基于Step7和Wincc-Flexible联合仿真教程

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1、目录 0 项目要求： . 2 1 项目分析与规划： . 2 2 系统 IO 口分配： 2 3 系统接线原理图： . 2 4 系统控制方式规划： . 2 5 系统硬件选择与组态 . 3 6 PLC 程序设计 . 19 7 触摸屏通讯设置、画面设计与变量控制 . 25 8 项目仿真测试 . 37 9 现场联机调试 . 42 0 项目要求：项目要求： （1）有一台三相交流异步电动机，可以用操作站上的按钮控制，也可以用监控站的触 摸屏控制； （2）操作站安装有三个按钮 SB1、SB2 和 SB3，其中按钮 SB1 可以实现电动机的点动 控制，按钮 SB2 控制电动机的连续运行，按钮 SB3 用来控制电

2、动机的停止。另外操作站还 有一个绿色指示灯 HL1，当电动机点动运行时，HL1 以 1Hz 的频率闪烁；当电动机连续运 行时，HL1 常亮；电动机停止运行时，HL1 熄灭。 （3）触摸屏上设置有三个按钮，分别显示“点动” 、 “连续”和“停止” ，其作用和操作 站按钮 SB1、SB2 和 SB3 作用一样。触摸屏上同时有图形和文字显示当前电动机的三种状 态（点动运行、连续运行与电机停止） 。 1 项目分析与规划：项目分析与规划： 在本项目中，需要使用按钮和触摸屏来控制 PLC 程序，进而控制电动机的运行与停止， 而 PLC 同时要通知触摸屏显示电动机的工作状态，PLC 还需要控制指示灯指示电机

3、目前的 工作状态，所以项目的控制结构如图 2.1 所示。 PLC 控 制 单 元 继电器/接触器 触摸屏 按钮电动机 指示灯 2.1 项目控制结构 2 系统系统 IO 口分配口分配： 输入 输出 符号 地址 功能 特性 符号 地址 功能 特性 SB1 I0.1 点动按钮 NO KA Q0.0 输出驱动 SB2 I0.2 启动按钮 NO HL1 Q0.1 指示灯驱动 SB3 I0.3 停止按钮 NO 3 系统系统接线接线原理图：原理图： （略） 4 系统控制系统控制方式方式规划规划： （1）PLC 控制程序规划 程序作用 块类别 块名称 备注 初始化程序 组织块 OB100 主程序 组织块 OB

4、1 触摸屏和 PLC 交换数据 数据块 DB1 （2）触摸屏画面规划 1）只需要一幅画面 2）需要放置三个按钮对象，名称分别为“点动” 、 “连续”和“停止” 3）需要用图形来表示电动机的状态，可以采取用三个图形分别表示三种状态，也可以 用一个图形不同颜色来表示三种状态，还可以用一个图形不同颜色/不同表现形式表示三种 状态，在实例中选择一个图形不同颜色/不同表现形式表示。 4）需要用文本来显示电动机的状态，可以用文本的可见性来完成控制效果（电动机点 动时， “点动运行”文本可见并闪烁；电动机连续运行时， “连续运行”文本可见；电动机停 止时， “电机停止”文本可见） 。 5）触摸屏需要传送给

5、PLC 的变量包括三个按钮，需要使用布尔变量来模拟一个按钮的 动作（包括按钮按下和释放） ；触摸屏需要读取 PLC 的信息来显示电动机的状态，可以使用 布尔变量，也可以使用整数变量（在实例中使用整数变量较为方便） ，并且图形显示和文本 显示可以共用一个变量。 5 系统硬件选择与组态系统硬件选择与组态 在本项目中，选择 PLC 的类型为 CPU314C-2DP，该 CPU 集成的输入输出点可以满足 系统要求。触摸屏的型号为 TP177B 6” color PN/DP。 （1）新建项目，起名并保存（最好不要包括中文） 双击桌面上的“SIMATIC Manager”图标，启动西门子 PLC 编程软件

