S7-200系列PLC编程软件STEP7-Micro/WIN使用指南

1.从程序输入到程序运行的基本流程

前面已介绍了PLC的编程元件、梯形图和指令字指令系统等，凭借经验，参照“继电器-接触器”控制系统的分析和设计方法，便可以设计出具有一定功能的PLC控制系统。有了编写好的PLC控制程序（梯形图、指令表、SFC等），还必须通过编程器将其输入到PLC中，才能被PLC执行完成预定的控制功能。因此，程序的编辑、修改、检查和监控是PLC开发应用中不可缺少的重要内容，是程序正确运行的重要环节。图4-112表示了从程序输入到程序运行的基本流程。

图4-112 从程序输入到程序运行的基本流程

用户程序的输入由编程器完成，所以学会了编程器的使用也就学会了程序的输入方法。编程器按结构、大小分为便携式编程器和图形编程器两大类。

便携式编程器又称简易编程器，具有体积小、重量轻、价格低廉、使用灵活方便等优点，但只能用指令字形式编程，通过显示器上的指令输入，并由液晶显示器加以显示。这种编程器的监控功能少，仅适用小型、微型PLC的编程要求。

图形编辑型编程器的功能比简易型编程器要强得多。在程序的输入、编辑方面，它不仅可以使用所有编程语言进行程序的输入与编辑，而且还可以对PLC程序、I/O信号、内部编程元件等加文字注释与说明，为程序的阅读、检查提供了方便。在调试、诊断方面，图形编辑型编程器可以进行梯形图程序的实时、动态显示，显示的图形形象、直观，可以监控与显示的内容也远比简易型编程器要多得多。在使用操作方面，图形编辑型编程器不但可以与PLC联机使用，也能进行离线编程，而且还可以通过仿真软件进行系统仿真。图形编程器的主要功能如图4-113所示。

图形编程器一般体积都比较大，现场调试与服务时使用、携带均不方便。微机加上适当的硬件接口和软件包，也可用来作为图形编程器。该方式也可直接编制梯形图，监控和测试功能也很强。对普遍拥有微机的用户，可省去1台编程器，并可充分利用原有微机的资源。

概言之，手动编程的特点是编程器携带方便，但输入程序时对操作人员要求较高；专用图形编辑编程器的使用范围受到一定的局限，价格通常较高，且其功能与安装了程序开发软件后的通用计算机无实质件的区别，目前已逐步被通用笔记本电脑所代替；电脑编程直观简单，灵活多变，且设计和改动程序方便，是PLC首选的编程工具。随着手提电脑和笔记本电脑的应用越来越广泛，手动编程的特点也已经显示不出其优越性。因此，目前PLC一般都采用电脑编程。本节就只介绍德国西门子S7-200系列PLC编程软件STEP7-Micro/WIN的主要使用说明。

图4-113 图形编程器的主要功能

2.STEP7-Micro/WIN编程软件的基本功能

STEP7-Micro/WIN作为S7-200系列PLC的专用编程软件，功能强大，有英、德、中文等多种版本，其中文版可以实现全中文程序编程操作，为中文用户实现开发、编辑和监控程序等提供了良好的界面。STEP 7-Micro/WIN编程软件为用户提供了3种程序编辑器：梯形图、指令表和功能块图编辑器，同时还提供了完善的在线帮助功能，有利于用户获取需要的信息。本节主要介绍STEP7软件的基本功能、界面及界面功能。

（1）STEP7-Micro/WIN的基本功能STEP7-Micro/WIN编辑软件是在Windows平台上编制用户应用程序，它主要完成下列任务。

1）在离线方式下（计算机不直接与PLC联系）可以实现对程序的创建、编辑、编译、调试和系统组态。由于没有联机，所有的程序都存储在计算机的存储器中。

2）用在线（联机）方式下通过联机通信的方式上传和下载用户程序及组态数据，编辑和修改用户程序。可以直接对PLC进行各种操作。

3）在编辑程序过程中进行语法检查。为避免用户在编程过程中出现的一些语法错误以及数据类型错误，软件会进行语法检查。使用梯形图编程时，在出现错误的地方会自动加红色波浪线。使用语句表编程时，在出现错误的语句行前自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。

4）提供对用户程序进行文档管理、加密处理等工具功能。

5）设置PLC的工作方式和运行参数，进行监控和强制操作等。

（2）软件界面及其功能介绍 编程软件提供多种语言显示界面，下面依据中文界面介绍STEP 7常用功能。其他语言界面功能与中文界面相同，只是显示语言不同。

1）软件界面。第一次启动STEP7编程软件显示的是英文界面，如图4-114所示。

因为STEP 7编程软件提供了多种显示语言，所以也可以选择中文主界面。在图4-114中选择【Tools】/【Options】命令，打开【Options】对话框。在【Options】对话框中将【General】/【Lan-guage】的内容选择为“Chinese”，如图4-115所示；然后单击按钮，弹出如图4-116所示的退出提示对话框；单击按钮后，弹出是否保存对话框，如图4-117所示；单击按钮保存后，英文界面被关闭。再次启动STEP7，出现中文界面，如图4-118所示。

