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1、第三章 SIMATIC S7-300的硬件组态,3.1 STEP 7软件介绍 3.2 STEP7的硬件组态与参数设置 3.3 输入/输出模块参数配置 3.4地址分配和I/O符号表 3.5 硬件组态的保存、下载和上载 3.6 S7 PLCSIM仿真软件在程序调试中的应用,3.1 STEP 7软件介绍,3.1.1 STEP7概述,STEP7编程软件用于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinCC，是用于编程、监控和参数设置的标准工具。STEP7具有以下功能：硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和故障诊断功能等。STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中
2、管理，它可以方便地浏览SIMATIC S7、M7、C7和WinCC的数据，实现STEP7各种功能所需的SIMATIC软件工具都集成在STEP7中。,3.1.2 STEP7的硬件接口,PC/MPI适配器用于连接安装了STEP7的计算机RS-232C接口和PLC的MPI接口。计算机一侧的通信速率为19.2kb/s或38.4kb/s，PLC一侧的通信速率为192.kb/s1.5Mb/s。除了PC适配器，还需要一根标准的RS-232C通信电缆。,3.1.2 STEP7的硬件接口,计算机的通信卡CP5611（PCI卡）、CP5511或CP5512（PCMCIA卡），可以将计算机连接到MPI或PROFIB
3、US网络，通过网络实现计算机与PLC的通信。计算机的工业以太网通信卡CP1512（PCMCIA卡）或CP1612（PCI卡），通过工业以太网实现计算机与PLC的通信。 配置计算机硬件接口步骤如下： 1.在计算机上安装好STEP7后，在管理器中执行菜单命令“Option”“Setting the PG/PC Interface”，打开“Setting PG/PC Interface ”对话框。 2.在中间的选择框中，选择实际使用的硬件接口。点击【Select】按钮，打开“Install/Remove Interfaces”对话框，可以安装选择框中没有列出的硬件接口的驱动程序。 3.点击【Prop
4、erties】按钮，可以设置计算机与PLC通信的参数。,3.1.3 STEP7的授权,使用STEP7编程软件时需要产品的特别授权，STEP7与可选的软件包需要不同的授权。 STEP7的授权存放在一张只读的授权软盘中。STEP7的光盘上的程序AuthorsW用于显示、安装和取出授权。每安装一个授权，授权磁盘上的授权计数器减1，当计数值为0时，不能用这张磁盘再安装授权。使用AuthorsW程序可以把授权传回授权磁盘，以后可以用这张磁盘再次安装授权，也可以在硬盘的不同分区之间移动授权。 没有授权也可以使用STEP7，以便熟悉用户接口和功能，但是在使用时每隔一段时间将会搜索授权，提醒使用者安装授权，只
5、有安装了授权才能有效地使STEP7工作。 如果因为硬盘出现故障而丢失授权，可以使用授权盘上的紧急授权，它允许STEP7继续运行一段有限的时间。在此期间应与当地西门子代表处联系，以获得丢失授权的替换授权。,3.2 STEP7的硬件组态与参数设置,“Configuring”（配置、设置）一般被翻译为“组态”。硬件组态工具用于对自动化工程中使用的硬件进行配置和参数设置。 3.2.1 项目的创建与项目的结构 1、项目的创建 创建项目时，首先双击桌面上的STEP7图标，进入SIMATIC Manager（管理器）窗口，并弹出标题为“STEP7 Wizard：“New Project”（新项目向导）的小窗
6、口。 点击【NEXT】（下一个）按钮，在新项目中选择CPU模块的型号为CPU315-2DP，订货号为6ES7 315-2AG10-0AB0。 点击【NEXT】（下一个）按钮，选择需要生成的逻辑块，至少需要生成作为主程序的组织块OB1。 点击【NEXT】（下一个）按钮，输入项目的名称，例如“Test”。生成项目如图3.1所示。,3.2.1项目的创建与项目的结构,生成项目后，可以先组态硬件，然后生成软件程序。,图3.1 SIMATIC管理器中项目的结构,2、项目的分层结构 在项目中，数据在分层结构中以对象的形式保存。右边窗口内的树显示项目的结构，见图3-1所示。第一层为项目，第二层为站。“S7 P
7、rogram”(S7 程序)文件夹是用于编写程序，所有的软件均存放在该文件夹中。 用鼠标选中图3-1中的某一层的对象，在管理器右边的工作区将显示所选文件夹内的对象和下一级的文件夹。双击工作区中的图标，可以打开并编辑对象。,3.2.1项目的创建与项目的结构,项目对象中包含站对象和MPI对象，站（Station）对象包含硬件（Hardware）和CPU，CPU对象包含S7程序（S7 Program）和连接（Connection）对象，S7 Program对象包含源文件（Source）、块（Blocks）和符号表（Symbols）。生成程序时会自动生成一个空的符号表。 “Blocks”（块）对象包含
8、程序块（Blocks）、用户定义的数据类型（UDT）、系统数据（System data）和调试程序用的变量表（VAT）。程序块包含逻辑块（OB、FB、FC）和数据块（DB），需要把它们下载到CPU中，用于执行自动控制任务，而符号表、变量表和UDT不会下载到CPU。 在用户程序中可以调用系统功能（SFC）和系统功能块（SFB），但是用户不能编写或修改SFC和SFB。 选中最上层的项目图标后，用菜单命令“Insert”（插入）“Station”（站点）插入新的站，可以用类似的方法插入程序和逻辑块等，也可以用鼠标右键点击项目图标，在弹出的菜单中插入站。,3.2.1项目的创建与项目的结构,用户生成的变
