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S7-1500 連接 SINAMICS V90 實(shí) 現(xiàn)位置控制

發(fā)表時(shí)間：2017-11-30 09:58

1  摘要

本文主要介紹了如何使用 S7-1500PLC 連接 SINAMICS V90 伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。其中對(duì) S7-1500 相關(guān)模塊的組態(tài)，工藝對(duì)象的組態(tài)，V90 的相關(guān)參

數(shù)設(shè)置以及相關(guān)的接線作了簡(jiǎn)要介紹。

2  簡(jiǎn)介

2.1  S7-1500  運(yùn)動(dòng)控制功能

S7-1500 運(yùn)動(dòng)控制功能支持旋轉(zhuǎn)軸、定位軸、同步軸和外部編碼器等工藝對(duì)象。并擁有軸控制面板以及全面的在線和診斷功能有助于輕松完成驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)試和

優(yōu)化工作。

S7-1500 支持多種連接方式?？梢允褂?PROFIBUS DP 和 PROFINET IO 連接驅(qū)動(dòng)裝置和編碼器，也可以使用模擬量輸出模塊（AQ）連接帶模擬設(shè)定值接口

的驅(qū)動(dòng)裝置并通過(guò)工藝模塊（TM）,讀出編碼器的信息。本文中所涉及的例子就是使用第二種方式。

                                                                        圖 2-1 連接方式示意

2.2  SINAMICS V90

SINAMICS V90 是西門子推出的一款小型、高效便捷的伺服系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)位置控制、速度控制和扭矩控制。

使用 V90 的速度控制功能可以與 S7-1500 運(yùn)動(dòng)控制功能配合使用，接收 S7-1500 模擬量模塊發(fā)出的+-10V 模擬量信號(hào)做為速度給定，并通過(guò) PTO 功能反饋

位置信號(hào)給 S7-1500，在 S7-1500PLC 中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置控制。

3  應(yīng)用項(xiàng)目配置

3.1  S7-1500  組態(tài)

3.1.1  組態(tài)硬件配置

由于需要模擬量輸出信號(hào)來(lái)控制速度給定，并接收來(lái)自 V90 的脈沖反饋信號(hào)，所以 S7-1500 系統(tǒng)中至少要配置 1 塊模擬量輸出模塊和 1 塊高速計(jì)數(shù)模塊，考

慮到 V90 給出的位置反饋信號(hào)是 5V 差分信號(hào)，S7-1500 系統(tǒng)中也要配置能夠接收 5V 差分信號(hào)的高速計(jì)數(shù)模塊。還需要 1 塊數(shù)字量輸出模塊來(lái)為 V90 提供使能

信號(hào)。

　　　　　　　　　圖 3-1 S7-1500 模塊配置

　　　　　　　　　　　　　表 3-1 模塊配置列表

3.1.2  組態(tài)工藝對(duì)象

驅(qū)動(dòng)裝置組態(tài)

首先在工藝組態(tài)中添加一個(gè)定位軸，工藝對(duì)象一般的組態(tài)方法請(qǐng)參考《S7-1500運(yùn)動(dòng)控制使用入門》。文檔鏈接為：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/106497710 。這里只描述針對(duì)于本例的組態(tài)。

由于 V90 接收的是+-10V 模擬量信號(hào)，所以模擬量輸出模塊也要設(shè)置輸出范圍為+-10V。驅(qū)動(dòng)裝置類型選擇“連接模擬量驅(qū)動(dòng)裝置”并在“輸出”后面選擇模

擬量輸出的變量名稱。為了在 PLC 內(nèi)激活使能時(shí)（如激活 MC_Power 功能塊Enable 管腳）能夠把使能信號(hào)傳遞給 V90，勾選激活啟用輸出，并且選擇輸出

變量名稱。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-2 驅(qū)動(dòng)裝置選擇

需要注意的是輸出只能選擇變量名稱而不能選擇地址，所以必須提前定義好變量名稱。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-3 定義變量名稱

只有定義好的變量名稱才能在選擇 PLC 變量時(shí)顯示出來(lái)

                                       圖 3-4 選擇變量

位置反饋組態(tài)

