第二章第二章 西门子西门子STEP 7软件安装和使用软件安装和使用STEP 7编程软件用于SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinAC，是供它们编程、监控和参数设置的标准工具。本章将详细讲述Step7软件的安装、授权过程，并介绍用STEP 7软件进行硬件组态的基本方法。1.硬件要求硬件要求能够运行所需操作系统的编程器（PG）或者PC。PG是专门为在 工业环境中使用而设计的PC机。它已经预装了包括STEP 7在内的，用于SIMATIC PLC组态、编程所需的软件；CPU：主频600MHZ以上；RAM：128MB内存以上；剩余硬盘空间：300600MB（视安装选项不同而定）；显示设备：XGA，支持1024768分辨率，16bit以上色彩深度。 2.1. STEP 7软件安装软件安装硬件、软件要求硬件、软件要求2. 软件要求软件要求STEP 7 V5.2可以安装在下列操作系统平台上：MS Windows 2000(至少SP1 )；MS Windows XP(建议SP1 )。上述操作系统需要安装Microsoft Internet Explorer 5.0(或以上)版本。一般安装在MS Windows 2000/XP下较为稳定。2.1.2安装步骤安装步骤 在Windows 2000/XP操作系统中必须具有管理员（Administrator）权限才能进行STEP 7的安装。 运行STEP 7安装光盘上的Setup.exe开始安装。STEP 7 V5.2的安装界面同大多数Windows应用程序相似。在整个安装过程中，安装程序一步一步地指导用户如何进行。在安装的任何阶段，用户都可以切换到下一步或上一步。 安装过程中，有一些选项需要用户选择。下面是对部分选项的解释。 安装语言选择。选择英语。如图2-1。 选择需要安装的程序。如图2-2。【Acrobat Reader 5.0】：PDF文件阅读器，如果用户的PC机上已经安装了该软件，可不必选择。【STEP 7 V5.2】：STEP 7 V5.2集成软件包。【AuthorsW V2.5 inc1. SP1】：西门子公司自动化软件产品的授权管理工具。其他为扩展用的可选软件在STEP 7的安装过程中，有三种安装方式可选（如图2-3）：典型安装【Typical】：安装所有语言、所有应用程序、项目示例和文档。最小安装【Minimal】：只安装一种语言和STEP 7程序，不安装项目示例和文档。自定义安装【Custom】：用户可选择希望安装的程序、语言、项目示例和文档 在安装过程中，安装程序将检查硬盘上是否有授权（License Key）。如果没有发现授权，会提示用户安装授权。可以选择在安装程序的过程中就安装授权（如图2-4），或者稍后再执行授权程序。在前一种情况中，应插入授权软盘。安装结束后，会出现一个对话框（如图2-5），提示用户为存储卡配置参数。 如果用户没有存储卡读卡器，则选择【None】。 如果使用内置读卡器，请选择【Internal programming device interface】。该选项仅针对PG，对于PC来说是不可选的。 如果用户使用的是PC，则可选择用于外部读卡器【External prommer】。这里，用户必须定义哪个借口用于连接读卡器（例如，LPT1）。 在安装完成之后，用户可通过STEP 7程序组或控制面板中的【Memory Card Parametera Assignment】(存储卡参数赋值)，修改这些设置参数。 安装过程中，会提示用户设置【PG/PC接口】（Set PG/PC Interface）（如图2-6）。PG/PC接口是PG/PC和PLC之间进行通讯连接的接口。安装完成后，通过SIMATIC程序组或控制面板中的【Set PG/PC Interface】(设置PG/PC接口)随时可以更改PG/PC接口的设置。在安装过程中可以单击Cancel忽略这一步骤。 授权是使用STEP 7软件的“钥匙”，只有在硬盘上找到相应的授权，STEP 7才可以正常使用，否则会提示用户安装授权。在购买STEP 7软件是会附带一张包含授权的3.5英寸软盘。用户可以在安装过程中讲授权从软盘转移到硬盘上，也可以在安装完毕后的任何时间内使用授权管理器完成转移。 STEP 7 V5.2安装光盘上附带的授权管理器（AuthorsW V2.5 SP1）。安装完成后，在Windows的【开始】菜单中，找到【SIMATIC】 【AuthorsW】,启动该程序。程序界面如图2-7所示。