④基于PLC的水厂滤池控制系统设计软件设计.doc

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4系统的软件设计

4.1软件总体方案设计

4.1.1S7-200的简介

S7-200是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

　　S7-200系列出色表现在以下几个方面：

　　1）极高的可靠性。

　　2）极丰富的指令集。

　　3）易于掌握。

　　4）便捷的操作。

　　5）丰富的内置集成功能。

　　6）实时特性。

　　7）强劲的通讯能力。

8）丰富的扩展模块。

适用范围

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

如：

冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

4.1.2STEP7Micro/Win32编程软件的使用

STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATICS7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。

下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程等内容。

一、安装STEP7-Micro/WIN32编程软件

1、系统要求

运行STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机系统要求如表4-1所示

表4-1系统要求

CPU

80486以上的微处理器

内存

8MB以上

硬盘

50MB以上

操作系统

Windows95,Windows98,WindowsME,Windows2000

计算机

IBMPC及兼容机

2、硬件连接

利用一根PC/PPI（个人计算机/点对点接口）电缆可建立个人计算机与PLC之间的通信。

这是一种单主站通信方式，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。

典型的单主站连接如图A-1所示。

把PC/PPI电缆的PC端与计算机的RS-232通信口（COM1或COM2）连接，把PC/PPI电缆的PPI端与PLC的RS-485通信口连接即可。

图4-1PLC与计算机间的连接

3、软件安装

STEP7-Micro/WIN32编程软件可以从西门子公司的网站上下载，也可以用光盘安装，安装步骤如下：

1）双击STEP7-Micro/WIN32的安装程序setup.exe，则系统自动进入安装向导。

2）在安装向导的帮助下完成软件的安装。

软件安装路径可以使用默认的子目录，也可以用“浏览”按钮，在弹出的对话框中任意选择或新建一个子目录。

3）在安装过程中，如果出现PG/PC接口对话框，可点击“取消”进行下一步。

4）在安装结束时，会出现下面的选项：

是，我现在要重新启动计算机（默认选项）；

否，我以后再启动计算机。

建议用户选择默认项，单击“完成”按钮，结束安装。

5）软件安装结束后，会出现两个选项：

是，我现在浏览Readme文件（默认选项）；

是，我现在进入STEP7-Micro/WIN32

如果选择默认选项，可以使用德语、英语、法语、西班牙语和意大利语阅读Readme文件，浏览有关STEP7-Micro/WIN32编程软件的信息。

二、STEP7-Micro/WIN32编程软件的主要功能

1、基本功能

STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现以下功能。

1）在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。

在脱机方式时，计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。

2）在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。

3）在编辑程序的过程中进行语法检查，可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。

经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。

4）对用户程序进行文档管理，加密处理等。

5）设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。

2、主界面各部分功能

STEP7-Micro/WIN32编程软件的主界面外观如图A-2所示。

图4-2STEP7-Micro/WIN32编程软件界面

界面一般可以分成以下几个区：

标题栏、菜单条（包含8个主菜单项）、工具条（快捷按钮）、引导条（快捷操作窗口）、指令树（快捷操作窗口）、输出窗口、状态条和用户窗口（可同时或分别打开5个用户窗口）。

除菜单条外，用户可以根据需要决定其他窗口的取舍和样式。

（1）菜单条在菜单条中共有8个主菜单选项，各主菜单项的功能如下。

1）文件（File）菜单项可完成如新建、打开、关闭、保存文件、导入和导出、上载和下载程序、文件的页面设置、打印预览和打印设置等操作。

2）编辑（Edit）菜单项提供编辑程序用的各种工具，如选择、剪切、复制、粘贴程序块或数据块的操作，以及查找、替换、插入、删除和快速光标定位等功能。

3）视图（View）菜单项可以设置编程软件的开发环境，如打开和关闭其他辅助窗口（如引导窗口、指令树窗口、工具条按钮区），执行引导条窗口的所有操作项目，选择不同语言的编程器（LAD、STL或FBD），设置3种程序编辑器的风格（如字体、指令盒的大小等）。

4）可编程控制器（PLC）菜单项用于实现与PLC联机时的操作，如改变PLC的工作方式、在线编译、清除程序和数据、查看PLC的信息、以及PLC的类型选择和通信设置等。

5）调试（Debug）菜单项用于联机调试。

6）工具（Tools）菜单项可以调用复杂指令（如PID指令、NETR/NETW指令和HSC指令），安装文本显示器TD200，改变用户界面风格（如设置按钮及按钮样式、添加菜单项），用“选项”子菜单可以设置三种程序编辑器的风格（如语言模式、颜色等）。