在本地模塊的 TM PosInput2_1 中選擇參數(shù)設(shè)定。

設(shè)置通道操作模式為運(yùn)動(dòng)控制的位置檢測(cè)（必須這樣設(shè)置，才能在隨后的編碼器連接中選擇高速計(jì)數(shù)模塊 TM PosInput2_1 及其通道號(hào)）。編碼器信號(hào)類型選擇

增量編碼器（A、B、N），反向選擇暫不勾選，如果在調(diào)試時(shí) PLC 給出的速度給定方向與編碼器反饋方向相反，就可以勾選反向來(lái)校正編碼器反饋方向。

建議信號(hào)評(píng)估選擇四重，這樣可以增加位置反饋信號(hào)的精度。由于 V90 可以提供信號(hào) N（0 脈沖信號(hào)），所以參考標(biāo)記 0 的信號(hào)選擇增量編碼器的信號(hào) N。接

口標(biāo)準(zhǔn)選擇 RS422、對(duì)稱。

                                                                             圖 3-5 高速計(jì)數(shù)模塊組態(tài)

組態(tài)編碼器連接時(shí)選擇通過(guò)工藝模塊（TM）進(jìn)行連接，并且在選擇工藝模塊中選擇高速計(jì)數(shù)器通道 0。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-6 選擇編碼器連接

編碼器類型選擇增量式旋轉(zhuǎn)式。單轉(zhuǎn)步數(shù)填寫 V90 每轉(zhuǎn)輸出脈沖個(gè)數(shù)的 4 倍（信號(hào)評(píng)估選擇了四重），這里填寫 4096（4*1024）。增量實(shí)際值中的位填寫0。

                                       圖 3-7 填寫編碼器參數(shù)

3.2  V90  配置

3.2.1  V90  輸入輸出信號(hào)

V90 的參數(shù)很多，更詳細(xì)的參數(shù)含義及設(shè)置方式請(qǐng)參考 V90 操作說(shuō)明，其鏈接為： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/93005218 。這里只描述與

本例相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。

V90 支持速度控制方式，在此方式下 V90 接收來(lái)自 S7-1500 的+-10V 模擬量速度給定信號(hào)，并把位置值通過(guò) RS422 標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)反饋給 S7-1500，在 S7-

1500 中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置調(diào)節(jié)。這種模式下 V90 本身不設(shè)置位置閉環(huán)。使能信號(hào)也需要 S7-1500 提供，這樣可以保證在 S7-1500 建立位置閉環(huán)的同時(shí)，把使能信

號(hào)發(fā)給 V90。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-8 速度模式下的 V90 輸入輸出信號(hào)

3.2.2  V90  相關(guān)參數(shù)設(shè)置

本中使用 SINAMICS V-ASSISTANT 軟件來(lái)設(shè)置 V90 的參數(shù)。首先要設(shè)置 V90操作模式為速度模式，即設(shè)置參數(shù) p29003 為 2。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-9 設(shè)置速度控制模式

本例中使用 V90 的 X8 接口的 DI1 作為使能輸入，即設(shè)置參數(shù) p29301 為 1。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-10 設(shè)置使能信號(hào)

設(shè)置 V90 每轉(zhuǎn)線數(shù)，也就是電機(jī)每圈的脈沖個(gè)數(shù)。為了與 S7-1500 中的參數(shù)相相對(duì)性（四重評(píng)估，每轉(zhuǎn)步數(shù) 4096），這里設(shè)置為 1024。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-11 設(shè)置每轉(zhuǎn)線數(shù)

3.3  S7-1500  與V90

3.3.1使能信號(hào)連接

在本例中針對(duì) DO 模塊的第 0通道，DO 模塊的 1 端子與 V90 X8 接口的 5 端子相連、DO 模塊的 10 端子與 V90 X8 接口的 3 端子相連。DO 模塊的 9 端子和

10 端子分別要連接 24V+和 0V。其中 DO 模塊的 10端子與 V90 X8 接口的 3 端子連接還起到兩個(gè)系統(tǒng)的等電位連接的作用。

                                 圖 3-12 使能信號(hào)的連接

3.3.2  速度給定連接

AO 模塊輸出+-10V 電壓信號(hào)，針對(duì)于第 0 通道 1、2 端子短接后連接 V90 X8 端口的 19 端子，3、4 端子短接后連接 V90 X8 端口的 20 端子。

