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西门子PLC S7-200SMART系统手册

编程概念

5.1 设计 PLC 系统的指南

设计 PLC 系统有很多种方法。 以下这些通用的指南适用于许多设计项目。

当然，您还必须遵守您所在公司的规程以及您在培训中和现场积累的实践经验。

分解过程或机器

将您的过程或者机器分解成相互独立的部分。

这些独立部分决定了控制器之间的界限，并将影响功能描述规范和资源的分配。

创建功能规范

写出过程或者机器每一部分的操作描述。 包括下列主题： I/O

点、操作的功能描述、允许每个执行器（例如螺线管、电机和驱动器）动作之前必须达到的状态、操作员界面的描述以及与过程或机器其它部分相连的任何接口的描述。

设计安全电路

出于安全考虑，应识别出需要硬接线逻辑的设备。

控制设备若发生故障可能出现不安全状况，造成机器意外启动或运行变化。

若是意外或错误的机械运转可能导致人员身体受伤或重大财产损失，应考虑使用独立于

CPU 运行的机电超驰装置，以防止不安全的运行。安全电路的设计中应包含以下任务：

• 确定可能造成危险的不正确或意外的执行器操作。
• 确定可确保操作不危险的条件，并确定如何独立于 CPU检测这些条件。
• 确定上电和断电时 CPU和 I/O 如何影响过程，并确定检测错误的时间。此信息仅用于设计正常和可预期的异常操作，不能用于保障安全的目的。
• 设计独立于 CPU的手动或机电安全超驰来阻止危险的操作。
• 向 CPU提供独立电路的相应状态信息，便于程序和任何操作员界面都获得必需的信息。

• 标识其它与过程安全操作相关的安全要求。

操作员站

根据功能规范的要求创建操作站的组态图。 包括以下几项：

• 显示与过程或者机器有关的每个操作站的位置总览图
• 操作站中设备（如显示器、开关和灯）的机械布局
• 包含 CPU或扩展模块中相关 I/O 的电气图

创建组态图

根据功能规范的要求创建控制设备的组态图。 包括以下几项：

• 显示与过程或机器相关的每个 CPU的位置总览图
• CPU和扩展 I/O 模块的机械布局（包括机柜和其它设备）
• 每个 CPU和扩展 I/O 模块的电气图（包括设备模型号、通信地址和 I/O 地址）

创建符号名称列表（可选）

如果选择使用符号名称进行寻址，需要对地址创建一个符号名称列表。不仅要包含物理 I/O 信号，也要包含程序中要用到的其它元素。

操作员站

根据功能规范的要求创建操作站的组态图。 包括以下几项：

• 显示与过程或者机器有关的每个操作站的位置总览图
• 操作站中设备（如显示器、开关和灯）的机械布局
• 包含 CPU或扩展模块中相关 I/O 的电气图

创建组态图

根据功能规范的要求创建控制设备的组态图。 包括以下几项：

• 显示与过程或机器相关的每个 CPU的位置总览图
• CPU和扩展 I/O 模块的机械布局（包括机柜和其它设备）
• 每个 CPU和扩展 I/O 模块的电气图（包括设备模型号、通信地址和 I/O 地址）

创建符号名称列表（可选）

如果选择使用符号名称进行寻址，需要对地址创建一个符号名称列表。不仅要包含物理 I/O 信号，也要包含程序中要用到的其它元素。

说明

使用 V 存储器地址会限制子例程的可移植性，因为一个程序对于 V存储器地址的分配有可能与另一个程序对它的分配有冲突。相比之下，在子例程中为全部地址分配使用局部变量表（L存储器）会使子例程具有*的可移植性，因为当子例程使用局部变量时，子例程与程序的其它部分之间就不会有地址冲突。