2.1.3 授权管理授权管理 打开【控制面板】【添加/删除程序】，选中【SIMATIC STEP 7 V5.2】，单击【删除】按钮，根据提示即可完成卸载。 如需完全卸载，须更改注册表中的信息，详细过程可在西门子网站“服务与支持”页面中找到。2.1.4 卸载卸载 在STEP 7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP 7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便的浏览SIMATIC S7、C7、和WinAC的数据。因此，掌握项目创建的方法就非常重要。2.2. STEP 7项目创建项目创建 首先双击桌面上的STEP 7图标，进入SIMATIC Manager窗口，进入主菜单【File】，选择【New Project Wizard】,弹出标题为“STEP 7 Wizard：New Project”(新项目向导)的小窗口。 点击【NEXT】按钮，在新项目中选择CPU模块的型号为CPU 313C-2DP。 点击【NEXT】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】按钮，输入项目的名称，按【Finish】生成的项目。过程如图2-8所示。 生成项目后，可以先组态硬件，然后生成软件程序。也可以在没有组态硬件的情况下，首先生成软件。2.2.1 使用向导创建项目使用向导创建项目步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：步骤：2.2.2 直接创建项目直接创建项目 进入主菜单【File】，【选择New】, 将出现如图2-9的一个对话框，在该对话框中分别输入“文件名”、“目录路径”等内容，并确定，完成一个空项目的创建工作。2.2.3 硬件组态硬件组态1.硬件组态的任务硬件组态的任务 硬件组态的任务就是在STEP 7种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、网络中各个站的导轨和模块，以及设置各硬件组成部分的参数，即给参数赋值。所有模块的参数都是用编程软件来设置的，完全取消了过去用来设置参数的硬件DIP开关。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的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自动的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们赋值。 PLC在启动时，将STEP 7中生成的硬件设置与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。2.硬件组态的步骤硬件组态的步骤生成站，双击Hardware图标，进入硬件组态窗口；生成导轨，在导轨中放置模块；双击模块，在打开的对话框中设置模块的参数，包括模块的属性和DP主站、从站的参数；保存编译硬件设置，并将它下载到PLC中去。如图2-10。 在项目管理器左边的树中选择SIMATIC 300 Station对象，双击工作区中的Hardware图标，进入“HW Config”窗口。 窗口的左上部是一个组态简表，它下面的窗口列出了各模块详细的信息，例如订货号、MPI地址和I/O地址等。右边是硬件目录窗口，可以用菜单命令【View】【Catalog】打开或关闭它。左下角的窗口中向左和向右的箭头用来切换导轨。通常1号槽放电源模块，二号槽放CPU，3号槽放接口模块（使用多机架安装，单机架安装则保留），从4到11号则安放信号模块（SM、FM、CP）。 组态时用组态表来表示导轨，可以用鼠标将右边硬件目录中的元件“拖放”到组态表的某一行中，就好像将真正的模块插入导轨上的某个槽位一样。也可以双击硬件目录中选择的硬件，它将被放置到组态表中预先被鼠标选中的槽位上。 用鼠标右键点击I/O模块，在出现的下拉菜单选择【Edit Symbolic Names】，可以打开和编辑该模块的I/O元件的符号表。SIMATIC管理器硬件诊断NETPRO通讯组态编程工具硬件组态符号编辑器图图2-11 STEP 7标标准准软软件包件包 STEP 7不是一个单一的应用程序，而是由一系列应用程序构成的软件包。图2-11显示了STEP 7标准软件包中的主要工具。2.3. STEP 7标准软件包标准软件包2.3.1 SIMATIC Manager主界面主界面提供了STEP 7软件包的集成统一的界面。