Wincc仿真教学教材.doc
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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 用来控制电动机的停止。另外操作站还有一个绿色指示
2、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目前的工作状态,所以项目的控制结构如图 2.1 所示。
3、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SB1I0.1点动按钮NOKAQ0.0输出驱动SB2I0.2启动按钮NOHL1Q0.1指示灯驱动SB3I0.3停止按钮NO3 系统接线原理图:系统接线原理图:(略)4 系统控制方式规划:系统控制方式规划:-_(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OB1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”
4、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 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
5、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。-_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
6、)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。
7、(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
8、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。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
9、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 CP
10、U 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 PROFIBUS 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-I1
11、24.7,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
12、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76543210周期持续时间(s)2.01.61.00.80.50.40.20.1频率(Hz)0.5
13、0.62511.2522.5510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 SIMATI
14、C 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
15、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 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
16、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,然后存盘关闭网络组态配置窗口。6 PLC
17、 程序设计程序设计(1)创建 SIMATIC 300 站符号表(2)创建 SIMATIC 300 站中的块双击 SIMATIC 300 设备右面的“块” ,可以看到属于该设备的各个块列表(开始该站只包括“系统数据”和主程序“OB1” ) 。-_选择菜单里中的“插入”“S7 块” (或在右面的窗口空白处点击右键,选择插入新对象) ,分别插入组织块 OB100(需要改名字) ,数据块 DB1。(3)为数据块定义变量在本项目中,SIMATIC 300 站站点中规划了数据块的目的是为了方便触摸屏和 PLC 之间进行信息交换,这种交换需要通过数据块中的变量来实现。通过分析和规划,已经知道触摸屏需要给 P
18、LC 三个 BOOL(布尔)型的变量,分别用来传递“点动” 、 “连续”和“停止” ;而 PLC 也需要给触摸屏一个 INT(整数)型的变量,用来通知触摸屏显示电机不同的状态(当该变量为 0 时,表示电动机处于停止状态;当该变量为 1 时,表示电动机处于-_点动运行状态;当该变量为 2 时,表示电动机处于连续运行状态) 。双击 DB1 数据块,打开。可以看到 DB1 数据块里面默认有个整数变量,整数变量需要占用 16 个位,所以结束地址(END_STRUCT 的地址是 2.0) ,尽量不要修改它。用鼠标点击白底输入框“临时占位符变量” ,然后回车,将自动插入一个空白输入行。在名称一栏写入自己想
19、要用来控制触摸屏显示的变量名称(例如:START1,不要使用中文) ,在类型一栏用鼠标右键点击,选择“基本类型”中的“BOOL” (代表布尔变量) ,初始值为 FALSE(即逻辑假,代表常态为 0,属于 NO 类型,常开接点) (也可以不写初始值,系统默认就是 FALSE) 。-_按照这个步骤,依次添加“START2” 、 “STOP”两个 BOOL(布尔)变量,还有一个名称叫做“MOTORSTATE”的 INT(整数)变量, 注意该数据块中的地址一栏的标识,0.0 是系统临时占位符变量,不是用户创建的,用户暂时用不到,可以不关心。地址 2.0 代表了变量“START1” ,今后要用到该变量的
20、时候,其绝对地址为 DB1.DBX2.0,其中第一个.前面表示变量所处的数据块名称,后面的 DB 表示是数据块内变量,X 表示是 BOOL(布尔)变量,2.0 表示地址。类似的,变量“START2”和“STOP”的绝对地址为 DB1.DBX2.1 和 DB1.DBX2.2。其后的 4.0 代表了变量“MOTORSTATE” ,由于其为整数变量,所以该变量的绝对地址为 DB1.DBW4。除了现在看到的这两类变量之外,系统中还可能会出现.DBB 类型和.DBD 类型的变量,分别表示的数据长度为 8 位和 32 位。将数据块编写完成后,存盘关闭。(4)对 SIMATIC 300 站 组织块和功能、功
21、能块进行编程1)初始化程序 OB100 编程初始化程序 OB100 主要用来完成程序的初始化,本项目中,系统通电后,PLC 热启动(由 Stop 模式转入 Run 模式)时,OB100 将会并且只会执行一个扫描周期。在此过程中,需要保证两个输出继电器 Q0.0(控制 KA)和 Q0.1(控制 HL1)为断开状态,触摸屏显示电动机状态为停止(对应 DB1 数据块中 MOTORSTATE 变量为 0) 。注意其中的 DB1.DBW4 表示 DB1 数据块中起始通道为 4 的整数变量(其实就是-_MOTORSTATE 变量的地址) 。2)主程序 OB1 编程本项目比较简单,可以将所有的控制程序都放在
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