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西门子PLC标准编程软件工具简介

时间:2021-04-02 10:09   tags: 公司新闻  

1.本文将对西门子编程工具作简单的介绍。由于任何一种编程工具或语言都不是一朝一夕就可以掌握的,所以本文的目的仅仅是让用户对西门子编程工具有一个总的基本概念,对于每种编程

工具的详细使用及功能请参考相关的手册。

 

相关手册地址连接:

S7-300 和 S7- 400 的梯形图 (LAD) 编程

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

S7-300 和 S7-400 的语句表 (STL) 编程

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

S7-300 和 S7-400 的 功能块图 (FBD) 编程

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

使用 STEP 7 V5.3 编程

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.  虚拟工程介绍

为了在本文中的描述中更有利于用户理解,我们列举一个虚拟的工程项目,此项目包括简单的工艺要求及流程。针对各个工艺要求及流程,我们使用不同的编程工具来处理,并且通过简单

的程序例子,使大家对各种编程工具有一个比较直观的认识。

2.1.  重要提示:

-各种编程工具最终生成的执行代码均为STL,所以其并未在图 1 中出现。

-图 1 中在各个工艺流程中使用了最适合的编程工具,并不意味着这种编程工具仅能用于此类控制任务。例如:SCL 可以用于工艺参数部分,但它也可以用于其它工艺段。

-CFC不仅仅可以用在产品合成阶段,也可用于将整个项目所有流程组织在一起。

-假设虚拟项目使用的硬件系统为 CPU412-2

-由于S7-PLCSIM为仿真工具,其可用于所有过程的仿真调试,所以其并未在图 1 中出现。

 

3. 标准编程工具

 

3.1.  S S tep7 BASIC

STEP7 基本软件是用于 SIMATIC S7, SIMATIC C7, SIMATIC WinAC 自动化系统的标准工具。它的基本功能包括:

-组态和参数化硬件

-定义通信

-编程

-测试调试及服务

-编制文件及归档

-操作及诊断功能

STEP7 基本软件是大家最熟悉及使用最频繁的软件,作为基本平台,很多其它的软件包都是作为选件包集成安装在 STEP7 中使用的。关于 STEP7 的基本使用超出了本文范围,故不再介绍。

3.2.  S S tep7 Lite

STEP7 Lite 是 STEP7 的简化版,界面简单直观,适合于初学者使用,它有很多使用功能限制,如不能编程网络功能等等。它编辑的项目可以被 STEP7 及 STEP7 professional 打开。STEP7 Lite

与 STEP7 标准版的主要区别见下表:

        工具


比较项目

STEP 7 Lite STEP 7
组态的目标系统 S7-300/C7 S7-300/S7-400/C7/WinAC
支持的机架

数字量,模拟量 I/O,IFM

仅支持中央机架

中央机架及分布式 I/O
网络/通信 不支持 支持
分布式 I/O 不支持 支持
组态消息(用于 HMI 显示) 不支持 支持
读写 MMC 卡 只能在 CPU 中读写

在 CPU 中读写,也支持

PG/PC 读写方式

导入/导出 程序,符号表 程序,符号表,硬件组态
在线访问 MPI     MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet
操作系统

Windows XP Home

Windows 2000 Professional

Windows XP Professional

Windows 2000 Professional

Windows XP Professional

                      表 1: STEP7 Lite 与 STEP7 标准版的主要区别

3.3.  S S tep7 professional ( ( 专业版 )

STEP7 professional(专业版)适合于高级编程人员使用,它在标准版的基础上增加了如下软件

包及授权:

-S7-GRAPH

-S7-SCL

-S7-PLCSIM

3.4.  Step7  中的基本编程语言

3.4.1.  概括

各个版本的 Step7 都支持的基本编程语言包括:

-梯形图(LAD)

-功能块图(FBD)

-语句表(STL)

3.4.2.  基本编程语言与虚拟工程

下面将以第 2 章中的虚拟工程中的废品处理环节来举例说明基本编程语言的使用。

废品处理工艺要求:

-按下启动按钮后,电机启动,开始粉碎废品,运行指示灯指示运行。

-按下停止按钮后,电机停止,停止粉碎废品,停止指示灯指示停止。

-保护继电器保护电机运行。

 

3.4.3.  梯形图(LAD )

梯形图(LAD)的英文全称是:Ladder Logic

由于 PLC 产生于替代继电器逻辑功能的需求,因此其基本的编程语言梯形图也就非常接近于继电器电路,它很容易被熟悉继电器控制的电气人员所掌握,特别适合于数字量逻辑控制。梯形