在SIMATIC管理器中进行项目的编程和组态，每一个操作所需的工具均由SIMATIC Manager自动运行，用户不需要分别启动各个不同的工具。STEP 7安装完成后，通过Windows的【开始】【SIMATIC】【IDS_SN_S7TGTOPX.EXE】,或者在桌面上双击图标 启动SIMATIC Manager。运行界面如图2-12所示。 SIMATIC Manager中可以同时打开多个项目，每个项目的视图由两部分组成。左侧视图显示整个项目的层次结构，在右视图中显示左视图当前选中的目录下的所包含的对象。SIMATIC Manager的菜单主要实现以下几类功能：项目文件的管理对象的编辑和插入程序下载、监控、诊断视图、窗口排列、环境设置选项在线帮助2.3.2 HW Config 硬件组态界面 为自动化项目的硬件进行组态和参数设置。可以对PLC导轨上的硬件进行配置，设置各种硬件模块的参数。如图2-13所示2.3.3 LAD/STL/FBD编程界面编程界面 该工具集成了梯形逻辑图LAD（Ladder Logic）、语句表STL（Statement List）、功能块图FBD（Function Block Diagram）三种语言的编辑、编译和调试功能。如图2-14所示。 STEP 7程序编辑器的界面主要由编程元素窗口、变量声明窗口、代码窗口、信息窗口等构成。 在用任何一种编程语言进行编程时，可以使用的指令、可供调用的用户功能和功能块、系统功能和功能块、库功能等都是编程元素。 编程元素窗口根据当前使用的编程语言自动显示相应的编程元素，用户通过简单的鼠标拖拽或者双击操作就可以在程序中加入这些编程元素。用鼠标选中一个编程元素，按下F1 键就会显示出这个元素的详细使用说明。图2-15显示了STL、FBD和LAD对应得编程元素窗口。1. 编程元素列表区编程元素列表区当使用LAD编程时，程序编辑器的工具栏上会出现最常用的编程指令和程序结构控制的快捷按钮。图2-16显示了这些按钮的含义。图图2-16 LAD常用元素工具常用元素工具栏栏 STEP 7中有两类符号：全局符号和局部符号。全局符号是在整个用户程序范围内有效的符号，局部符号是仅仅作用在一个块内部的符号。表2-1列出了全局符号和局部符号的区别。 在变量声明区的数据为当前块使用的局部数据。对于不同的块，局部数据的类型又有不同。2.变量声明区变量声明区全局符号全局符号局部符号局部符号有效范有效范围围在整个用在整个用户户程序中有效，可以被所有程序中有效，可以被所有的的块块使用，在所有的使用，在所有的块块中含中含义义是是一一样样的，在整个用的，在整个用户户程序中是唯程序中是唯一的一的只在定只在定义义的的块块中有效中有效相同的符号可在不同的相同的符号可在不同的块块中中用于不同的目的用于不同的目的允允许许使用的字符使用的字符字母、数字及特殊字符，除字母、数字及特殊字符，除0x000x00，0xFF0xFF及引号以外的及引号以外的强强调调号号如使用特殊字符，如使用特殊字符，则则符号必符号必须须写出在写出在引号内引号内字母字母数字数字下划下划线线使用使用对对象象可以可以为为下列下列对对象定象定义义全局符号：全局符号： I/OI/O信号（信号（I I，IBIB，IWIW，IDID，Q Q， QBQB，QWQW，QDQD） I/OI/O输输入与入与输输出（出（PIPI，PQPQ） 存存储储位（位（MM，MBMB，MWMW，MDMD） 定定时时器器/ /计计数器数器 程序程序块块（FBFB，FCFC，SFBSFB，SFCSFC） 数据数据块块（DBDB） 用用户户定定义义数据数据类类型（型（UDTUDT） 变变量表（量表（VATVAT）可以可以为为下列下列对对象定象定义义局部符局部符号：号： 块块参数（参数（输输入，入，输输出及出及输输入入/ /输输出参数）出参数） 块块的静的静态态数据数据 块块的的临时临时数据数据定定义义位置位置符号表符号表程序程序块块的的变变量声明区量声明区表表2-1 全局符号与局部符号全局符号与局部符号对对比比 用户使用LAD、STL或FBD编写程序的过程都是在代码窗口中进行的。STEP 7的程序代码可以划分为多个程序段（Network），划分程序段可以让编程的思路和程序结构都更加清晰。一般来说，每一段程序都完成一个相对完整的功能。在工具栏上单击按钮可以插入一个新的程序段。 程序编辑器的代码窗口包含程序块的标题、块注释和各程序段，每个程序段中又包含段标题、段注释和该段内的程序代码。对于用STL语言编写的程序，还可以在每一行代码后面用双斜杠“”添加一条语句的注释。