　　　　　　　　　　　　　　圖 3-13 速度給定連接

3.3.3  位置反饋連接

分別連接 V90 X8 端口的 15、16 端子到 TMPosInput 模塊 1、2 端子；40、41到 3、4 端子；42、43 到 5、6 端子。

3.4  式 使用分布式I/O ET200SP  連接V90

除了前面所描述的使用 S7-1500 *機(jī)架模塊以外，還可以使用 ET200SP 上的模塊連接 V90。新一代的分布式 I/O ET200SP 使用簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，性能，

支持 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)；可以實(shí)現(xiàn)更靈活的配置。

　　　　　　　　　　　　　　圖 3-15 使用分布式 I/O ET200 SP

本例中 ET200SP 站點(diǎn)上的模塊見下表。

                                               表 3-2 模塊配置列表

3.4.1  設(shè)置等時(shí)同步

閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制必須有很好的實(shí)時(shí)性，所以必須設(shè)置等時(shí)同步。

在網(wǎng)絡(luò)視圖中用鼠標(biāo)雙擊連接線“PN/IE_1”在下邊的“屬性”、“常規(guī)”頁(yè)面內(nèi)選擇“同步域”、“Sync-Domain_1”，設(shè)置“PLC_1.PROFINET 接口_1”

的“同步角色”為“同步主站”，設(shè)置“IO_device-1”的“RT 等級(jí)”為“IR

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-16 設(shè)置等時(shí)同步

還需要設(shè)置實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌谕負(fù)湟晥D中拖拽連接兩個(gè)設(shè)備的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)接口。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-17 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

在“IO_device_1”的設(shè)備視圖中選擇“屬性”、“常規(guī)”、“等時(shí)同步模式”頁(yè)面，然后勾選站點(diǎn)以及站點(diǎn)上模塊的“等時(shí)同步模式”，如下圖所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-18 設(shè)置模塊的等時(shí)同步

3.4.2  置 設(shè)置OB91  的循環(huán)時(shí)間

OB91 是 S7-1500 運(yùn)動(dòng)控制的核心組織塊，為了更好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能，需要把 OB91 的循環(huán)時(shí)間同步到總線。具體操作過(guò)程是鼠標(biāo)在 OB91 上點(diǎn)擊右鍵，在

彈出的菜單中選擇屬性，就會(huì)彈出以下頁(yè)面。在頁(yè)面中選擇“同步到總線”。可根據(jù)應(yīng)用情況選擇“因子”，增加“因子”可減輕 CPU 負(fù)荷，但會(huì)影響控制效果。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-19 設(shè)置 OB91 的循環(huán)時(shí)間

3.4.3  工藝組態(tài)與接線

工藝組態(tài)中把驅(qū)動(dòng)接口和編碼器反饋接口分別設(shè)置到 ET200SP 的模塊上，具體的模塊組態(tài)方法和工藝組態(tài)方法與 3.1.2 章節(jié)描述的一樣。

IO 模塊與 V90 的接線與前面所描述的*機(jī)架上的模塊接線類似，具體參考模

塊手冊(cè)。

TM PosInput 1：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/89295917/0/zh

AQ2XU/I HS

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/73108773/0/zh

3.5  設(shè)備調(diào)試

至此 S7-1500 與 V90 的組態(tài)配置與接線都已經(jīng)初步完成，可以打開工藝對(duì)象的調(diào)試界面進(jìn)行調(diào)試，然后就可以編寫控制程序了。具體內(nèi)容可參考幫助文檔，這

里不再詳述。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3-20 調(diào)試

4  文章聲明

本文僅針對(duì) S7-1500 連接 V90 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，目的是為了能夠讓初次接觸該系統(tǒng)的用戶能夠快速的建立控制系統(tǒng)，本文無(wú)法替代 S7-

1500 運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)硬件手冊(cè)和功能手冊(cè)。更多關(guān)于該功能的使用信息請(qǐng)通過(guò)條目號(hào) 90075558 下載功能手冊(cè)。

關(guān)于上海騰希：上海騰希電氣技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事西門子PLC、V90、V20、數(shù)控系統(tǒng)、觸摸屏等西門子西門子工控產(chǎn)品銷售和維

