接。使用菜单命令“PLC”一“Disconnect”，可以中断变量表和CPU的连接。(3) 设置变量表的触发方式在调试程序过程中，用户有时需要监视在某一特定点（触发点）的当前数值，以便更明确地掌握程序的运行过程。打开变量表窗口，用菜单命令“Variable”“Trigger”打开变量表的触发设置对话框“Trigger”，可以设置触发点和触发条件。如下图所示。,触发点是监视的变量将要显示数值的时间点，有3种方式：在扫描循环开始时触发，在扫描循环结束时触发和CPU工作状态从RUN转为
30、STOP时触发。当选中一个触发点时，就决定了监视的变量在哪个时间点的数值被显示出来。一般情况下的监控，用户使用默认设置即可。,(4) 监视变量将CPU的模式开关拨到“RUN-P”位置，执行菜单命令“Variable”一“Monitor”或者与击工具栏中的监视按钮，启动监视功能。这时变量表中的状态值(Status Value)按设定的触发与和触发条件显示在变量表中，如右图所示。,可以用菜单命令“Variable”一“Monitor”或者再次点击工具栏中监视按钮关闭监视功能。可以用菜单命令“Variable”一“Update Monitor Values”，对所选变量的数值立即刷新。如果在监视功能
31、被激活的状态下按“ESC”键，则不经询问就退出监视功能。(5) 修改变量变量表建立完成后，将模式开关拨到“RUN”，点击工具栏的“Monitor variable”按钮，进入监控状态，随时观察变量值，然后在变量表中的修改值“Modify Value”栏中输入新的变量值，执行菜单命令“Variable”一“Modify”，或点击工具栏按钮激活修改功能，修改值立即送入CPU，从而改变程序的执行。,注意： 在程序运行时如果修改变量值出错，可能导致对人身或财产的损害。在执行修改功能前，要确认不会有危险情况出现。如果在执行“Modify”（修改）功能过程中按下ESC键，则不经询问就会退出修改功能。在RU
32、N模式修改变量时，各变量同时又受到用户程序的控制。假设用户程序运行的结果使某数字量输出为“0”，用变量表不可能将它修改为“1”。 在RUN模式下不能改变数字量输入（I映像区）的状态，因为它们的状态取决于外部输入电路的通断状态。,在STOP模式修改变量时，因为没有执行用户程序，各变量的状态是独立的，不会互相影响。I、Q、M这些数字量都可以任意地为“1”状态或“0”状态，并且有保持功能。STOP模式的这种变量修改功能常用来测试数字量输出点的硬件功能是否正常。如将某个输出点置位后，查看相应的执行机构是否动作。(6) 强制变量执行强制功能命令可以给用户程序的每个变量赋予一个固定值，它独立于程序的运行，
33、即使CPU中正在执行的用户程序也不能够改变或覆盖。实现这一功能的前提是CPU支技该功能。强制的优点在于可以在不用改变程序代码，也不用改变硬件连线的情况下，强行改变输入和输出的状态。所以用户可以为程序设置特定的值并用该方法对已编程的功能进行测试。在变量表窗口，选中将要强制的变量，执行菜单命令“Variable”一“Display Force Values”后，“Force Values”强制数值窗口处于激活状态。然后在强制变量窗口的“Force Value”列中，输入强制的值，执行菜单命令“Variable”一“Force”进行变量的强制，此时激活的强制变量就会以红色的“F”标记，强制值也都会显示在窗口中。,使用强制功能时，任何不正确的操作都可能会危及人员的生命或健康，或者造成设备或整个工厂的损失。在开始强制功能之前必须检查确保同一时间在同- CPU上没有其他人在执行该功能。一个强制作业只能用菜单命令“Variable”一“Stop Forcing”来删除或终止。关闭强制数值窗口或退出“Monitoring and Modifying Variables”应用程序并不能删除强制作业。强制功能不能用“Edit“一“Undo”取消。,强制和修改变量的区别见下表。,
