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SIM提供了方便、强大的仿真模拟功能。与真实的PLC相比,它的灵活性高,提供了许多PLC硬件无法实现的功能,使用也更加方便。但是仿真软件毕竟不能完全取代真实的硬件,不可能实现完全仿真。用户利用S7-PLCSIM进行仿真时,还应该了解它与真实PLC的差别。
1.S7-PLCSIM上有如下功能在真实PLC上无法实现
1)仿真的CPU中正在运行时可以用“Stop”选项中断程序,恢复“运行”时是从程序中断处开始继续处理程序。
2)与真实的CPU一样,仿真软件可以改变CPU的操作模式(RUN、RUN-P和S**)。但与实际CPU不同的是仿真的CPU切换到S**模式并不会改变输出的状态。
3)仿真软件中在目标视图中变量的每个改变,其存储区对应相关地址的内容会被同时更新。CPU并不是等到循环周期结束或开始时才更新改变的数据。
4)使用关于程序处理的选项可以*CPU如何执行程序:
●选择“By cycles”程序执行一个周期后等待命令再执行下一个循环周期。
●选择“Automatic”程序的处理同实际自控系统一样,一旦一个循环周期结束马上执
行下一个周期。
5)仿真定时器可以使用自动或手动方式处理,自动方式按照程序执行结果,手动方式可以给定特殊值或复位定时器。复位定时器可以复位单独的定时器或一次复位所有定时器。
6)可以手动触发诊断中断OB。OB40到OB47(过程中断)、OB70(I/O冗余错误)、OB72(CPU冗余错误)、OB73(通信冗余错误)、OB80(时间错误)、OB82(诊断警告)、OB83(插拔模块警告)、OB85(程序执行错误)和OB86(机架故障)。
7)过程映像区和I/O区。如果改变一个输入映像区的值,S7-PLCSIM立即将此值复制到输入外设区。这就意味着从输入外设区写到输入过程映像区所需要的值在下一个循环周期开始时不会丢失。同样如果改变了输出映像区的一个值,此值立即被复制到输出外设区。
2.S7-PLCSIM与“实际”的自动化系统还有以下不同
1)诊断缓冲区。S7-PLCSIM不能支持所有写入诊断缓冲区的错误消息。例如,关于CPU中的电池电量不足的消息或者EEPROM错误是不能仿真的。但大部分I/O和程序错误都是可以仿真的。
2)在改变操作模式时(比如从RUN切换到S**)输入/输出没有“安全”状态。
3)不支持功能模块(FM)。
4) S7-PLCSIM与S7-400 PLC CPU一样支持4个累加器。在某些情况下S7-PLCSIM上运行的程序与真实的只有两个累加器S7-300 PLC CPU上运行结果不同。
5)输入/输出的不同。大多数S7-300 PLC产品系列的CPU可以自动配置输入/输出设备。如果将模块连接到控制器,CPU即自动地识别此模块。对于仿真的自动化系统,这种自动地识别是不能模拟的。如果把一个自动组态好I/O的S7-300 PLC CPU程序装载到S7-PLCSIM中,系统数据中将不包含任何I/O组态。因此,如果使用S7-PLCSIM来仿真S7-300 PLC的程序,为了使CPU能识别所使用的模块,必须首先装载硬件组态。在S7-PLCSIM中S7-300 PLC CPU不能自动识别I/O,例如CPU 315-2DP,CPU 316-2DP或CPU 318-2DP等,为了能将硬件组态装载到S7-PLCSIM,需要创建一个项目。复制相应的硬件组态到这个项目并装载到S7-PLCSIM。然后从任意STEP 7项目装载程序块,I/O处理都不会有错误。
西门子plc的PPI通信、MPI通信和PROFIBUS-DP现场总线通信的物理层都是RS-485,而且采用都是相同的通信线缆和专用网络接头。西门子提供两种网络接头,即标准网络接头和包括编程端口接头,可方便地将多台设备与网络连接,编程端口允许用户将编程站或hmi没备与网络连接,而不会干扰任何现有网络连接,图为带编程口的网络接头。标准网络接头的编程端口接头均有两套终端螺丝钉,用于连接输入和输出网络电缆。这两种接头还配有开关,可选择网络偏流和终端。图显示了电缆接头的普通偏流和终端状况,右端的电阻设置为“on”,而中间的设置为“off”,图中只显示了一个,若有多个也是这样设置。要将偏流电阻设置“on”或者“off”,只要拨动网络接头上的拨钮即可。图中拨钮在“off”一侧,因此偏置电阻未接入电路。
网络接头的偏流电阻设置图
网络接头的偏流电阻设置图
图 网络接头的偏流电阻设置图
西门子的专用PROFIBUS电缆中有两根线,一根为红色,上标有“B”,一根为绿色,上面标有“A”,这两根线只要与网络接头上相对应的“A”和“B”接线端子相连即可(如“A”线与“A”接线端相连)。网络接头直接插在PLC的通信口上即可,不需要其他设备。注意:三菱的FX系列PLC的RS-485通信要加RS-485专用通信模块和偏流电阻。
在工程现场,经常可以遇到现场实际的过程值与客户想看到的观测值不一致的情况,如阀门开度,从模块读取的实际值为0到1000 ,但客户需要看到的观测值却为0到100,在遇到此类状况时,即可以通过线性变换来处理。
二、操作步骤
(1)创建项目,建立过程变量
创建 WinCC 项目并建立与控制器的通讯连接“Test”,在该通道下创建变量,地址分别为MD100和MD110,如图01:
图 01.(2)配置线性变换分别在这两个变量的属性中勾选线性标定选项,在AS值范围始于属性中分别填写0和1000;在OS值范围始于属性中分别填写0和100。其作用为将控制器中的实际值范围缩小10倍后显示在 WinCC 的相应变量中,如图02和03:
图 01.(2)配置线性变换分别在这两个变量的属性中勾选线性标定选项,在AS值范围始于属性中分别填写0和1000;在OS值范围始于属性中分别填写0和100。其作用为将控制器中的实际值范围缩小10倍后显示在 WinCC 的相应变量中,如图02和03:
图 01.