• 中断例程是程序的可选元素，发生特定中断事件时，中断例程会进行响应。

您可以设计一个中断例程来处理预先定义好的中断事件。 当事件发生时，CPU 会执行该中断例程。

中断例程不会被主程序调用。

只有当中断例程与一个中断事件相关联，并且在该中断事件发生时，CPU 才会执行中断例程中的指令。

说明

由于无法预测 CPU

何时会产生中断，所以应考虑尽量限制中断例程和程序中其它部分所共用的变量个数。

使用中断例程的局部变量表可确保中断例程仅使用临时存储器，从而不会覆盖程序其它位置使用的数据。

为了保证主程序与中断例程正确地共享数据，您可以使用许多编程技巧。

• 其它块中包含 CPU的信息。 下载程序时，您可以选择下载这些块：
• 系统块： 系统块允许您为 CPU组态不同的硬件选项。

数据块： DB 存储程序使用的不同变量的初始值（V 存储器）。

下例中给出了一段包含子例程和中断例程的程序。 此示例程序使用定时中断，每 100 ms读取一次模拟量输入值。

表格 5- 1 包含子例程和中断例程的示例程序

5.2 创建用户程序

STEP 7-Micro/WIN SMART

的用户界面为创建用户项目程序提供了一个便捷的工作环境。

（STEP 7-Micro/WIN SMART 项目是带有 .smart 扩展名的文件。）

要打开用户界面，请双击 STEP 7-Micro/WIN SMART 图标，或者从“开始”(Start)菜单的“SIMATIC”组件中选择“STEP 7-MicroWIN SMART”。

5.3.1 早期版本的 STEP 7-Micro/WIN 项目

要使用在 4.0 或更高版本的 STEP 7-Micro/WIN 中创建的项目，按以下步骤操作：

• 根据需要更正程序。

• 在“文件”(File)菜单功能区的“操作”(Operations)区域单击“打开”(Open)按钮，然后选择所需项目。

• 无法打开使用旧版本（早于 STEP 7-Micro/WIN 4.0在“文件”(File)菜单功能区的“操作”(Operations)区域单击“打开”(Open)按钮，然后选择所需项目。

说明

打开用旧版程序创建的项目

• 早期STEP 7-Micro/WIN（.mwp 文件）版本的项目可能包含一种或多种

STEP 7-Micro/WIN SMART 不支持的逻辑结构。打开项目时

STEP 7-Micro/WIN SMART 忽略了其不支持的指令。必须仔细检查项目，并对

STEP 7-Micro/WIN SMART 忽略的程序逻辑部分进行重新设计。

• STEP7-Micro/WIN SMART 忽略旧版项目的系统块，对打开的项目使用默认系统块。
• STEP7-Micro/WIN SMART 会忽略旧项目中所有向导生成的程序块。
• 不可使用“打开”(Open)命令打开位于 PLC

中的项目。项目文件必须位于用户的个人计算机/编程设备中。

• 只可为每个STEP 7-Micro/WIN SMART 实例打开一个项目。必须运行两个 STEP 7-

Micro/WIN SMART

实例才能同时打开两个项目。打开两个实例时，可在其间复制和粘贴 LAD/FBD

程序元素和 STL 文本。

• 可定义一个默认项目文件夹，用于打开和保存新STEP 7-Micro/WIN SMART 项目。

使用特殊存储器 (SM) 寻址的 STEP 7-Micro/WIN 版本 4.0 或更高版本（.mwp 文件）存在风险

可在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中通过早期版本的 STEP 7-Micro/WIN

打开程序（.mwp 文件）。如果程序使用符号特殊存储器 (SM)

寻址，则在项目中插入系统符号表。符号会正确映射到当前 SM

地址。但是，如果程序使用 SM 寻址，则那些 SM 地址可能不再存在。如果程序的 SM

地址定义不*，则会导致意外的机械或过程操作。意外的机械或过程操作可能导致人

员死亡、重伤和/或设备损坏。

如果在 STEP 7-Micro/WIN SMART 中打开 .mwp 文件，需要删除“S7-200符号”表并插入“系统符号”表。之前 .mwp 程序中的符号会映射到当前 SM地址方案中。转换所有 SM 地址，以使用相应的符号名称。

5.3.1 使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 用户界面

STEP 7-Micro/WIN SMART

用户界面如下所示。请注意，每个编辑窗口均可按您所选择的方式停放或浮动以及排列在屏幕上。

您可单独显示每个窗口（如下所示），也可合并多个窗口以从单独选项卡访问各窗口：

① 快速访问工具栏

② 项目树

③ 导航栏

④ 菜单

⑤ 程序编辑器

⑥ 符号信息表

⑦ 符号表

⑧ 状态栏

⑨ 输出窗口

⑩ 状态图表

⑪ 变量表

⑫ 数据块

⑬ 交叉引用

5.3.1 使用 STEP 7-Micro/WIN SMART 创建程序

快速访问工具栏

快速访问工具栏显示在菜单选项卡正上方。通过快速访问文件按钮可简单快速地访问“文件”(File)

