西门子plc编程实例STEP7入门指南:项目示例- 灌装站

2018年9月16日22:59:33 发表评论 789 阅读

入门指南概述 1

1.1 TIA Portal 简介

简介

Totally Integrated Automation Portal(以下称为 TIA Portal)在单个跨软件平台中提供了实现自动化任务所需的所有功能。

TIA Portal 作为首个用于集成工程组态的共享工作环境,在单一的框架中提供了各种SIMATIC 系统。 因此,TIA Portal 还首次支持可靠且方便的跨系统协作。所有必需的软件包,包括从硬件组态和编程到过程可视化,都集成在一个综合的工程组态框架中。

TIA Portal 的优势

在使用 TIA Portal 时,以下功能在实现自动化解决方案期间提供高效支持。

  • 使用统一操作概念的集成工程组态 过程自动化和过程可视化“齐头并进”。
● 通过功能强大的编辑器和通用符号实现一致的集中数据管理

数据一旦创建,就在所有编辑器中都可用。 更改及纠正内容将自动应用和更新到整个项目中。

● 完整的库概念

可以反复使用现成的指令及项目的现有部分。

● 多种编程语言

可以使用五种不同的编程语言来实现自动化任务。

1.1 TIA Portal 中的视图

 简介

通过以下两种不同的视图,可以从不同角度了解 TIA Portal: Portal 视图和项目视图。下面给出了 Portal 视图和项目视图的功能的说明。

说明

可以在 TIA Portal 信息系统中找到有关本主题的其它信息。

Portal 视图

Portal 视图提供了所有组态步骤的概述并以基于任务的方式开始构建自动化解决方案。

各个 Portal(“启动”、“设备与网络”、“PLC 编程”、“可视化”和“在线与诊断”等)显示了实现结构清晰的自动化任务的所有必需步骤。 在这里,可以快速确定要执行的操作并启动所需的相关工具。

下图显示了 Portal 视图的布局:

用于实现各种任务的 Portal:

Portal 提供了用于各个任务区的基本功能。 在 Portal 视图中提供的各种 Portal

取决于所安装的产品。

所选 Portal 对应的操作:

此处提供了在所选 Portal 中可使用的的操作。 可以在每个 Portal 中打开上下文相关的帮助信息。

所选操作的选择窗口:

所有 Portal 中都提供了选择窗口。 该窗口的内容取决于您当前的选择。

选择用户界面语言。
切换到项目视图。

项目视图

项目视图是项目中所有组件的分层结构化视图。 项目视图允许快速且直观地访问项目中的所有对象、相关工作区和编辑器。 使用提供的编辑器,可以创建和编辑项目中需要的所有对象。

各个工作窗口显示了所选对象的全部对应数据。下图显示了项目视图的布局:

菜单栏:

菜单栏包含您工作所需的全部命令。

项目树:

通过项目树可以访问所有组件和项目数据。

工具栏:

工具栏提供了常用命令的按钮。 这种设置提供了一种比菜单栏中的菜单更快的命令访问方式。

工作区:

为进行编辑而打开的对象将显示在工作区内。

任务卡:

可用的任务卡取决于所编辑或选择的对象。 可以在画面右侧的栏中找到任务卡。 可以随时折叠和重新打开这些任务卡。

巡视窗口:

巡视窗口显示有关所选对象或已执行动作的其它信息。

Portal 视图:

切换到 Portal 视图

详细视图:

详细视图显示了所选对象的特定内容。 这可能包括文本列表或变量。

说明

TIA Portal 中设置工作区

通过单击可以关闭任务卡、项目树和巡视窗口。 这样可增加工作区的大小。 要返回到前一视图,可以随时再次将窗口最大化。

入门指南简介

入门指南简介

根据本入门指南中的示例,您将了解到如何通过 TIA Portal V11.0 Professional 逐步实现完整的自动化任务。

本入门指南中详细介绍了各个组态步骤。 提供的图示可以使用户更容易理解和操作每个步骤。

这样,用户可轻松地学会如何使用 TIA Portal,在这里执行的步骤也可以应用于用户自己的自动化任务中。

要求

使用本入门指南时需要安装以下硬件和软件:

  • 硬件:

用户只需要具备一台普通计算机即可,所用的模块和 HMI 面板都可通过软件来仿真, 以便测试项目。

  • 软件:

在用户计算机上必须已安装以下软件包,且它们可执行:

  • "STEP 7 ProfessionalV11"
  • "WinCC AdvancedV11"
  • 仿真软件“S7-PLCSIM”和“WinCCRuntime Advanced Simulator”

本入门指南中的示例项目

“Filling Station”示例项目为一个工业灌装工厂,主要灌装各种果汁和果汁混合物,如下所示:

“Filling Station”的组件
各种配料的容器:

· 橙汁浓缩液槽

· 苹果汁浓缩液槽

· 水槽

灌装站,配备了用于混合各种配料的搅拌机
贴标站,用于为果汁瓶贴标签并打印相应的到期日期
传送带,用于传送瓶子

入门指南的组织结构

简介

以下部分概述了 TIA Portal 中 Filling Station 示例项目的各个组态步骤以及为其创建的对象。

“Filling Station”项目的组织结构

示例项目分为下列组态步骤:

  • 创建“FillingStation”示例项目
  • 添加和组态硬件
  • 对 PLC编程
  • 使过程可视化
  • 组态报警
  • 在线测试示例项目

下图显示了这些组态步骤以及要创建的对象:

可以在下表中找到各个组态步骤的详细列表。 可以使用链接直接浏览到所需的任务。

步骤 任务 实施
1 创建灌装站示例项目 (页 19) · 启动 TIA Portal

· 创建新项目

2 添加和组态硬件 (页 23) · 添加 CPU

· 在设备视图中显示 CPU

· 组态 CPU 的接口

· 添加电源和信号模块

· 添加“Filling Station”DP 从站

· 压缩地址

· 添加“Labeling Station”DP 从站

3 PLC 编程 (页 47) · 创建 PLC 变量表

· 创建全局数据块

· 使用 GRAPH 函数块创建顺控器

· 使用 SCL 块计算到期日期

· 使用 STL 块控制传送带

· 在主块 [OB1] 中调用程序块

4 使过程可视化 (页 177) · 组态 HMI 精智面板

· 创建主画面“生产”

· 创建画面“配方”

5 组态报警 (页 271) · GRAPH 中的报警

· 报告系统错误

6 在线测试示例项目 (页 285) · 测试程序

· 测试过程可视化

如何使用本入门指南? 

简介

本入门指南介绍了如何使用 TIA Portal V11.0 Professional 逐步实现“Filling Station”示例项目。 以下提供了一些简要说明以帮助用户更好地理解本入门指南的内容。

有关工作过程的说明

通过以下信息,用户可轻松地使用本入门指南。

● 线性结构

本入门指南提供了一个线性结构,这也就是说工作过程也是线性的。 换句话说,从第一章开始,按指定的顺序完成所有后续章节。 当然,可以随时中断工作,但要记住保存您的工作版本。 这将保存您的结果,从而可以随时顺利继续工作。

● 各章的内容

本入门指南各章的篇幅大小不一,因为在每个章节中都详细介绍了一个组态步骤。 因此,根据各自任务的不同,各章篇幅会有所差异。

● 文本和图示

介绍性章节概述了本入门指南的内容。 在本入门指南中,后续章节会通过全面的指示信息和对应的图例来详细介绍各个组态步骤。 通过使用 TIA Portal 用户界面中的图片,可以随时找到进展到哪一步。

● 鼠标符号

图中的鼠标符号按顺序编号,以指示各个操作步骤的顺序。 它们还表明是使用鼠标左键还是右键、单击还是双击来选择对象。 对于文本输入和拖放操作,符号的显示会发生变化。

● 说明

各个任务之间有时会提供使用 TIA Portal 的更多指示信息和技巧。

● 项目进度

在完成本入门指南的过程中,每章开头的“项目进度”图显示了您所处的位置、下一步要  执行的任务,以及已成功完成的组态步骤。

● 功能

在本入门指南中,仅向您介绍了实现示例项目所需的功能。 其并未描述 TIA Portal 中的其它大量功能和选项。

说明

可以在 TIA Portal 信息系统中找到本入门指南中使用的功能的其它相关信息。

创建灌装站示例项目 2

2.1 启动 TIA Portal

简介

使用 TIA Portal 的第一步是启动此软件。

要求

您已安装“TIA Portal V11.0 Professional”软件。

步骤

请按照下面的步骤启动 TIA Portal:

  1. 单击开始 > 程序 > SiemensAutomation > TIA Portal V11 (Start > Programs >Siemens Automation > TIA Portal V11)。

结果

这样将启动 TIA Portal 并打开 Portal 视图 (页 9)

2.1 创建新项目

简介

下面将创建一个新项目。 在该项目中将执行所有自动化任务,例如,硬件组态和 PLC 编程。

入门指南中的项目进度

下图显示了要执行的下一个组态步骤:

要求

已启动“TIA Portal V11.0 Professional” 软件。

步骤

执行以下步骤以创建“Filling Station”示例项目:

  1. 单击“创建新项目”。

  1. 在“项目名称”文本字段中输入名称“FillingStation”,然后单击“创建”按钮。

结果

已成功创建“Filling Station”示例项目。

插入并组态硬件 3

3.1 插入 CPU

简介

下面将在样本项目“Filling Station”中插入 CPU“315-2 PN/DP”。 在项目的进一步构建过程中,作为 DP 主站的 CPU 将控制 DP 从站(分布式 I/O)。

项目进度

下图显示了要执行的下一个步骤:

要求

已创建并打开样本项目“Filling Station”。

步骤

要插入 CPU,请按以下步骤操作:

单击“组态设备”。

2.单击“添加新设备”。

  1. 要创建 CPU:
    • 在“设备名称”文本字段中输入名称“S7-300Master”。
    • 选择 CPU“315-2PN/DP”: 要执行此操作,请单击“315-2 PN/DP”并打开文件夹“"PLC”>“SIMATIC S7-300”>“CPU”>“CPU 315-2 PN/DP”,然后选择带有编号“6ES7315-2EH14-0AB0”的第二个版本。
  • 确保选择了“打开设备视图”选项。 如果未选择该选项,请将其选中。
  • 单击“添加”。

结果

已在样本项目“Filling Station”中成功插入 CPU“315-2 PN/DP”。 这样,TIA Portal 将自动从 Portal 视图切换到项目视图。

在设备视图中显示 CPU

简介

在样本项目“Filling Station”中插入的 CPU 将显示在“硬件和网络编辑器”的“设备视图”中。

TIA Portal 中的硬件和网络编辑器

“设备视图”是“硬件和网络编辑器”中的三个工作视图之一,可以在此视图中组态和设置设  备及模块的参数。

下图显示了“设备视图”的结构:

用于在“拓扑视图”、“网络视图”和“设备视图”之间切换的选项卡
“设备视图”工具栏:

可以使用该工具栏在各种设备之间切换以及显示和隐藏某些信息。 使用缩放功能可以更改图形区域中的显示。

"“硬件目录”任务卡:

“硬件目录”允许您轻松地访问各个硬件组件。 将自动化任务所需的设备和模块从

“硬件目录”拖到“设备视图”的图形区域。

总览导航:

单击总览导航可在图形区域中总览所创建的对象。 按住鼠标按钮,可以快速浏览到所需的对象并在图形区域中显示这些对象。

“设备视图”的表格区域

通过“设备视图”的表格区域可总览所用的模块以及最重要的组件和技术数据。

巡视窗口(Inspector window):

“巡视窗口”显示当前所选对象的相关信息。  可以在“巡视窗口”的“属性”选项卡中编辑所选对象的设置。

“设备视图”的图形区域:

“设备视图”的图形区域显示硬件组件以及(在需要时)通过一个或多个机架指定给  对方的相关模块。 对于带有机架的设备,可以将其它硬件对象从“硬件目录” (3) 拖

到机架插槽中,然后组态这些对象。

说明

TIA Portal 中设置工作区域

通过单击可以关闭任务卡、项目树和巡视窗口。这样可增加工作区的大小。 要返回到前一视图,可以随时再次将窗口最大化。

3.3 组态 CPU 接口

简介

在以下部分中,将组态 CPU“315-2 PN/DP”的“以太网接口”。 可以使用此接口将“DP 从站”(分布式 I/O 站)与 CPU 联网,在项目的进一步构建过程中,可继续添加这些从站。

要求

在“硬件和网络编辑器”的“设备视图”中已打开 CPU“S7-300 Master”。

步骤

要组态 CPU 的“以太网接口”,请按以下步骤操作:

  1. 双击 CPU的“以太网接口”。

这样会在“巡视窗口”中显示“以太网接口”的“属性”。

2.在“巡视窗口”的“属性”选项卡中,单击“以太网地址”对话框。 在“在项目中设置 IP地址” 下的“IP协议”中输入以下 IP 地址: "175.248.165.1".