修、服務(wù)為一體的綜合性的西門子代理商，主要經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品有西門子S7-200　SMART、S7-1200、S7-1500等西門子PLC代理，西門子V90、V20

變頻器及伺服系統(tǒng)代理，西門子觸摸屏代理。

西站子PLC與PLC之間的MPI 通信——全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信方式

發(fā)表時(shí)間：2017-12-06 10:40

1  全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信簡(jiǎn)介

對(duì)于 西門子PLC 之間的數(shù)據(jù)交換，只關(guān)心數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，全局?jǐn)?shù)據(jù)包的通信方式是在配 西門子PLC 硬件的過(guò)程中，組態(tài)所要通信 PLC 站之間的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，不需要任何程序處

理，這種通信方式只適合 S7-300/300/400 PLC 之間相互通信。

下面用舉例的方式介紹全局?jǐn)?shù)據(jù)包通信，使用的軟硬件：

硬件：CPU315-2DP，CPU416-2DP

軟件：STEP7 V5.2 SP1

2  全局?jǐn)?shù)據(jù)包的配置

2.1-首先打開編程軟件 STEP7，建立一個(gè)新項(xiàng)目如 MPI_GD，在此項(xiàng)目下插入兩個(gè)站STATION1/CPU416-2DP， STATION2/CPU315-2DP，分別組態(tài)硬件，插入 CPU，配置

MPI 的站號(hào)和通信速率，在本例中 MPI 的站號(hào)分別設(shè)置為 2 號(hào)站和 4 號(hào)站，通信速率為187.5Kbit/S 。

這些工作完成以后，可以組態(tài)數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)。點(diǎn)擊項(xiàng)目名 MPI_GD 后出現(xiàn)STATION1，STATION2 和 MPI 網(wǎng)，點(diǎn)擊 MPI，再點(diǎn)擊菜單“Options”－>

“Define Global Date”進(jìn)入組態(tài)畫面如下圖：

　　　　　　　　　　　　　　　　圖：　進(jìn)入全局?jǐn)?shù)據(jù)組態(tài)界面

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖  全局?jǐn)?shù)據(jù)組態(tài)界面

2.2-插入所有需要通信的 PLC 站 CPU

雙擊 GD ID 右邊的 CPU 欄選擇需要通信 PLC 站的 CPU。CPU 欄總共有 15 列，這就意味者zui多有 15 個(gè) CPU 能夠參與通信。在每個(gè) CPU 欄底下填上數(shù)據(jù)的發(fā)送區(qū)和接收區(qū)，例

如：CPU416-2DP 的發(fā)送區(qū)為 DB1.DBB0~DB1.DBB21，可以填寫為 DB1.DBB0：22 ，然后在菜單“edit”選擇“Sender”作為發(fā)送區(qū)。

CPU315-2DP 的接收區(qū)為 DB1.DBB0~21，可以填寫為 DB1.DBB0：22。編譯存盤后，把組態(tài)數(shù)據(jù)分別下載到 CPU 中，這樣數(shù)據(jù)就可以相互交換了。發(fā)送接收數(shù)據(jù)區(qū)的設(shè)置參考

下圖：

                                                   圖  設(shè)置通信區(qū)

地址區(qū)可以為 DB，M，I，Q，區(qū)，長(zhǎng)度 S7-300 zui大為 22 個(gè)字節(jié)，S7-400 zui大為 54 個(gè)字節(jié)。發(fā)送區(qū)與接收區(qū)應(yīng)*，所以在上例中通信區(qū)zui大為 22 個(gè)字節(jié)。

3  多個(gè) CPU  通信

了解多個(gè)西門子 CPU 通信首先要了解 GD ID，編譯以后，每行通信區(qū)都會(huì)有 GD ID 號(hào)，可以參考下圖：

A：全局?jǐn)?shù)據(jù)包的循環(huán)數(shù)，每一循環(huán)數(shù)表示和一個(gè) CPU 通信，例如兩個(gè) S7-300CPU 通信，發(fā)送與接收是一個(gè)循環(huán)，西門子　S7-400 中三個(gè) CPU 之間的發(fā)送與接收是一個(gè)循環(huán)，