菜单的大部分功能，并可访问近打开的文档。快速访问工具栏上的其它按钮对应于文件功能“新建”(New)、“打开”(Open)、“保存”(Save) 和“打印”(Print)。

项目树
项目树显示所有的项目对象和创建控制程序需要的指令。您可以将单个指令从树中拖放到程序中，也可以双击指令，将其插入项目编辑器中的当前光标位置。

项目树对项目进行组织：

● 右键单击项目，设置项目密码或项目选项

● 右键单击“程序块”(Program Block) 文件夹插入新的子例程和中断例程。

● 打开“程序块”(Program Block) 文件夹，然后右键单击 POU 可打开POU、编辑其属性、用密码对其进行保护或重命名。

● 右键单击“状态图”(Status Chart) 或“符号表”(Symbol Table)

文件夹，插入新图或新表。

● 打开“状态图”(Status Chart) 或“符号表”(Symbol Table)

文件夹，在指令树中右键单击相应图标，或双击相应的 POU选项卡对其执行打开、重命名或删除操作。

说明

提高了项目、POU 和数据块（数据页）密码的安全性与之前版本相比，STEP 7-Micro/WIN SMART V2.3

增强了密码的安全性。如果您正在使用之前版本 STEP 7-Micro/WIN SMART创建的项目，则要重新输入密码才能激活增强的安全性。

导航栏

导航栏显示在项目树上方，可快速访问项目树上的对象。单击一个导航栏按钮相当于展开项目树并单击同一选择内容。导航栏具有几组图标，用于访问

STEP 7-Micro/WIN SMART 的不同编程功能。

菜单功能区

STEP 7-Micro/WIN SMART

显示每个菜单的菜单功能区。可通过右键单击菜单功能区并选择“小化功能区”(Minimize the Ribbon) 的方式小化菜单功能区，以节省空间。

程序编辑器

程序编辑器包含程序逻辑和变量表，您可在该表中为临时程序变量分配符号名称。子例程和中断例程以选项卡的形式显示在程序编辑器窗口顶部。单击这些选项卡可以在子例程、中断和主程序之间切换。

STEP 7-Micro/WIN SMART 提供了三个用于创建程序的编辑器：

• 梯形图(LAD)
• 语句表 (STL)
• 功能块图(FBD)

尽管有一定限制，但是用任何一种程序编辑器编写的程序都可以用其它程序编辑器进行浏览和编辑。

可以在“视图”(View) 菜单功能区的“编辑器”(Editor) 部分将编辑器更改为 LAD、FBD 或

STL。通过“工具”(Tools) 菜单功能区“设置”(Settings) 区域内的“选项”(Options)按钮，可组态启动时的默认编辑器。

状态栏

状态栏位于主窗口底部，显示在 STEP 7-Micro/WIN SMART中执行的操作的编辑模式或在线状态的相关信息。

输出窗口

“输出窗口”显示近编译的 POU和在编译过程中出现的错误的清单。如果已打开“程序编辑器”窗口和“输出窗口”，可双击“输出窗口”中的错误信息使程序自动滚动到错误所在的程序段。

5.3.1 借助向导创建控制程序

STEP 7-Micro/WIN SMART 提供以下向导使编程变得更自动更容易：

• 高速计数器
• 运动
• PID
• PWM（脉宽调制）
• 文本显示
• Get/Put
• 数据记录（*标准 CPU）

要启动向导，可在 STEP 7-Micro/WIN SMART“工具”(Tools)