7）窗口（Windows）菜单项的功能是打开一个或多个窗口，并进行窗口间的切换。

可以设置窗口的排放方式（如水平、垂直或层叠）。

8）帮助（Help）菜单项可以方便地检索各种帮助信息，还提供网上查询功能。

而且在软件操作过程中，可随时按F1键来显示在线帮助。

（2）工具条将STEP7-Micro/WIN32编程软件最常用的操作以按钮形式设定到工具条，提供简便的鼠标操作。

可以用“视图”菜单中的“工具”选项来显示或隐藏3种按钮：

标准、调试和指令。

（3）引导条在编程过程中，引导条提供窗口快速切换的功能，可用“视图”菜单中的“引导条”选项来选择是否打开引导条。

引导条中有以下七种组件。

1）程序块（ProgramBlock）由可执行的程序代码和注释组成。

程序代码由主程序（OB1）、可选的子程序（SBR0）和中断程序（INT0）组成。

2）符号表（SymbolTable）用来建立自定义符号与直接地址间的对应关系，并可附加注释，使得用户可以使用具有实际意义的符号作为编程元件，增加程序的可读性。

例如，系统的停止按钮的输入地址是I0.0，则可以在符号表中将I0.0的地址定义为stop，这样梯形图所有地址为I0.0的编程元件都由stop代替。

当编译后，将程序下载到PLC中时，所有的符号地址都将被转换成绝对地址。

3）状态图（StatusChart）用于联机调试时监视各变量的状态和当前值。

只需要在地址栏中写入变量地址，在数据格式栏中标明变量的类型，就可以在运行时监视这些变量的状态和当前值。

4）数据块（DataBlock）可以对变量寄存器V进行初始数据的赋值或修改，并可附加必要的注释。

5）系统块（SystemBlock）主要用于系统组态。

系统组态主要包括设置数字量或模拟量输入滤波、设置脉冲捕捉、配置输出表、定义存储器保持范围、设置密码和通信参数等。

在本附录中对系统组态的设置不作详细介绍。

6）交叉索引（CrossReference）可以提供交叉索引信息、字节使用情况和位使用情况信息，使得PLC资源的使用情况一目了然。

只有在程序编辑完成后，才能看到交叉索引表的内容。

在交叉索引表中双击某个操作数时，可以显示含有该操作数的那部分程序。

7）通信（Communications）可用来建立计算机与PLC之间的通信连接，以及通信参数的设置和修改。

在引导条中单击“通信”图标，则会出现一个“通信”对话框，双击其中的“PC/PPI”电缆图标，将出现“PG/PC”接口对话框，此时可以安装或删除通信接口，检查各参数设置是否正确，其中波特率的默认值是9600。

设置好参数后，就可以建立与PLC的通信联系。

双击“通信”对话框中的“刷新”图标，STEP7-Micro/WIN32将检查所有已连接的S7-200的CPU站，并为每一个站建立一个CPU图标。

建立计算机与PLC的通信联系后，可以设置PLC的通信参数。

单击引导条中“系统块”图标，将出现“系统块”对话框，单击“通信口（Port）”选项，检查和修改各参数，确认无误后，单击“确认（OK）”按钮。

最后单击工具条的“下载（Download）”按钮，即可把确认后的参数下载到PLC主机。

用指令树窗口或视图（View）菜单中的选项也可以实现各编程窗口的切换。

（4）指令树指令树提供编程所用到的所有命令和PLC指令的快捷操作。

可以用视图（View）菜单的“指令树”选项来决定其是否打开。

（5）输出窗口该窗口用来显示程序编译的结果信息。

如各程序块的信息、编译结果有无错误以及错误代码和位置等。

（6）状态条状态条也称任务栏，用来显示软件执行情况，编辑程序时显示光标所在的网络号、行号和列号，运行程序时显示运行的状态、通信波特率、远程地址等信息。

（7）程序编辑器可以用梯形图、语句表或功能表图程序编辑器编写和修改用户程序。

（8）局部变量表每个程序块都对应一个局部变量表，在带参数的子程序调用中，参数的传递就通过局部变量表进行的。

三、STEP7-Micro/WIN32编程软件的使用

1、生成程序文件

程序文件的来源有三个：

新建一个程序文件、打开已有的程序文件和从PLC上载程序文件。

（1）新建程序文件可以用“文件（File）”菜单中的“新建（New）”项或工具条中的“新建（New）”按钮新建一个程序文件。

如图A-3所示为一个新建程序文件的指令树。

图4-3新建程序文件结构

在新建程序文件的初始设置中，文件以“Project1（CPU221）”命名，CPU221是系统默认的PLC的CPU型号。

在指令树中可见一个程序文件包含7个相关的块（程序块、符号表、状态图、数据块、系统块、交叉索引及通信），其中程序块包含一个主程序（MAIN）、一个可选的子程序（SBR0）和一个中断服务程序（INT0）。

用户可以根据实际编程的需要修改程序文件的初始设置。

1）确定PLC的CPU型号。

右击“Project1（CPU221）”图标，在弹出的按钮中单击“类型（Type）”，就可在对话框中选择实际的PLC型号。

也可用“PLC”菜单中的“类型（Type）”项来选择PLC型号。

2）程序更名。

如果要更改程序的文件名，可点击“文件（File）“菜单中“另存为（Saveas）”项，在弹出的对话框中键入新的文件名。

程序块中主程序的名称一般用默认名称“MAIN”，任何程序文件都只有一个主程序。

对子程序和中断程序的更名可在指令树窗口中右击需要更名的子程序或中断程序名，在弹出的选择按钮中单击“重命名（Renam