循環(huán)數(shù)與 CPU 有關(guān)，西門子S7-300CPU zui多為 4 個(gè)，所以zui多和 4 個(gè) CPU 通信。西門子S7-400CPU414-2DP zui多為 8 個(gè)，S7-400CPU416-2DP zui多為 16 個(gè)。

B：全局?jǐn)?shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)。表示一個(gè)循環(huán)有幾個(gè)全局?jǐn)?shù)據(jù)包，例如兩個(gè) S7 站相互通信一個(gè)循環(huán)有兩個(gè)數(shù)據(jù)包。如下圖：

　　　　　　　　　　　　圖  一個(gè)循環(huán)兩個(gè)數(shù)據(jù)包

C：一個(gè)數(shù)據(jù)包里的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)

可以參考圖 5： CPU315-2DP 發(fā)送 4 組數(shù)據(jù)到 CPU416-2DP，4 個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)是一個(gè)數(shù)據(jù)包。從上面可以知道一個(gè)數(shù)據(jù)包zui大為 22 個(gè)字節(jié)，在這種情況下每個(gè)額外的數(shù)據(jù)區(qū)占用兩個(gè)字節(jié)，所以數(shù)據(jù)量zui大為 16 個(gè)字節(jié)。

                                  圖 一個(gè)數(shù)據(jù)包里的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)

對(duì)于 A,B,C 的介紹只是用于優(yōu)化數(shù)據(jù)的接收區(qū)和發(fā)送區(qū)，減少 CPU 的通信負(fù)載，簡(jiǎn)單應(yīng)用可以不用考慮這些，GD ID 編譯后自動(dòng)生成。

4  通信的診斷

在多個(gè) CPU 通信時(shí)，有時(shí)通信會(huì)中斷，是什么原因造成通信中斷？我們編譯完成后，在菜單“View”中點(diǎn)擊“Scan Rates”和“GD Status”可以掃描系數(shù)和狀態(tài)字。如下圖所示：

　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 通信診斷

S R： 掃描頻率系數(shù)。如圖 6 SR1.1 為 225，表示發(fā)送更新時(shí)間為 225×CPU 循環(huán)時(shí)間。范圍為 1～255。通信中斷的問(wèn)題往往設(shè)置掃描時(shí)間過(guò)快?？筛拇笠恍?/p>

GDS：每包數(shù)據(jù)的狀態(tài)字（雙字）?？筛鶕?jù)狀態(tài)字編寫相應(yīng)的錯(cuò)誤處理程序，結(jié)構(gòu)如下：

*位：發(fā)送區(qū)域長(zhǎng)度錯(cuò)誤。

第二位：發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)塊不存在。

第四位：全局?jǐn)?shù)據(jù)包丟失。

第五位：全局?jǐn)?shù)據(jù)包語(yǔ)法錯(cuò)誤。

第六位：全局?jǐn)?shù)據(jù)包數(shù)據(jù)對(duì)象丟失。

第七位：發(fā)送區(qū)與接收區(qū)數(shù)據(jù)對(duì)象長(zhǎng)度不*。

第八位：接收區(qū)長(zhǎng)度錯(cuò)誤。

第九位：接收區(qū)數(shù)據(jù)塊不存在。

第十二位：發(fā)送方從新啟動(dòng)。

第三十二位：接收區(qū)接收到新數(shù)據(jù)。

GST：所有 GDS 相“OR”的結(jié)果

如果編程者使用 CP5511/5611 編程卡可以首先診斷一下連線是否可靠，如上例中 S7-300MPI 地址是 2，S7-400MPI 地址是 4，用 CP 卡連接到 MPI 網(wǎng)上（PROFIBUS 接頭必須有編程口）可以直接讀出 2,4 號(hào)站，在“控制面板 ” -> “PG/PC interface” ->“ Diagnostics”->“read”讀出所以網(wǎng)上站號(hào)，如下圖所示：

                             圖  使用網(wǎng)卡診斷站號(hào)

0 號(hào)站位 CP5611 站號(hào)，如果沒(méi)有讀出 2，4 號(hào)站，說(shuō)明連線有問(wèn)題或 MPI 網(wǎng)傳輸速率不*，可以把問(wèn)題具體化。

