第九章 编程软件的使用方法

1. 第九章编程软件的使用方法 • 9.1 用户程序的基本结构 • 9.2 编程软件简介 • 9.3 硬件组态 • 9.4 使用LAD编程

2. 一般来说，PLC有线性化编程、模块化编程和结构化编程等3种程序设计方法。一般来说，PLC有线性化编程、模块化编程和结构化编程等3种程序设计方法。 • 1、线性化编程 • 线性化编程类似硬件继电器控制电路，整个系统的控制程序放在主循环控制组织块OB1（主程序）中，每一次循环扫描都要不断地顺序执行OB1中的全部指令。这种方法程序结构简单，不涉及功能、功能块、数据块、局部变量和中断等比较复杂的概念，容易入门，一般在编写简单的控制系统程序时使用。本书S7-200部分主要讨论的就是这种编程方法。

3. 2、模块化编程 程序被分为不同的逻辑块，每个块包含了完成部分控制任务的逻辑指令。组织块OB1（主程序）中的指令决定在什么情况下调用哪一个块，功能和功能快（子程序）用来完成不同的过程任务。被调用的块执行完后，返回到OB的调用点，继续执行OB1。 模块化编程的程序被分为若干块，易于实现多人同时对一个项目编程。由于只在需要时执行相关的指令，因此提高了CPU的执行效率。 3、结构化编程 结构化编程将复杂的自动化任务分解成能够反映过程的工艺、功能或可以反复使用的小任务，这些任务由相应的程序块来表示，程序运行时所需的大量数据和变量存储在数据块中。某些程序块可以用来实现相同或相近的功能。这些程序块是相对独立的，它们被OB1或别的程序块调用。

4. 9.1 用户程序的基本结构 S7-300编程方式简介 S7-300系列PLC的编程语言是STEP 7。用文件块的形式管理用户编写的程序及程序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样，PLC的程序组织明确，结构清晰，易于修改。 为支持结构化程序设计，STEP 7用户程序通常由组织块(OB)、功能块(FB)或功能块(FC)等三种类型的逻辑块和数据块(DB)组成。 OB1是主程序循环块，在任何情况下，它都是需要的。

5. 块 简要描述 组织块（OB） 操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构 系统功能块（SFB） CPU提供的重要系统功能，有存储区 系统功能（SFC） CPU提供的重要系统功能，无存储区 功能块（FB） 用户编写的包含常用功能的子程序，有存储区 功能（FC） 用户编写的包含常用功能的子程序，无存储区 背景数据块（DI） 调用FB和SFB时用于传递参数的数据块，编译时自动生成数据 共享数据块（DB） 存储用户数据的数据区域，供所有块共享 表7-1 用户程序中的块

6. 功能块(FB、FC)实际上是用户子程序，分为带“记忆”的功能块FB和不带“记忆”的功能块FC。FB带有背景数据块(Instance Data Block)，在FB块结束时继续保持，即被“记忆”。功能块FC没有背景数据块。 数据块(DB)是用户定义的用于存取数据的存储区，可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的情景数据块，也可以是通用的全局数据块，用于FB或FC。 S7 CPU还提供标准系统功能块(SFB、SFC)，集成在S7 CPU中的功能程序库。用户可以直接调用它们，由于它们是操作系统的一部分，因此不需将其作为用户程序下载到PLC。

7. 图7-1 块调用的分层结构

8. 9.2 STEP7编程软件简介 • STEP7概述 • STEP7编程软件用于SIMATIC S7、C7和M7和基于PC的WinAC，是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。 • 为了在PC机上使用STEP7，必须配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机接入MPI或PROFIBUS网络，以便下载和上载用户程序及组态数据。STEP7允许多个用户同时处理一个工程项目，但不允许多个用户同时对一个项目进行写操作（如程序及组态数据的下载）。

9. STEP7的授权 授权是使用STEP7软件的“钥匙”，只有在硬盘上找到相应的授权，STEP7才可以正常使用，否则会提示用户安装授权。 图7-2 授权管理器

10. STEP7的项目结构 在STEP7中，一个自动化系统的所有数据以项目（Project）的形式来进行组织和管理。一个项目包含了以下的三类数据。 1、硬件结构的组态数据及模块参数 2、通信网络的组态数据 3、可编程模块的程序 上述数据都以对象的形式存储，STEP7采用目录式的层次结构管理项目中的所有对象。对象从上到下有三个层次： 第一层：项目； 第二层：通讯子网、PLC站或S7程序； 第三层：第二层下面的具体对象，视第二层定。 图7-3 浏览项目结构

11. 1、语言环境设置 STEP7中提供了多种可选语言，如果在安装STEP7时用户选择了多语言，则可以在使用过程中改变语言环境。打开【SIMATIC Manager】，通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【语言】