图4-114 英文界面

图4-115 【Options】对话框

图4-116 退出提示对话框

图4-117 是否保存对话框

2）界面功能。STEP7编程软件的中文界面一般分为菜单条、工具条、浏览条、输出窗口、状态栏、编辑窗口、局部变量表和指令树等几个区域，这里分别对这几个区域进行介绍。

①菜单条

a）文件（File）：如新建、打开、关闭、保存文件，上传或下载用户程序，打印预览，页面设置等操作。

b）编辑（Edit）：程序编辑工具。可进行复制、剪切、粘贴程序块和数据块以及查找、替换、插入、删除和快速光标定位等操作。

c）查看（View）：可以设置开发环境，执行引导窗口区的选择项，选择编程语言（LAD、STL或SFC），设置3种程序编程器的风格，如字体的大小等。

d）PLC：用于选择PLC的类型，改变PLC的工作方式，查看PLC的信息，进行PLC通信设置等功能。

图4-118 中文界面

e）调试（Debug）：用于联机调试。

f）工具（Tools）：可以调用复杂指令向导（包括PID指令、网络读写指令和高速计数器指令），安装文本显示器TD200等功能。

g）窗口（Windows）：可以打开一个或多个窗口，并进行窗口之间的切换，设置窗口的排放形式等。

h）帮助（Help）：可以检索各种相关的帮助信息。在软件操作过程中，可随时按键，显示在线帮助。

②工具条。工具条的功能是提供简单的鼠标操作，将最常用的操作以按钮的形式安放在工具条中。

③浏览条。通过选择【查看】/【浏览条】命令打开浏览条。浏览条的功能是在编程过程中进行编程窗口的快速切换。各种窗口的快速切换是由浏览条中的按钮控制的，单击任何一个按钮，即可将主窗口切换到该按钮对应的编程窗口。

a）程序块：单击程序块图标，可立即切换到梯形图编程窗口。

b）符号表：为了增加程序的可读性，在编程时经常使用具有实际意义的符号名称替代编程元件的实际地址，例如，系统启动按钮的输入地址是I0.0，如果在符号表中，将I0.0的地址定义为start，这样在梯形图中，所有用地址I0.0的编程元件都由start代替，增强了程序的可读性。

c）状态表：状态表用于联机调试时监视所选择变量的状态及当前值。只需在地址栏中写入想要监视的变量地址，在数据栏中注明所选择变量的数据类型就可以在运行时监视这些变量的状态及当前值。

d）数据块：在数据窗口中，可以设置和修改变量寄存器（V）中的一个或多个变量值，要注意变量地址和变量类型及数据方位的匹配。

e）系统块：系统块主要用于系统组态。

f）交叉引用：当用户程序编译完成后，交叉索引窗口提供的索引信息有：交叉索引信息、字节使用情况和位使用情况。

g）通信与设置PG/PC接口：当PLC与外部器件通信时，需进行通信设置。

④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（主程序、中断程序或子程序）的大小、编译结果有无错误、错误编码和位置等。

⑤状态栏。状态栏也称为任务栏，与一般任务栏功能相同。

⑥编辑窗口。编辑窗口分为3部分：编辑器、网络注释和程序注释。编辑器主要用于梯形图、语句表或功能图编写用户程序，或在联机状态下从PLC下载用户程序进行读程序或修改程序。网络注释是指对本网络的用户程序进行说明。程序注释用于对整个程序说明解释，多用于说明程序的控制要求。

⑦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，局部变量表用来进行参数传递。

⑧指令树。可通过选择【查看】/【指令树】命令打开，用于提示编程时所用到的全部PLC指令和快捷操作命令。

（3）系统组态 系统组态是指参数的设置和系统配置。单击浏览条里的系统块图标，如图4-118所示，即进入系统组态设置对话框，如图4-119所示。常用的系统组态包括断电数据保持、密码、输出表、输入滤波器和脉冲捕捉位等。下面将介绍这几种常用的系统组态的设置过程。

1）设置断电数据保持。在S7-200中，可以用编辑软件来设置需要保持数据的存储器，以防止出现电源掉电的意外情况时丢失一些重要参数。

当电源掉电时，在存储器M、T、C和V中，最多可以定义6个需要保持的存储器区。对于M，系统的默认值是MB0～MB13不保持；对于定时器T（只有TONR）和计数器C，只有当前值可以选择被保持，而定时器位和计数器位是不能保持的。单击图4-119中系统块下的【断电数据保持】进入图4-120所示的断电数据保持设置界面，对需要进行断电保持的存储器进行设置。

图4-119 系统组态设置对话框

图4-120 断电数据保持设置界面

2）设置密码。设置密码指的是设置CPU密码，设置CPU密码主要是用来限制某些存取功能。S7-200对存取功能提供了4个等级的限制，系统的默认状态是1级（不受任何限制），S7-200的存取功能限制见表4-57。