5  事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送

如果需要控制數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，在某一事件，某一時(shí)刻，接收和發(fā)送所需要的數(shù)據(jù)，這時(shí)將用到事件觸發(fā)的數(shù)據(jù)傳送。這種通信方式通過(guò)調(diào)用 CPU 的系統(tǒng)功能 SFC60(GD_SND)，SFC61(GD_RCV)來(lái)完成的，而且只有 S7-400CPU 支持，并且必須設(shè)置 CPU的 SR（掃描頻率）為 0，可參考圖 8 全局?jǐn)?shù)據(jù)的組態(tài)畫面：

　　　　　　　　　　　圖 在 S7-400CPU 側(cè)的 SR 為 0

與上面作法相同編譯存盤后下載到相應(yīng)的 CPU 中，然后在 S7-400 側(cè)中調(diào)用 SFC60/61 控制接收與發(fā)送。

所需硬件：CPU315-2DP，CPU416-2DP。

所需軟件：STEP7 V5.2 SP1

CIRCLE_ID，BLOCK_ID 參考 GD A。B。C。

例子中 M1.1 為 1 時(shí) CPU416 接收 CPU315 的數(shù)據(jù) MB20~MB29 放到 MB40～MB49 中M1.0 為 1 時(shí) CPU416 發(fā)送數(shù)據(jù) MB60~MB69 到 CPU315MB60～MB69 中

西門子PLC型號(hào)及選型

關(guān)于上海騰希：上海騰希電氣技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事西門子PLC、V90西門子伺服電機(jī)、V20變頻器、數(shù)控系統(tǒng)、觸摸屏等西門子工控產(chǎn)品銷售和維修、服務(wù)為一體的綜合性的西門子代理商

西門子PLC標(biāo)準(zhǔn)編程軟件工具簡(jiǎn)介

發(fā)表時(shí)間：2017-12-05 10:50

1.本文將對(duì)西門子編程工具作簡(jiǎn)單的介紹。由于任何一種編程工具或語(yǔ)言都不是一朝一夕就可以掌握的，所以本文的目的僅僅是讓用戶對(duì)西門子編程工具有一個(gè)總的基本概念，對(duì)于每種編程

工具的詳細(xì)使用及功能請(qǐng)參考相關(guān)的手冊(cè)。

相關(guān)手冊(cè)地址連接：

S7-300 和 S7- 400 的梯形圖 (LAD) 編程

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/18654395

S7-300 和 S7-400 的語(yǔ)句表 (STL) 編程

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/18653496

S7-300 和 S7-400 的 功能塊圖 (FBD) 編程

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/18652644

使用 STEP 7 V5.3 編程

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/18652056

S7-SCL V5.3 for S7-300/400

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/5581793

S7-GRAPH V5.3 for S7-300/400

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/1137630

S7-HiGRAPH V5.3

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/1137299

S7-CFC for SIMATIC S7

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/24451339

SFC for SIMATIC S7

http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/24451748

2.  虛擬工程介紹

為了在本文中的描述中更有利于用戶理解，我們列舉一個(gè)虛擬的工程項(xiàng)目，此項(xiàng)目包括簡(jiǎn)單的工藝要求及流程。針對(duì)各個(gè)工藝要求及流程，我們使用不同的編程工具來(lái)處理，并且通過(guò)簡(jiǎn)單

的程序例子，使大家對(duì)各種編程工具有一個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)。

2.1.  重要提示：

-各種編程工具zui終生成的執(zhí)行代碼均為STL，所以其并未在圖 1 中出現(xiàn)。

-圖 1 中在各個(gè)工藝流程中使用了的編程工具，并不意味著這種編程工具僅能用于此類控制任務(wù)。例如：SCL 可以用于工藝參數(shù)部分，但它也可以用于其它工藝段。

-CFC不僅僅可以用在產(chǎn)品合成階段，也可用于將整個(gè)項(xiàng)目所有流程組織在一起。

-假設(shè)虛擬項(xiàng)目使用的硬件系統(tǒng)為 CPU412-2

-由于S7-PLCSIM為仿真工具，其可用于所有過(guò)程的仿真調(diào)試，所以其并未在圖 1 中出現(xiàn)。

3. 標(biāo)準(zhǔn)編程工具

3.1.  S S tep7 BASIC

STEP7 基本軟件是用于 SIMATIC S7, SIMATIC C7, SIMATIC WinAC 自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)工具。它的基本功能包括：