(2)配置线性变换
分别在这两个变量的属性中勾选线性标定选项,在AS值范围始于属性中分别填写0和1000;在OS值范围始于属性中分别填写0和100。其作用为将控制器中的实际值范围缩小10倍后显示在 WinCC 的相应变量中,如图02和03:
.(3)组态画面打开WinCC图形编辑器并新建画面,在画面中创建两个输入输出域,将上面的两个变量分配给输出域后保存,如图 04:
3)组态画面打开WinCC图形编辑器并新建画面,在画面中创建两个输入输出域,将上面的两个变量分配给输出域后保存,如图 04:
(3)组态画面
打开WinCC图形编辑器并新建画面,在画面中创建两个输入输出域,将上面的两个变量分配给输出域后保存,如图 04:
图 03.(3)组态画面打开WinCC图形编辑器并新建画面,在画面中创建两个输入输出域,将上面的两个变量分配给输出域后保存,
图 03.(3)组态画面打开WinCC图形编辑器并新建画面,在画面中创建两个输入输出域,将上面的两个变量分配给输出域后保存,
图 04. (4)测试效果点击图形编辑器工具栏中的绿色三角激活项目,在Step7中创建变量表并监视这两个变量的值,如图5所示:TestTagReal显示99.5时,MD100值为995TestTagUnsign显示98时,MD110值为980
SIMATIC S7-300是模块化的中小型PLC系统,各种模块之间都是独立的,可通过u型总线把各部件紧密地固定在标准的导轨( Rail)上进行组合。它主要由*处理器CPU,信号模块SM,通信模块CP,功能模块FM,
电源
模块PS,接口模块IM组成。如图1所示。
图1 S7-300PLC的基本组成 ②S7-300的数据管理 S7-300 CPU的存储区分为三个区:装载存储区、工作存储区和系统存储区。 a.装载存储区(Load Memory):用于存放用户程序(不含符号表和注释)和附加的系统数据(组态信息、连接及模块参数等),包括CPU内部的RAM和外部的MMC卡。 b.工作存储区(Work Memory):用来存储实际执行的用户程序。PLC在运行时,自动将装载存储区的可执行程序复制到工作存储区,CPU扫描工作存储区的程序和数据,在执行存储区复位操作时,工作存储区的程序和数据被清除。 c.系统存储区:是系统内部数据存储区的集合,包括影像寄存器、I/O存储区、定时器、计数器、状态寄存器等。 对于CPU存储区的三个区域中,工作存储区的数据是由装载存储区复制过来的,系统存储区的属性,对于用户编程较重要,不是本文讨论范围,只有装载存储区里的用户程序是我们关心的。1.S7-300硬件结构S7-300或者S7-400的PLC是模块式的PLC,各种模块式相互独立的,分别安装在机架上。硬件结构如图:
图1 S7-300PLC的基本组成 ②S7-300的数据管理 S7-300 CPU的存储区分为三个区:装载存储区、工作存储区和系统存储区。 a.装载存储区(Load Memory):用于存放用户程序(不含符号表和注释)和附加的系统数据(组态信息、连接及模块参数等),包括CPU内部的RAM和外部的MMC卡。 b.工作存储区(Work Memory):用来存储实际执行的用户程序。PLC在运行时,自动将装载存储区的可执行程序复制到工作存储区,CPU扫描工作存储区的程序和数据,在执行存储区复位操作时,工作存储区的程序和数据被清除。 c.系统存储区:是系统内部数据存储区的集合,包括影像寄存器、I/O存储区、定时器、计数器、状态寄存器等。 对于CPU存储区的三个区域中,工作存储区的数据是由装载存储区复制过来的,系统存储区的属性,对于用户编程较重要,不是本文讨论范围,只有装载存储区里的用户程序是我们关心的。1.S7-300硬件结构S7-300或者S7-400的PLC是模块式的PLC,各种模块式相互独立的,分别安装在机架上。硬件结构如图:
图1 S7-300PLC的基本组成
②S7-300的数据管理
S7-300 CPU的存储区分为三个区:装载存储区、工作存储区和系统存储区。
a.装载存储区(Load Memory):用于存放用户程序(不含符号表和注释)和附加的系统数据(组态信息、连接及模块参数等),包括CPU内部的RAM和外部的MMC卡。
b.工作存储区(Work Memory):用来存储实际执行的用户程序。PLC在运行时,自动将装载存储区的可执行程序复制到工作存储区,CPU扫描工作存储区的程序和数据,在执行存储区复位操作时,工作存储区的程序和数据被清除。
c.系统存储区:是系统内部数据存储区的集合,包括影像寄存器、I/O存储区、定时器、计数器、状态寄存器等。
对于CPU存储区的三个区域中,工作存储区的数据是由装载存储区复制过来的,系统存储区的属性,对于用户编程较重要,不是本文讨论范围,只有装载存储区里的用户程序是我们关心的。