菜单功能区或在项目树下的向导节点中选中此向导。打开向导后按下F1，便可从在线帮助系统中获取有关向导的详细信息。

5.3.1 LAD 编辑器的特点

LAD

编辑器以图形方式显示程序，与电气接线图类似。

LAD

程序仿真来自电源的电流通过一系列的逻辑输入条件，进而决定是否启用逻辑输出。

LAD 程序包括已通电的左侧电源导轨。

闭合触点允许能量通过它们流到下一元件，而断开的触点则阻止能量的流动。逻辑分成不同的程序段。

程序根据指示执行，每次执行一个程序段，顺序为从左至右，然后从顶部至底部。

各种指令通过图形符号表示，包括三个基本形式：

• 触点表示逻辑输入条件，如开关、按钮或内部条件。
• 线圈通常表示逻辑输出结果，如指示灯、电机启动器、干预继电器或内部输出条件。
• 方框表示其它指令，如定时器、计数器或数学指令。选择 LAD编辑器时，请考虑以下要点：
• 梯形图逻辑易于初学者使用。
• 图形表示法通常易于理解，且全用。
• 可以使用STL 编辑器显示所有用 SIMATIC LAD 编辑器编写的程序。

5.3.1 FBD 编辑器的特点

FBD

编辑器以图形方式显示程序，类似于通用逻辑门图。

FBD 中没有 LAD

编辑器中的触点和线圈，但有相等的指令，以方框指令的形式显示。

FBD 不使用左右侧电源导轨的概念，因此，术语“逻辑流”用于表达流过 FBD

逻辑块的控制流的类似概念。

通过 FBD 元件的逻辑“1”称为逻辑流。

逻辑流输入的起点和逻辑流输出的终点可以直接分配给操作数。

程序逻辑由这些框指令之间的连接决定。 即，来自一条指令的输出（例如

AND（与）方框）可用于启用另一条指令（例如计时器），以创建必要的控制逻辑。这一连接概念使能能够解决各种各样的逻辑问题。

选择 FBD 编辑器时，请考虑以下要点：

• 图形逻辑门表示样式对跟随程序流有益。
• 可以使用STL 编辑器显示所有用 SIMATIC FBD 编辑器编写的程序。

5.3.1 STL 编辑器的特点

STL 编辑器以文本语言的形式显示程序。 STL

编辑器允许您输入指令助记符来创建控制程序。 STL 编辑还允许您创建用 LAD 或 FBD

编辑器无法创建的程序。 这是因为您是用 CPU

的本机语言在编程，而不是在图形编辑器中编程，在编辑器中必须应用一些限制以便正确绘图。 如下例所示，这种基于文本的概念与汇编语言编程十分相似。

表格 5- 2 STL 用户程序示例

CPU 按照程序指示的顺序，从顶部至底部执行每条指令，然后再从头重新开始。

STL 使用逻辑栈解析控制逻辑。 插入 STL 指令来处理堆栈操作。选择 STL 编辑器时，请考虑以下要点：

• STL对经验丰富的程序员较适合。
• STL有时可以解决无法用 LAD 或 FBD 编辑器轻易解决的问题。
• 虽然您可以使用 STL编辑器查看或编辑用 LAD 或 FBD 编辑器创建的程序，但反过来不一定成立。 LAD 或 FBD 编辑器不一定总能显示所有用 STL 编辑器编写的程序。

5.4 数据块 (DB) 编辑器

数据块允许您向 V 存储器的特定位置分配常数 (页 92)（数字值或字符串)。您可以对 V

存储区的字节 (V 或 VB)、字 (VW) 或双字 (VD)

地址赋值。还可以输入可选注释，前面带双正斜线 //。

• 数据块的*行必须分配显式地址。可使用存储器地址（地址）或符号表中以前分配给地址的符号名称（符号地址）。

• 后续行可分配显式地址或隐式地址。当您在单个地址分配后键入多个数据值时，或键入仅包含数据值的一行时，编辑器会自动进行隐性地址分配。编辑器根据先前的地址分配及数据值大小（字节、字或双字），适当数量的 V存储区。
• 数据块编辑器是一种自由格式文本编辑器；但是，它预期地址或符号名称出现在*个位置。如果继续输入一个隐式数据值条目，输入隐式赋值前在地址位置输入至少一个空格。键入一行后，按 ENTER键，数据块编辑器格式化该行（对齐地址列、数据和注释；大写 V存储区地址）并重新显示行。数据块编辑器接受大小写字母，并允许使用逗号、制表符或空格作为地址和数据值之间的分隔符。

• 完成一个赋值行后按CTRL–ENTER，将地址自动增加至下一个可用地址。
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