-組態(tài)和參數(shù)化硬件

-定義通信

-編程

-測(cè)試調(diào)試及服務(wù)

-編制文件及歸檔

-操作及診斷功能

STEP7 基本軟件是大家zui熟悉及使用zui頻繁的軟件，作為基本平臺(tái)，很多其它的軟件包都是作為選件包集成安裝在 STEP7 中使用的。關(guān)于 STEP7 的基本使用超出了本文范圍，故不再介紹。

3.2.  S S tep7 Lite

STEP7 Lite 是 STEP7 的簡(jiǎn)化版，界面簡(jiǎn)單直觀，適合于初學(xué)者使用，它有很多使用功能限制，如不能編程網(wǎng)絡(luò)功能等等。它編輯的項(xiàng)目可以被 STEP7 及 STEP7 professional 打開。STEP7 Lite

與 STEP7 標(biāo)準(zhǔn)版的主要區(qū)別見下表：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表 1: STEP7 Lite 與 STEP7 標(biāo)準(zhǔn)版的主要區(qū)別

3.3.  S S tep7 professional ( ( 專業(yè)版 )

STEP7 professional（專業(yè)版）適合于高級(jí)編程人員使用，它在標(biāo)準(zhǔn)版的基礎(chǔ)上增加了如下軟件

包及*：

-S7-GRAPH

-S7-SCL

-S7-PLCSIM

3.4.  Step7  中的基本編程語(yǔ)言

3.4.1.  概括

各個(gè)版本的 Step7 都支持的基本編程語(yǔ)言包括：

-梯形圖（LAD）

-功能塊圖（FBD）

-語(yǔ)句表（STL）

3.4.2.  基本編程語(yǔ)言與虛擬工程

下面將以第 2 章中的虛擬工程中的廢品處理環(huán)節(jié)來(lái)舉例說(shuō)明基本編程語(yǔ)言的使用。

廢品處理工藝要求：

-按下啟動(dòng)按鈕后，電機(jī)啟動(dòng)，開始粉碎廢品，運(yùn)行指示燈指示運(yùn)行。

-按下停止按鈕后，電機(jī)停止，停止粉碎廢品，停止指示燈指示停止。

-保護(hù)繼電器保護(hù)電機(jī)運(yùn)行。

3.4.3.  梯形圖（LAD ）

梯形圖（LAD）的英文全稱是：Ladder Logic

由于 PLC 產(chǎn)生于替代繼電器邏輯功能的需求，因此其基本的編程語(yǔ)言梯形圖也就非常接近于繼電器電路，它很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。梯形

圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令構(gòu)成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件；線圈代表邏輯運(yùn)算結(jié)果，控制的指示燈，開關(guān)和內(nèi)部的標(biāo)志位等；指令框用來(lái)表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。

在程序中，zui左邊是主信號(hào)流，信號(hào)流總是從左向右流動(dòng)的。梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，

因此應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。

梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相*，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。下圖為非常的典型電機(jī)啟動(dòng)控制電路的電氣原理圖：

　　　　　　　　　　　圖 2: 典型電機(jī)啟動(dòng)控制電路

圖 2 符號(hào)說(shuō)明：

SB1： 啟動(dòng)按鈕

SB2： 停止按鈕

KF1： 保護(hù)繼電器

KM1： 主控繼電器

L1： 運(yùn)行指示燈

L2： 停止指示燈

下圖為圖 2 的 LAD 的編程格式，可以發(fā)現(xiàn)其編程類似于電氣圖紙，非常直觀。易于調(diào)試。梯形圖是一種圖形化的編程界面，編程的同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)法檢查，其轉(zhuǎn)換為 STL 后的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)也是自動(dòng)

完成的。這樣就減輕了編程人員的負(fù)擔(dān)，方便了調(diào)試。

　　　　　　　　　圖 3: 電機(jī)啟動(dòng)控制電路 LAD 程序

梯形圖編程語(yǔ)言的 優(yōu)點(diǎn)： ：

-易于調(diào)試

-程序易讀性強(qiáng)