12. 2、常规选项设置 通过【选项】|【自定义】打开自定义选项菜单，选择【常规】选项卡。常规选项的设置界面和各选项的含义如图7-5所示。

13. 3、PG/PC接口设置 PG/PC接口（PG/PC Interface）是PG/PC和PLC之间进行通讯连接的接口。PG/PC支持多种类型的接口，每种接口都需要进行相应的参数设置（如通讯的波特率等）。因此，要实现PG/PC和PLC之间的通讯连接，必须正确地设置PG/PC接口。 SETP7的安装过程中，会提示用户设置PG/PC接口参数。在安装完成之后，可以通过以下几种方法打开PG/PC设置对话框： （1）Windows的【开始】|【SIMATIC】|【STEP7】|【设置PG-PC接口】 （2）Windows的【控制面板】|【设置PG-PC接口】 （3）在【SIMATIC Manager】中，通过菜单【选项】|【设置PG/PC接口】

14. 设置步骤如下： （1）将【应用程序访问点】设置为【S7ONLINE（SETP7）】 （2）在【以使用的接口参数分配】中，选择需要的接口类型。如果列表中没有需要的类型，可以通过单击【选择】按钮安装相应的模块或协议 （3）选中一个接口类型，单击【属性】按钮，在弹出的对话框中进行参数设置，如图7-7所示 图7-7 接口属性设置

15. 9.3 硬件组态 1 创建项目 打开【SIMATIC Manager】，系统会自动弹出“新建项目”向导（图7-8），同时，也可以通过选择菜单【文件】|【新建项目”向导】打开。这里，我们不使用“新建项目”向导。通过单击按钮【取消】关闭该向导。

16. 在工具栏中单击按钮或在【文件】菜单下单击【新建】，可以直接创建一个新项目。在弹出的对话框中输入项目名称及路径，单击确定完成（如图7-9）。这里建立了一个名为example7-1的项目。在工具栏中单击按钮或在【文件】菜单下单击【新建】，可以直接创建一个新项目。在弹出的对话框中输入项目名称及路径，单击确定完成（如图7-9）。这里建立了一个名为example7-1的项目。

17. 直接建立的项目只包含一个MPI子网对象，用户需要通过【插入】菜单来手动添家对象.用户可以插入一个PLC站，先进行硬件组态，完成硬件组态后，再在相应CPU的S7程序目录下编辑用户程序；也可以先插入一个独立的S7程序，编写用户程序，再进行硬件组态，等组态完成后将程序复制到相应的CPU中。直接建立的项目只包含一个MPI子网对象，用户需要通过【插入】菜单来手动添家对象.用户可以插入一个PLC站，先进行硬件组态，完成硬件组态后，再在相应CPU的S7程序目录下编辑用户程序；也可以先插入一个独立的S7程序，编写用户程序，再进行硬件组态，等组态完成后将程序复制到相应的CPU中。

18. 2 硬件组态程序 打开前面建立的项目example7-1，在项目的根接点下插入一个“SIMATIC 300 站点”，将站点命名为S7300PLC，选中左边窗口的“S7300PLC”，在右边窗口可以看到“硬件”的图标

19. 双击“硬件”图标，就可以打开硬件组态界面

20. 3 配置主机架 在STEP7中，可以通过简单的拖放操作来完成主机架的配置。在配置过程中，添加到主机架中的模块的定货号（在硬件目录中选中一个模块，目录下方的窗口会显示模块的定货号和对模块的描述）应该与实际的硬件一致。

21. 插入主机架后，分别向机架中的1号插槽添加电源、2号插槽添加CPU。硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统（Firmware）版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际的硬件一致插入主机架后，分别向机架中的1号插槽添加电源、2号插槽添加CPU。硬件目录中的某些CPU型号有多种操作系统（Firmware）版本，在添加CPU时，CPU的型号和操作系统版本都要与实际的硬件一致

22. 4—11号槽中可以添加信号模块、功能模块、通讯处理器等，上述模块分别在硬件目录的SM-300、FM-300和CP-300中。例如图7-15在主机架中添加了一个数字量输入模块和一个数字量输出模块。4—11号槽中可以添加信号模块、功能模块、通讯处理器等，上述模块分别在硬件目录的SM-300、FM-300和CP-300中。例如图7-15在主机架中添加了一个数字量输入模块和一个数字量输出模块。

23. 在配置过程中，STEP7可以自动检查配置的正确性。当硬件目录中的一个模块被选中时，机架中允许插入该模块的槽会变成绿色，而不允许该模块插入的槽颜色无变化。将选中的模块拖到不能插入该模块的槽时，会提示不能插入的原因。在配置过程中，STEP7可以自动检查配置的正确性。当硬件目录中的一个模块被选中时，机架中允许插入该模块的槽会变成绿色，而不允许该模块插入的槽颜色无变化。将选中的模块拖到不能插入该模块的槽时，会提示不能插入的原因。