9、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）中的系统数据包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。除了系统数据块，用户程序中的其他的块都需要相应的编辑器进行编辑，这些编辑器在双击相应的块时都能自动打开。3.2.2 硬件组态、硬件组态的任务 在PLC控制系统设计的初期，首先应根据系统的输入、输出信号的性质和点数，以及对控制系统的功能要求，确定系统的硬件配置。例如CPU模块与电源模块的型号，输入/输出模块（即信号模块SM）、功能模块（FM）和通信处理模块（CP），各种模块的型号和每种型号的数量等。S7-300的SM、FM和CP的数量总和超
10、过8块时，除了中央机架外还需要配置扩展机架和接口模块（IM）。确定了系统的硬件组成后，需要在STEP7中完成硬件配置工作。,3.2.2 硬件组态,硬件组态的任务就是在STEP7中生成一个与实际的硬件系统完全相同的系统，例如要生成网络、网络中各个站的机架和模块，以及设置各硬件组成部分的参数，即给参数赋值。硬件组态确定了PLC输入/输出变量的地址，为设计用户程序打下了基础。 组态时设置的CPU参数保存在系统数据块SDB中，其他模块的参数保存在CPU中。在PLC启动时CPU自动地向其他模块传送设置的参数，因此在更换CPU之外的模块后不需要重新对它赋值。 PLC在启动时，将STEP7中生成的硬件组态与
11、实际的硬件配置进行比较，如果二者不符，将立即产生错误报告。 模块在出厂时带有预置的参数，或称为默认的参数，一般可以采用这些预置的参数。 对于网络系统，需要对以太网、PROFIBUS-DP和MPI等网络的结构和通信参数进行组态，将分布式I/O连接到主站。,3.2.2 硬件组态,对于硬件已经装配好的系统，用STEP7建立网络中各个站对象后，可以通过通信从CPU中读出实际的组态和参数。 2、硬件组态的步骤 1）插入硬件站 在SIMATIC Manager窗口：选中菜单“Insert”（插入）“Station”（站点） “SIMATIC 300 Station/SIMATIC 400 Station”
12、，或者用鼠标右键点击项目名称，在下拉列表菜单中选中“Insert New Object”（插入新对象） “SIMATIC 300 Station/SIMATIC 400 Station”，就可以在当前项目下插入一个新的硬件站，系统自动为该站分配一个名称，如：SIMATIC Station 300（1）。用户可以根据需要改写站名。硬件站的插入如图3.2所示。,3.2.2 硬件组态,图3.2 硬件站的插入,3.2.2 硬件组态,2）启动硬件组态软件包 在SIMATIC Manager窗口：选中硬件站，并且选择菜单“Edit”（编辑） “Open Object”（打开对象），或者双击Hardware
13、（硬件）图标，就可以打开硬件组态窗口HW Config【SIMATIC 300站点（配置）Test】，如图3.3所示。在硬件组态窗口，点击工具栏中的Catalog（目录）图标打开HW Catalog选择框。,3.2.2 硬件组态,图3.3硬件组态的启动,3）硬件定组态 在HW Config窗口，点击Hardware Catalog（硬件目录）框中SIMATIC-300，然后插入导轨RACK Rail、电源PS、CPU、接口模块IM、信号模块SM等，如图3.4所示。 3号槽专为接口模块IM保留的，不可以装其他的模块。,3.2.2 硬件组态,4-11号槽可以安装信号模块SM、功能模块FM、通信处理
14、器CP。用拖拽的方法或者选定槽位后双击Catalog中选定的模块方法，就可以把元件装到指定的位置。从图3.4中可以看出，硬件组态窗口分上下两部分：上面是一个组态简表；下面是一个详情表，包括模块的订货号、MPI地址和I/O地址信息等。,图3.4 硬件组态的生成,3.2.2 硬件组态,4）参数设置 硬件组态完成后，就可以设置各个模块的参数。不同的模块可以设置的参数是不同的。参数的设置是在模块的属性（Properties）对话框上完成的。双击模块所在的槽或者用鼠标右键点击该槽，然后在下拉列表菜单中选中Object Properties，就能打开该模块的属性（Properties）对话框，如图3.5所
15、示。,图3.5打开CPU属性对话框,3.2.2 硬件组态,下面以S7 315-2DP为例，介绍CPU主要参数的设置方法。 1、常规（General） 如图3.6所示，General页面说明模块的名称、订货号和一般技术特性。对于CPU还说明其MPI地址。缺省MPI地址是2。如果不接入MPI网，保留缺省MPI地址即可。,图3.6 General选项卡及MPI地址设置,3.2.2 硬件组态,2、启动（Startup）特性参数 Startup选项卡如图3.7所示。 S7-300 CPU和S7 400 CPU有不同的启动特性。S7 300 CPU只 能执行完全启动（Complete Restart）。S
16、7 400 CPU还可以执行冷启动（Cold Restart）。,图3.7 Startup选项卡,3.2.2 硬件组态,3、存储器（Retentive Memory）参数设置 Retentive Memory 选项卡如图3.8所示。 在该页面上用户可以设置带保持性能的M、T、C的数量。当S7 300 CPU有后备电池时，全部数据块DB都能被保持。当S7 300 CPU没有后备电池时，可以设置数据块DB的8个区间具有保持性能。,图3.8 Retentive Memory选项卡,3.2.2 硬件组态,4、 周期/时钟存储器（Cycle/Clock Memory） Cycle/Clock Memory选项卡如图3.9所示。,图3.9 Cycle/Clock Memory选项卡,3.2.2 硬件组态,1）扫描周期监视时间（Scan Cycle Monitoring Time）。对于S7 300 CPU，缺省设置为150ms。如果扫描周期超过了这个时间，CPU则进入STOP状态。用户可以根据需要改变这个设置。 2）通信扫描周期（Cycle Load from Com