3.单击工具栏上的“保存项目”按钮或者按 <Ctrl+ S>,以保存项目。

结果

已成功组态 CPU 的“以太网接口”。

3.3 插入电源和信号模块

简介

在以下部分中,在设备组态中插入电源“PS 307 5A”和数字量输入/输出模块“DI8/DO8 x 24VDC / 0.5 A”。 电源 (PS) 提供负载电源。 可以使用数字量输入/输出模块来调节 CPU 中的传入和传出信号。

要求

在“硬件和网络编辑器”的“设备视图”中已打开 CPU“S7-300 Master”。

步骤

要插入电源和数字量输入/输出模块,请按以下步骤操作:

  1. 通过单击 TaskCard “硬件目录”来打开“硬件目录”。
  2. 检查是否在“硬件目录”中选择了“过滤器”选项。 如果未选择,请在该复选框中设置复选标记以将其选中。

说明

可以使用“过滤器”选项以限制所显示的硬件组件的数目。

  • 选择“过滤器”后,仅当前可选择的那些组件会显示在“硬件目录”中。
  • 禁用“过滤器”选项后,将显示整个“硬件目录”。
  • 3.将编号为“6ES7307-1EA01-0AA0”的电源“PS 307 5A”从“硬件目录”拖到安装导轨的第一个插槽中。

说明

单击“硬件目录”中的模块后,“设备视图”中会以蓝色边框显示允许的插槽。 有关插槽规则的更多信息,请参阅 TIA portal 信息系统。

4.将编号为“6ES7323-1BH01-0AA0”的数字量输入/输出模块“DI8/DO8 x 24VDC / 5 A”

从“硬件目录”拖到插槽 4 中。

说明

除了可浏览期望硬件组件的菜单,还可以在“硬件目录”的搜索字段中输入硬件组件的名  称或订货号。

5.保存项目

结果

在样本项目“Filling Station”中成功插入电源“PS 307 5A”和数字量输入/输出模块“DI8/DO8 x 24VDC / 0.5A”。 可以在“设备视图”中调整模块的自动预置输入和输出地址区域。

3.4 插入 DP 从站灌装站

简介

在以下部分中,将插入分布式 I/O 站(DP 从站)“Filling Station”,其包含适当的电源和数字量输入/输出模块。 DP 从站可用于在本地处理控制灌装流程所需的所有输入/输出信号。

项目进度

下图显示了要执行的下一个步骤:

要求

在“硬件和网络编辑器”的“网络视图”中已打开 CPU“S7-300 Master”。

步骤

要插入 DP 从站“Filling Station”,请按以下步骤操作:

  1. 将编号为“6ES7151-3BB23-0AB0”的 DP 从站“IM 151-3 PN”从“硬件目录”中拖到编辑器区域。

2.在 DP从站“IM151-3 PN”和 CPU“S7-300 Master”之间创建 PROFINET 连接。

3.双击 DP从站以在“设备视图”中将其打开。 网络视图中显示的名称对应于设备的名称。 可以在模块的设备视图中根据需要对其进行修改。

4.选择 DP 从站,并在“常规”对话框中将模块名称修改为“FillingStation”。

5.从“硬件目录”中选择电源“PM-E24V DC”。 将该模块拖到插槽 1 中。

6.选择编号为“6ES7131-4BD01-0AA0”的数字量输入模块“ 4 DI x 24 V DC ST”,并将该模块拖到插槽 2 中。

7.DP从站需要两个数字量输入模块。 要复制模块,请按住 <CTRL> 键并将该模块从插槽 2中拖到空的插槽 3 中。

8.选择编号为“6ES7132-4BD02-0AA0”的数字量输出模块“ 4 DO x 24 V DC / 5A ST”, 并将该模块拖到插槽 4 中。

9.DP从站需要两个数字量输出模块。 要复制模块,请按住 <CTRL> 键并将该模块从插槽 4中拖到空的插槽 5 中。

10.保存项目。

结果

已成功创建带有电源和数字量输入/输出模块的 DP 从站“Filling Station”。

3.4 压缩地址

简介

已将两个数字量输入模块“4 DI x 24 V DC ST”分别插入 DP 从站“Filling Station”的插槽 2

和 3 中。 这两个模块各具有 4 个数字量输入。 因此,它们各需要一个 4 位大小的地址区

域。 但是,已自动为每个插槽分配一个整字节大小的地址区域,而其它模块最多具有 8 个输入或输出。 这表示,所使用的数字量输入模块“4 DI x 24 V DC ST”仅需要保留的 8 个位中的 4 个。

在以下部分中,将压缩两个模块的输入地址,从而将已分配的地址范围从总共 2 字节缩小至 1 字节。 “压缩地址”功能还会导致将 4 位大小的地址区域分组为一个字节。 下表显示应用“压缩地址”功能对模块地址区域的影响:

模块 预分配的地址区域 压缩地址
4 DI x 24 V DC ST

在插槽 2 上

来自字节 1 的 4 个位地址区域: I1.0 至 I1.3 来自字节 1 的 4 个位地址区域: I1.0 至 I1.3
4 DI x 24 V DC ST

在插槽 3 上

来自字节 2 的 4 个位地址区域: I2.0 至 I2.3 来自字节 1 的 4 个位地址区域: I1.4 至 I1.7
说明

有关“压缩地址”功能的更多信息,请参阅 TIA Portal 信息系统。

要求

已在设备视图中打开 DP 从站“Filling Station”。

步骤

要压缩模块的地址,请按以下步骤操作:

  1. 选择插槽 3中的模块,并打开“巡视窗口”中“I/O地址”的“属性”。

可以看出,地址范围始于开始地址 I2.0,止于 I2.3。因此,模块需要字节 2 中的 4 个位。

2.通过在按住 <Shift> 键的同时进行单击,选择插槽2和3中的两个模块。

3.右键单击模块,并从快捷菜单中选择“压缩地址”。

4.单击插槽 3 中的模块并显示 I/O 地址的属性。

5.保存项目。

结果

“I/O 地址”对话框显示压缩的输入地址。 在执行“压缩地址”功能后,会为插槽 3 上的数字量输入模块分配地址区域 I1.4 至 I1.7。“压缩地址”功能将该模块占用的地址区域缩小一半。

说明

压缩输出

如果需要,还可以压缩输出。 对已组态的输出模块使用上述过程。

3.4 插入 DP 从站灌装站

简介

在以下部分中,将通过复制 DP 从站“Filling Station”来插入第二个 DP 从站“Labeling Station”。 可以使用第二个 DP 从站在本地处理控制贴标签过程所需的所有输入/输出信号。 然后,将 DP 从站“Labeling Station”联网到 CPU“S7-300 Master”。

项目进度

下图显示了要执行的下一个步骤:

要求

已打开“硬件和网络编辑器”的“网络视图”。

步骤

与 DP 从站“Filling Station”具有相同组态的同一接口模块“IM 151-3 PN”将用于 DP 从站

“Labeling Station”。 为此,可以复制已组态的 DP 从站“Filling Station”。要复制 DP 从站,请按以下步骤操作:

  1. 选择 DP从站“Filling Station”,并通过在按住 <CTRL> 键的同时移动该从站来复制该从站。

2.选择复制的 DP从站“Filling Station_1”并切换到设备视图。

3.在“巡视窗口”中打开 IM 模块的属性,并将该模块重命名为“Labeling Station”。 然后返回到“网络视图”。

4.在“网络视图”中,将 DP从站“Labeling Station”链接到现有的 PROFINET 连接。

5.保存项目。

结果

已成功创建第二个 DP 从站“Labeling Station”。 除了名称外,两个 DP 从站对于复制过程具有相同的组态。

“网络视图”中显示了 CPU“S7-300 Master”下 DP 从站的分配。 在“项目树”中,DP 从站显示在 CPU“S7-300 Master”下的“分布式 I/O”文件夹中。

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