1.S7-300硬件结构
S7-300或者S7-400的PLC是模块式的PLC,各种模块式相互独立的,分别安装在机架上。硬件结构如图:
DI:数字量输入模块,DO:数字量输出模块,AI:模拟量输入模块,AO:模拟量输出模块2.S7-CPU模块S7-CPU模块可分为紧凑型、标准型、革新型、户外型、故障安全型、特种型CPU。CPU312C表示是紧凑型CPU;CPU313C-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的紧凑型CPU;CPU314-2PtP表示集成了点到点协议的紧凑型CPU;CPU313表示标准型CPU;CPU312IFM表示户外型CPU;CPU317-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的特种型CPU;3.CPU的运行模式1)RUN-P:可编程运行模块,在此模式下,可以让用户调试运行程序。2)RUN:运行模式,在此模式下,仅能运行程序,不能修改程序。3)S**:停机模式,在此模式下,CPU不执行用户程序,但是装有STEP7的计算机可以读出或者修改用户程序。4)MRES:存储器复位模式。当开关在此位置释放时会自动返回到S**位置,该位置不可保存。4.S7-300PLC功能1)高速的指令处理。2)人机界面(hmi)。3)诊断功能。4)口令保护。5.S7-300模块(多机架图)
DI:数字量输入模块,DO:数字量输出模块,AI:模拟量输入模块,AO:模拟量输出模块2.S7-CPU模块S7-CPU模块可分为紧凑型、标准型、革新型、户外型、故障安全型、特种型CPU。CPU312C表示是紧凑型CPU;CPU313C-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的紧凑型CPU;CPU314-2PtP表示集成了点到点协议的紧凑型CPU;CPU313表示标准型CPU;CPU312IFM表示户外型CPU;CPU317-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的特种型CPU;3.CPU的运行模式1)RUN-P:可编程运行模块,在此模式下,可以让用户调试运行程序。2)RUN:运行模式,在此模式下,仅能运行程序,不能修改程序。3)S**:停机模式,在此模式下,CPU不执行用户程序,但是装有STEP7的计算机可以读出或者修改用户程序。4)MRES:存储器复位模式。当开关在此位置释放时会自动返回到S**位置,该位置不可保存。4.S7-300PLC功能1)高速的指令处理。2)人机界面(hmi)。3)诊断功能。4)口令保护。5.S7-300模块(多机架图)
DI:数字量输入模块,DO:数字量输出模块,AI:模拟量输入模块,AO:模拟量输出模块
2.S7-CPU模块
S7-CPU模块可分为紧凑型、标准型、革新型、户外型、故障安全型、特种型CPU。
CPU312C表示是紧凑型CPU;
CPU313C-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的紧凑型CPU;
CPU314-2PtP表示集成了点到点协议的紧凑型CPU;
CPU313表示标准型CPU;
CPU312IFM表示户外型CPU;
CPU317-2DP表示集成了PROFIBUS-DP协议的特种型CPU;
3.CPU的运行模式
1)RUN-P:可编程运行模块,在此模式下,可以让用户调试运行程序。
2)RUN:运行模式,在此模式下,仅能运行程序,不能修改程序。
3)S**:停机模式,在此模式下,CPU不执行用户程序,但是装有STEP7的计算机可以读出或者修改用户程序。
4)MRES:存储器复位模式。当开关在此位置释放时会自动返回到S**位置,该位置不可保存。
MPI是多点接口(Multi Point Interface)的简称,是西门子公司开发的用于PLC之间通讯的保密的协议。MPI通讯是当通信速率要求不高、通信数据量不大时,可以采用的一种简单经济的通讯方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PROFIBUS通信卡,如CP5512/CP5611/CP5613等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2Kbps~12Mbps,较多可以连接32个节点,较大通讯距离为50m,但是可以通过中继器来扩展长度。6.S7-300数字量模块地址的确定1)数字I/O模块每个槽占4B(等于32个I/O点),如槽1的地址为0.0~3.7;数字量模块中的输入点和输出点的地址由字节部分和位部分组成