6、。 第一次使用编程软件，会启动 Step 7 向导，如果不想使用向导进行硬件组态已经编程 应用，请选择“取消” 。 选择“取消”以后，将进入一个空的项目管理器（SIMATIC Manager）界面。如果以前 已经有人使用过 Step 7 软件，选择“取消”以后将会显示上次打开后没有关闭的项目窗口， 你可以点击项目窗口右上角的关闭按钮来关闭它， 也可以选择菜单栏中的 “文件” “关闭” 来关闭该项目。关闭了该项目以后，同样会进入空的项目管理器（SIMATIC Manager）界面。 在新的项目管理器（SIMATIC Manager）界面中选择“文件”“新建”或点击“新建 项目/库”图标，打开新建

7、项目窗口，输入新项目的名称，注意在该窗口可以看到项目所存 储的路径。 新项目的名称输入完成后，点击“确定” ，将打开新项目的工作界面。此时的新项目工 作界面里面只有一个项目名称，以及一个基本的 MPI 网络。 （2）插入 SIMATIC 300 站站点以及 HMI 站点等 在新项目的工作界面中， 选中新项目， 从菜单栏中选择 “插入” “站点” “2 SIMATIC 300 站点” （或者在项目名称上直接点击右键， 选择 “插入新对象” ， 然后选择 “SIMATIC 300 站点” ） ，将会在该项目中插入一个 SIMATIC 300 站点。 用同样的方法插入一个 HMI 站点，系统会要求用

8、户选择设备型号，使用的 TP177B 6 color PN/DP 触摸屏在“Panels”下“170”系列中可以找到。 选择确定以后，系统会自动调用 WinCC flexible 软件，并将 HMI 设备集成到项目中。 如果项目中还有其它的设备，利用这样的方法，可以全部集成到项目中。 （3）设置 SIMATIC 300 站 CPU 型号，规划 SIMATIC 300 站硬件系统 将鼠标移到 SIMATIC 300 站点的图标上，双击，可以打开 SIMATIC 300 站点的配置窗 口。 选择硬件图标并双击，将会在一个新窗口中打开 SIMATIC 300 硬件配置（HW Config） 界面。

9、选择右边硬件选项中的 SIMATIC 300 前面的“+”号，可以展开 SIMATIC 300 站点的 可选项， 继续选择其子项 RACK-300， 点击 “+” 号展开该子项， 双击其中的 Rail， 为 SIMATIC 300 站点插入一个底板。 在该底板上有 11 个插槽位置，其中第一个插槽只能插入电源模块。如果使用西门子为 SIMATIC 硬件提供的专用电源模块，可以选中第一个插槽位置，然后选择 SIMATIC 选项中 的 PS-300 子项，点击“+”号展开该子项，然后从中选择对应的电源模块并双击，将电源模 块插入对应的底板插槽。如果不使用西门子为 SIMATIC 提供的电源模块，而

10、是使用其它外 置电源，请将该模块空置（*如果不知道自己使用的电源模块形式，请空置该插槽） 。 底板上第二个插槽需要插入 CPU 模块， 选中第二个插槽位置，然后选择 SIMATIC 选项 中的 CPU-300 子项，点击“+”号展开该子项，然后从中选择对应的 CPU 模块（*我们使用 的 CPU 模块是 CPU-314C-2DP，订货号为 6ES7 314-6CG03-0AB0，版本号为 V2.6） 。 双击该模块，会弹出该模块的附加属性设置界面。由于 CPU314C-2DP 自带有一个 PROFIBUS 接口，将会打开接口属性设置对话框。 如果暂时不利用（或不知道是否利用）该 PLC 的 P

11、ROFIBUS 接口作为通讯应用，直接 点击“确定”即可。将该窗口中的界面分割线进行拖动，可以使各种信息更加直观呈现。 新组态的 SIMATIC 300 站点对硬件自动分配地址，从图中可以看出，默认的输入为 124-126（3 通道，24 点，对应输入为 I124.0-I124.7，I125.0-I125.7，I126.0-I126.7） ，输出为 124-125（2 通道，16 点，对应输出为 Q124.0-Q124.7，Q125.0-Q125.7） 。如果觉得不习惯， 可以自行修改。 双击模块中的 DI24/DO16 行，打开该子模块的属性页，选择其中的“地址”标签，将 “系统默认”前面的