所有的标题和注释都支持中文输入。图2-17显示了代码编辑区的结构。3.代码编辑区代码编辑区信息窗口上有很多标签，每个标签对应一个子窗口。有显示错误信息的（1：Error）,有显示地址信息的（Address info.），有诊断信息（Diagnostics），等等。如图2-18所示。4.信息窗口信息窗口 局部符号的名称是在程序块的变量声明区中定义的，全局符号则是通过符号表来定义的。符号表创建和修改由符号编辑器实现。使用这个工具生成的符号表是全局有效的，可供其他所有工具使用。因而一个符号的任何改变都能自动被其他工具识别。 对于一个新项目，在S7程序目录下单击右键，在探出的快捷菜单中选择【Insert New Object】【Symbol Table】可以新建一个符号表。在“示例项目”的【S7 Program（1）】目录下可以看到已经存在一个符号表【Symbols】。如图2-19所示。2.3.4 符号编辑器界面符号编辑器界面双击【Symbols】图标，在符号编辑器中打开符号表。如图2-20所示。符号表包含全局符号的名称、绝对地址、类型和注释。江鼠标移到符号表的最后一个空白行，可以向表中添加新的符号定义；将鼠标移到表格左边的标号处，选中一行，单击【Delete】键即可删除一个符号。STEP 7是一个集成的环境，因此在符号编辑器中对符号表所做的修改可以自动被程序编辑器识别。在开始项目编程之前，首先花一些时间规划好所用到的绝对地址，并创建一个符号表，这样可以为后面的编程和维护工作节省更多的时间。 PG/PC接口是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（如通讯波特率）。因此，要实现PG/PC和PLC设备之间的通讯连接，必须正确地设置PG/PC接口。STEP 7安装过程中，会提示用户设置PG/PC接口的参数。在安装完成之后，可以通过以下几种方式打开PG/PC接口设置对话框：【】Windows的【控制面板】【Set PG/PC Interfac】e在【SIMATIC Manager】中，通过菜单项【Options】【Set PG/PC Interface】设置PG/PC接口的对话框如图2-21所示。设置步骤如下：将【Access Point of Application】(应用访问节点)设置为【S7ONLINE STEP 7）】；在【Interface Parameter Assignment Used】(接口参数集)的列表中，选择所需的接口类型，如果没有所需的类型，可以通过单击【Select】按钮安装相应得模块或协议；选中一个接口，单击【Properties】(属性)按钮，在弹出的对话框中对该接口的参数进行设置。如图2-22所示。2.3.5 SET PG/PC Interface通讯接口设置界面通讯接口设置界面接口硬件的中断和地址资源，由计算机的操作系统管理，如果使用PC机和MPI卡或通讯处理器（CP），则需要在Windows中检查中断和地址设置，以确保没有中断冲突和地址区重叠。 该工具用于组态通讯网络连接，包括网络连接的参数设置和网络中各个通讯设备的参数设置。2.3.6 NETPro网络组态界面网络组态界面2.4. STEP 7标准软件包的扩展标准软件包的扩展 STEP 7是一套功能强大的PLC编程组态工具，除了提供标准的软件包之外，还可通过可选软件包进行扩展，与西门子的其他工业软件集成安装。这些可选软件包按照功能可以分为以下三类；工程工具（Engineering Tool）：较高层次的编程语言和面向工艺的软件运行版软件（Run-Time Software）：生产过程中一些常用的预编程的解决方案人机接口（Human Machine Interface）：用于操作人员对设备进行监控的软件表2-2列出了STEP 7的可选软件包的应用条件。这些软件并不包括在STEP 7 V5.2标准软件包的安装光盘中；当用户需要这些工具的时候，需单独订购，并安装相应的授权。2.4.1 可选软件包可选软件包表表2-2 STEP 7可可选软选软件包件包2.4.2 S7-PLCSIM仿真软件仿真软件1.PLCSIM简简介介STEP 7的可选软件工具PLCSIM是一个PLC仿真软件，它能够在PG/PC上模拟S7-300、S7-400系列CPU运行。如果为安装该软件，则【SIMATIC Manager】工具栏中的模拟按钮【Simulation】处于失效状态；安装了PLCSIM之后，该软件会集成到STEP 7环境中。在【SIMATIC Manager】工具栏上，可以看到模拟按钮变为有效状态。