-程序易于移植

-易于分析邏輯關(guān)系

梯形圖編程語(yǔ)言的 缺點(diǎn)：

-不適合人工編寫復(fù)雜控制任務(wù)及大型程序

3.4.4.  功能塊圖（ （FBD ）

功能塊圖（FBD）的英文全稱是：Function Block Diagram。

功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來(lái)表示控制邏輯，一些復(fù)雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用。功能塊圖用類似于與門、 或門的框圖來(lái)表示邏輯運(yùn)

算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框用“導(dǎo)線”連在一起，信號(hào)自左向右。

下圖為圖 2 的 FBD 編程格式?？梢园l(fā)現(xiàn)其編程類似于電子電路邏輯圖，非常直觀，易于調(diào)試。功能塊圖是一種圖形化的編程界面，編程的同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)法檢查，其轉(zhuǎn)換為 STL 后的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)也是

自動(dòng)完成的。這樣就減輕了編程人員的負(fù)擔(dān)，方便了調(diào)試。

　　　　　　　　　　　圖 4: 電機(jī)啟動(dòng)控制電路 FBD 程序

功能圖編程語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)：

-易于調(diào)試

-程序易讀性強(qiáng)

-程序易于移植

-易于分析邏輯關(guān)系

功能圖編程語(yǔ)言的缺點(diǎn)：

-不適合人工編寫復(fù)雜控制任務(wù)及大型程序

3.4.5.  語(yǔ)句表（STL ）

語(yǔ)句表（STL）的英文全稱是 Statement List。

STL 一種文本編程語(yǔ)言，類似于微機(jī)的匯編語(yǔ)言，適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用。由于其zui接近于機(jī)器執(zhí)行代碼，可以直接訪問(wèn) PLC 內(nèi)部的各種資源，因此功能比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)一些其它

編程工具不能實(shí)現(xiàn)的功能。STL 是其它各種編程工具生成代碼的zui終描述語(yǔ)言，也就是說(shuō)其它各種編程工具編譯后的生成的代碼zui終都是以 STL 出現(xiàn)的。例如 GRAPH，雖然對(duì)于用戶來(lái)講，其編程

調(diào)試界面都是圖形化的，但真正在底層工作的是 STL, 只是用戶看不到 STL 如何工作。

下圖為圖 2 的 STL 編程格式?？梢园l(fā)現(xiàn)其編程風(fēng)格非常簡(jiǎn)捷，*是匯編語(yǔ)言的風(fēng)格，但恰恰因?yàn)檫@一點(diǎn)，就要求編程人員必須對(duì) PLC 的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，語(yǔ)法規(guī)則，指令規(guī)則，數(shù)據(jù)類型，

系統(tǒng)堆棧，狀態(tài)字等等，有一個(gè)非常清晰的概念。否則，編程人員有可能在后期的調(diào)試中，面對(duì)各種困惑，程序也有可能存在隱患。

                                          圖 5: 電機(jī)啟動(dòng)控制電路 STL 程序

語(yǔ)句表編程語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)：

-功能強(qiáng)大

-程序代碼效率高

語(yǔ)句表編程語(yǔ)言的缺點(diǎn)：

-指令記憶困難

-程序易讀性差

-不適合人工編寫復(fù)雜控制任務(wù)及大型程序

3.4.6. STL / LAD / FBD格式的轉(zhuǎn)換

當(dāng)使用 LAD/FBD 編程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)添加嚴(yán)格的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。而 STL 并不自動(dòng)添加完整的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)類型匹配，系統(tǒng)堆棧處理等）。因此 LAD/FBD 格式的程序可以轉(zhuǎn)換為 STL 格式，而 STL

格式的程序并不一定可以轉(zhuǎn)換為 LAD/FBD。

3.4.7. LAD/FBD/STL  之比較

　　　　　　表 2: LAD/FBD/STL 之比較

關(guān)于上海騰希：上海騰希電氣技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事西門子PLC、V90西門子伺服電機(jī)、V20變頻器、數(shù)控系統(tǒng)、觸摸屏等西門子工控產(chǎn)品銷售和維修、服務(wù)為一體的綜合性的西門子代理商。