12、勾去掉，然后在上面的“开始”输入框中输入自己想要的通道名称（一 般习惯从 0 开始） 。 输入和输出都修改完毕后，点击“确定” 。 可以看到，输入和输出的地址变成了 0-2 和 0-1。CPU 模块中的 AI5/AO2 子模块，计数 子模块，定位子模块地址都是可以修改的。 在本项目中有可能需要输出指示灯 HL1 以 1Hz 的频率闪烁， 所以需要 SIMATIC 300 站 站点提供 1Hz 的时钟脉冲。为此，需要为 SIMATIC 300 站站点组态时钟存储器，方法是双 击 SIMATIC 300 站站点的 CPU314C-2DP 行，打开 CPU 属性界面，然后选择“周期/时钟存 储器”标

13、签，将下面的时钟存储器勾选，存储器字节写入一个地址。 该地址自动选取内部继电器 M 为时钟存储器区，占用一个字节（8 位） ，提供 8 种不同 频率的时钟脉冲，其时钟频率如表所示。 时钟存储字节的位 7 6 5 4 3 2 1 0 周期持续时间(s) 2.0 1.6 1.0 0.8 0.5 0.4 0.2 0.1 频率(Hz) 0.5 0.625 1 1.25 2 2.5 5 10 本项目中时钟存储器的存储器字节选择 200，以后的 1Hz 时钟存储器位即为 M200.5。 基本的硬件组态完成后， 选择菜单栏中的 “站点” “保存并编译” 选项或直接点击 “保 存和编译”图标，将该硬件组态进行

14、保存（如果弹出来报警对话框选项，直接选择“确定” 忽略该报警）即可，然后关闭该窗口。 （4）系统网络规划与组态）系统网络规划与组态 在 SIMATIC Manager 中选中项目名称，可以看到 MPI 文字和图标。 双击 MPI 图标，打开“NetPro（网络组态） ”窗口。 现在网络中有一个 MPI 网络总线，有两个设备，分别为 SIMATIC300 和 SIMATIC HMI 站，但是相互之间没有连接。首先将 SIMATIC 300 设备连接到 MPI 网络上。 在此界面上常用有两种方法：将鼠标按住红色方块直接拖动，连接到 MPI 站点；或者 双击红色方块，然后选择 MPI，然后点击确定即

15、可。 MPI 网络连接完成后，如下图所示。 双击 DP 模块下的紫色方块，打开 PROFIBUS 接口设置窗口。 选择新建，打开 PROFIBUS 子网设置窗口，然后在网络设置标签里面选择合适的通讯 速率，连续选择两次确定。 完成之后，就将 SIMATIC 300 设备连接到了 PROFIBUS 子网上，如图所示。 SIMATIC HMI 站和 SIMATIC 300 设备之间需要连结进行控制，可以有很多种方法，最 简单和方便的就是通过 PROFIBUS 子网连接在一起。为了实现这种连接，需要将 SIMATIC HMI 站的 IF 1B 接口设置为 PROFIBUS 子网设备（默认为 MPI

16、网络设备） 。修改的方法是 双击 SIMATIC HMI 站的设备图标 （最左面的蓝色设备块） ， 在接下来的窗口中选择 “确定” ， 即可打开 SIMATIC HMI 站的硬件配置窗口。 双击其中的 IF 1B MPI/DP 设备（索引 4） ，打开 IF 1B MPI/DP 设备属性。 将接口类型修改为 PROFIBUS， 并在其属性中选择其通讯的速率与前面的 SIMATIC 300 站点保持一致，否则会发生通讯错误。 然后选择确定，忽视接下来的警告窗口（其实是提醒该设备还有一个端口闲置，是以太 网接口， 暂时不用） 。 将回到 SIMATIC HMI 站的 HW Config 界面， 编译以后存盘并关闭 HW Config 界面，这样，SIMATIC HMI 站的端口已经修改为 PROFIBUS 工作模式，原来的表示 IF 1B 端口 MPI 网络模式的红色方块已经变成了表示 PROFIBUS 网络模式的紫色方块。用 鼠标按下该紫色方块并拖动到 PROFIBUS 总线上，实现网络组态。 保存并编译检查完成后，会出现一个警告。 忽略该报警信息，然