图由触点、线圈和用方框表示的指令构成。触点代表逻辑输入条件;线圈代表逻辑运算结果,控制的指示灯,开关和内部的标志位等;指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等附加指令。

在程序中,最左边是主信号流,信号流总是从左向右流动的。梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是,梯形图中的能流不是实际意义的电流,内部的继电器也不是实际存在的继电器,

因此应用时,需要与原有继电器控制的概念区别对待。

 

梯形图编程语言的特点是:与电气操作原理图相对应,具有直观性和对应性;与原有继电器控制相一致,电气设计人员易于掌握。下图为非常的典型电机启动控制电路的电气原理图:

西门子plc编程

           图 2: 典型电机启动控制电路

 

图 2 符号说明:

SB1: 启动按钮

SB2: 停止按钮

KF1: 保护继电器

KM1: 主控继电器

L1: 运行指示灯

L2: 停止指示灯

 

下图为图 2 的 LAD 的编程格式,可以发现其编程类似于电气图纸,非常直观。易于调试。梯形图是一种图形化的编程界面,编程的同时进行语法检查,其转换为 STL 后的语法结构也是自动

完成的。这样就减轻了编程人员的负担,方便了调试。

西门子plc编程

         图 3: 电机启动控制电路 LAD 程序

 

梯形图编程语言的 优点: :

-易于调试

-程序易读性强

-程序易于移植

-易于分析逻辑关系

梯形图编程语言的 缺点:

-不适合人工编写复杂控制任务及大型程序

 

3.4.4.  功能块图( (FBD )

功能块图(FBD)的英文全称是:Function Block Diagram。

功能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑,一些复杂的功能用指令框表示,适合于有数字电路基础的编程人员使用。功能块图用类似于与门、 或门的框图来表示逻辑运

算关系,方框的左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入、输出端的小圆圈表示“非”运算,方框用“导线”连在一起,信号自左向右。

 

下图为图 2 的 FBD 编程格式。可以发现其编程类似于电子电路逻辑图,非常直观,易于调试。功能块图是一种图形化的编程界面,编程的同时进行语法检查,其转换为 STL 后的语法结构也是

自动完成的。这样就减轻了编程人员的负担,方便了调试。

西门子plc编程

           图 4: 电机启动控制电路 FBD 程序

 

 

功能图编程语言的优点:

-易于调试

-程序易读性强

-程序易于移植

-易于分析逻辑关系

功能图编程语言的缺点:

-不适合人工编写复杂控制任务及大型程序

 

3.4.5.  语句表(STL )

语句表(STL)的英文全称是 Statement List。

STL 一种文本编程语言,类似于微机的汇编语言,适合于经验丰富的程序员使用。由于其最接近于机器执行代码,可以直接访问 PLC 内部的各种资源,因此功能比较强大,可以实现一些其它

编程工具不能实现的功能。STL 是其它各种编程工具生成代码的最终描述语言,也就是说其它各种编程工具编译后的生成的代码最终都是以 STL 出现的。例如 GRAPH,虽然对于用户来讲,其编程

调试界面都是图形化的,但真正在底层工作的是 STL, 只是用户看不到 STL 如何工作。

 

下图为图 2 的 STL 编程格式。可以发现其编程风格非常简捷,完全是汇编语言的风格,但恰恰因为这一点,就要求编程人员必须对 PLC 的内部体系结构,语法规则,指令规则,数据类型,

系统堆栈,状态字等等,有一个非常清晰的概念。否则,编程人员有可能在后期的调试中,面对各种困惑,程序也有可能存在隐患。

 

西门子plc编程

                                          图 5: 电机启动控制电路 STL 程序

 

语句表编程语言的优点:

-功能强大

-程序代码效率高

语句表编程语言的缺点:

-指令记忆困难

-程序易读性差

-不适合人工编写复杂控制任务及大型程序

 

3.4.6. STL / LAD / FBD格式的转换

当使用 LAD/FBD 编程时,系统会自动添加严格的语法结构。而 STL 并不自动添加完整的语法结构(数据类型匹配,系统堆栈处理等)。因此 LAD/FBD 格式的程序可以转换为 STL 格式,而 STL

格式的程序并不一定可以转换为 LAD/FBD。

 

3.4.7. LAD/FBD/STL  之比较

 

    语言


特性

LAD FBD STL
易读性
可移植性
逻辑分析
程序代码量
代码效率
指令记忆
支持功能 强大

      表 2: LAD/FBD/STL 之比较