24. CPU参数配置：双击机架中的CPU，打开CPU属性对话框，在这里可以配置CPU的各类参数，不同型号的CPU参数不尽相同，在应用时应注意。CPU参数配置：双击机架中的CPU，打开CPU属性对话框，在这里可以配置CPU的各类参数，不同型号的CPU参数不尽相同，在应用时应注意。 常规设置 在常规页面中（图7-17），包括了CPU的基本信息和MPI的接口设置。单击“属性”按钮会弹出MPI通讯的属性设置界面，在这里可以设置MPI通讯的速率等参数。

25. 启动 如图7-18所示为启动属性页，各参数描述如下： S7系列PLC有三种启动方式（其中大多数300系列CPU只有暖启动）： A、暖启动：启动时过程映像和不保持定时器、计数器及标志存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。 B、冷启动：启动时所有存储器被清除，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。 C、热启动：启动时所有存储器保持，CPU会自动调用OB100一次，然后开始循环执行OB1。

26. 周期/时钟存储器 周期/时钟存储器（图7-19）页面主要包含以下参数设置。

27. 保持存储器 保持存储器页面（图7-21）包含了下面的项目：

28. 诊断/时钟 诊断/时钟页（图7-22）包括以下设置：

29. 保护 保护页面（图7-23）包括以下参数：

30. 9.4 使用LAD编程 • 任务描述 在本例中，我们模拟一个饮料灌装线的控制系统。系统中有两条饮料灌装线和一个操作员面板 。 （1）每一条灌装线上，有一个电机驱动传送带；两个瓶子传感器能够检测到瓶子经过，并产生电平信号；传送带中部上方有一个可控制的灌装漏斗，打开时及开始灌装。当传送带中部的传感器检测到瓶子经过时，传送带停止，灌装漏斗打开，开始灌装。1号线灌装时间为3s（小瓶），2号线灌装时间为5s（大瓶），灌装完毕后，传送带继续运。位于传送带末端的传感器对灌装完毕的瓶子计数。 （2）在控制面板部分，有四个点动式按钮分别控制每条灌装线的启动和停止；一个总控制按钮，可以停止所有生产线；两个状态指示灯分别表示生产线的运行状态；两个数码管显示器显示每条线灌装的数目。

31. 根据任务描述，可以将上述系统功能划分为两个子功能：根据任务描述，可以将上述系统功能划分为两个子功能： （1）启停操作控制：负责将用户操作面板的输入信号逻辑转换为灌装线的启停信号。 （2）灌装线控制：负责处理灌装定时和满瓶计数，为灌装线传送带电机和灌装漏斗提供控制信号，向数码管提供BCD码计数值。 第一个子功能由一个功能FC1实现，第二个子功能由一个功能快FB1实现，两条灌装线的定时时间分别保存在两个背景数据块DB1和DB2中。

32. 2 创建项目 在STEP7中建立一个名为example7-2的项目，通过插入菜单加入一个S7程序

33. 3 编辑符号表 符号表可以为绝对地址（如I0.0、Q4.0等）提供一个符号名（如“启动”、“输出”等），以方便编程及程序阅读。 在【S7 程序（1）】目录下，双击【符号】图标，打开符号表，对其进行编辑并保存

34. 4 编辑FC1 在【S7 程序（1）】下的【块】中单击右键，插入功能并命名为FC1

35. FC1的参数表及程序如图

36. 5 编辑FB1 用同样的方法插入FB1并编辑，如图 图7-29 IN参数 图7-30 OUT参数 图7-31 STAT参数

37. FB1程序

38. 6 编辑DB1、DB2 在【S7 程序（1）】下的【块】中单击右键，插入FB1的背景数据块并命名为DB1，如图7-33所示。用同样的方法插入DB2。

39. 双击DB1就可以打开并对DB1进行编辑，DB编辑器分为了“数据视图”和“说明视图”，在“说明视图”下，只能看到DB的数据定义，在“数据视图”下，还可以对值进行修改。通过【查看】菜单在两种视图间切换。DB1和DB2的设置如图7-34所示。双击DB1就可以打开并对DB1进行编辑，DB编辑器分为了“数据视图”和“说明视图”，在“说明视图”下，只能看到DB的数据定义，在“数据视图”下，还可以对值进行修改。通过【查看】菜单在两种视图间切换。DB1和DB2的设置如图7-34所示。

40. 7 编辑OB1 双击OB1，选择LAD（梯形图）编程方式，打开OB1，对OB1进行编辑

41. OB1的程序