可以向对真实的硬件一样，对模拟CPU进行程序下载、测试和故障诊断，具有方便和安全的特点，因此非常适合前期的工程调试。另外，PLCSIM也可供不具备硬件设备的读者学习时使用。2.PLCSIM使用使用在【SIMATIC Manager】中，单击工具栏上的按钮【Simulation on/off】按钮，即可启动PLCSIM。启动PLCSIM后，出现图2-23的界面。界面中有一个【CPU】窗口，它模拟了CPU的面板，具有状态指示灯和模式选择开关。（1）显示对象工具栏通过显示对象工具栏中的按钮，可以显示或修改各类变量的值。各按钮的含义如图2-24所示。 单击其中的按钮，就会出现一个窗口，在该窗口中可以输入要监视、修改的变量名称。图2-25是这些窗口的使用示例。 以输入变量窗口为例，在变量地址中输入，在显示格式中选择Bits,则通过单击下方的8个选择框，就可以模拟数字量信号的输入。图2-25 在PLCSIM中监视、修改变量 （2）CPU模式工具栏CPU模式工具栏可以选择CPU中程序的执行模式。各按钮的含义如图2-26所示。连续循环模式与实际CPU正常运行状态相同；单循环模式下，模拟CPU只执行一个扫描周期，用户可以通过单击按钮进行下一次循环。无论在何种模式下，都可以通过单击按钮暂停程序的执行。（3）录制/回放工具栏录制/回放工具栏上只有一个按钮，按下该按钮会弹出如图2-27所示的“录制/回放”对话框。该对话框中提供了类似“录音机”的界面，可以把CPU运行过程中的时间全部“录制”下来，并保存为一个文本文件。还可以将录制好的时间通过“回放”重现出来。在回放过程中通过调整回放速度，可以更清晰的观察程序运行中发生的事件。 PLCSIM提供了方便、强大的仿真模拟功能。与真实PLC相比，它的灵活性更高，提供了许多PLC硬件无法实现的功能，使用也更方便。但是同时软件毕竟无法完全取代真实的硬件，不可能实现完全的仿真。用户利用PLCSIM进行模拟调试时，必须了解它与真实PLC系统的差别。 PLCSIM的下列功能在实际PLC上无法实现：程序暂停/继续功能单循环执行模式模拟CPU转为STOP状态时，不会改变输出通过显示对象窗口修改变量值，会立即生效，而不会等到下一个循环定时器手动设置过程映像区和直接外设是同步动作的，过程映像I/O会立即传送到外设I/O 另外，PLCSIM无法实现下列实际PLC具备的功能：少数实际系统中的诊断信息PLCSIM无法仿真，例如：电池错误当从RUN变为STOP模式时，I/O不会进入安全状态不支持特殊功能模块PLCSIM只模拟单机系统，不支持CPU的网络通讯模拟功能 3. PLCSIM与真实PLC的差别5. 实训报告写出创建项目的过程写出行车控制的具体要求和逻辑关系。写出输入输出分配表和程序清单以及说明 2.5. 实训二：创建新项目的过程与方法实训二：创建新项目的过程与方法实训目的实训目的掌握STEP 7软件的基本使用方法掌握简单的PLC程序的编程和调试方法掌握PLCSIM仿真软件的使用实训任务和要求实训任务和要求用项目创建向导创建一个s7的项目；用PLCSIM进行模拟调试；用按钮对行车的大车进行左移、右移或停车控制；用按钮对行车的小车进行上升、下降或停车的控制。实训步骤实训步骤启动step7编程软件创建项目；通过HW Config进行硬件组态；在符号编辑器创建输入输出分配表；用LAD/STL/FBD编程器编写PLC程序；通过SET PG/PC Interface设置编程通讯接口；通过S7-PLCSIM进行仿真调试；下载到硬件调试。实训设备实训设备PLC实验板、装有STEP 7软件的计算机、数字量输入输出模块实训报告实训报告写出创建项目的过程写出行车控制的具体要求和逻辑关系。写出输入输出分配表和程序清单以及说明2.6. 实训三：配置实训三：配置MPI地址地址1. 实训目的实训目的掌握step7软件的基本使用方法掌握MPI地址配置方法掌握编译下载执行用户程序的方法2. 实训任务和要求实训任务和要求组态PLC并配置合适的MPI地址，将实训二中编写的用户程序下载到硬件中编译执行，观察实验现象。3. 实训设备实训设备PLC实验板、装有STEP 7软件的计算机、数字量输入输出模块、适配器4. 实训步骤实训步骤在【SIMATIC Manager】中，通过菜单项【Options】【Set PG/PC Interface】，进入设置PG/PC接口窗口。选中一个接口，单击【Properties】(属性)按钮，在弹出的对话框中对该接口的参数进行设置。编译下载，并执行用户程序，观察实验现象5.实训报告实训报告写出配置MPI地址的方法和注意事项写出实验现象