表4-57 S7-200的存取功能限制

设置CPU密码时，应先单击系统块下的【密码】，然后在CPU密码设置界面内选择权限，输入CPU密码并确认，如图4-121所示。如果在设置密码后又忘记了密码，无法进行受限制操作，只有清除CPU存储器，重新装入用户程序。清除CPU存储器的方法是：在STOP模式下，重新设置CPU出厂设置的默认值（CPU地址、波特率和时钟除外）。选择菜单栏中的【PLC】/【清除】命令，弹出【清除】对话框，选择【ALL】命令，然后确定即可。如果已经设置了密码，则弹出【密码授权】对话框，输入“Clear”，就可以执行全部清除的操作。由于密码同程序一起存储在存储卡中，最后还要更新写存储器卡，才能从程序中去掉遗忘的密码。

3）设置输出表。S7-200在运行过程中可能会遇到由RUN模式转换到STOP模式，在已经配置了输出表功能时，就可以将输出量复制到各个输出点，使各个输出点的状态变为输出表规定的状态或保持转换前的状态。输出表也分为数字量输出表和模拟量输出表。单击系统块下的【输出表】后，输出表设置界面如图4-122所示。

图4-121 CPU密码设置界面

图4-122 输出表设置界面

在图4-122中，只选择了一部分输出点，当系统由RUN模式转换到STOP模式时，在表中选择的点被置为1状态，其他点被置为0状态。如果选择【将输出冻结在最后的状态】命令，则不复制输出表，所有的输出点保持转换前的状态不变。系统的默认设置为所有的输出点都保持转换前的状态。

4）设置输入滤波器。单击系统块下的【输入滤波器】，进入输入滤波器设置界面。输入滤波器分为数字量输入滤波器和模拟量输入滤波器，下面分别来介绍这两种输入滤波器的设置。

①设置数字量输入滤波器。对于来自工业现场输入信号的干扰，可以通过对S7-200CPU单元上的全部或部分数字量输入点合理地定义输入信号延迟时间，这样就可以有效地控制或消除输入噪声的影响，这就是设置数字量输入滤波器的目的。输入延迟时间的范围为0.2～12.8ms，系统的默认值是6.4ms，如图4-123所示。

②设置模拟量输入滤波器（使用机型：CPU222、CPU224、CPU226）。如果输入的模拟量信号是缓慢变化的，可以对不同的模拟量输入采用软件滤波的方式。模拟量输入滤波器设置界面如图4-124所示。

图4-123 数字量输入滤波器设置界面

图4-124 模拟量输入滤波器设置界面

图4-124中有32个参数需要设定：选择需要滤波的模拟量输入地址，设定采样次数和设定死区值。系统默认参数为：选择全部模拟量参数，采样数为64（滤波值是64次采样的平均值），死区值为320（如果模拟量输入值与滤波值的差值超过320，滤波器对最近的模拟量的输入值的变化将是一个阶跃函数）。

5）设置脉冲捕捉位。如果在两次输入采样期间出现了一个小于一个扫描周期的短暂脉冲，在没有设置脉冲捕捉功能时，CPU就不能捕捉到这个脉冲信号。反之，设置了脉冲捕捉功能CPU就能捕捉到这个脉冲信号。单击系统块下的【脉冲捕捉位】，进入脉冲捕捉位设置界面，如图4-125所示。

图4-125 脉冲捕捉位设置界面

3.STEP7编程软件的使用

STEP7编程软件的使用是学习编程软件的重点，这里将按照对文件操作、编辑程序、下载、运行与停止程序的步骤进行STEP7使用的介绍。

（1）文件操作STEP7的文件操作主要是指新建程序文件和打开已有文件两种。

1）新建程序文件。新建一个程序文件，可选择【文件】/【新建】命令，或者单击工具条中的按钮来完成。新建的程序文件名字默认为“项目1”，PLC型号默认为CPU221。程序文件建立后，程序块中包括一个主程序MAIN（OB1）、一个子程序SBR0（SBR0）和一个中断服务程INT0（INT0）。新建程序文件界面如图4-126所示。

图4-126 新建程序文件界面

在新建程序文件时可根据实际情况更改文件的初始设置，如更改PLC型号、项目文件更名、程序更名、添加和删除程序等。

①更改PLC型号。因为不同型号的PLC的外部扩展能力不同，所以在建立新程序文件时，应根据项目的需要选择PLC型号。若选用PLC的型号为CPU226，则右击项目1（CPU221）的图标选择【类型】命令，如图4-126所示。或者选择【PLC】/【类型】命令，弹出【PLC类型】对话框，如图4-127所示，在【PLC类型】文本框，选择“CPU226”，在【CPU版本】中选择CPU的版本（在此选择02.01），然后单击按钮，PLC型号就更改为CPU226，如图4-128所示。

图4-127 【PLC类型】对话框

②项目文件更名。若要更改程序文件的默认名称，可选择【文件】/【另存为】命令，在弹出的对话框中键入新名称。

③程序更名。主程序的名称一般默认为MAIN，不用更改。若更改子程序或者中断服务程序名称，则在指令树的程序块文件夹下右击子程序名或中断服务程序名，在弹出的菜单中选择[重命名]命令，如图4-129所示，原有名称被选中，此时键入新的程序名代替即可。

④添加和删除程序。在项目程序中，往往不只一个子程序和中断程序，此时就应根据需要添加。在编程时，也会遇到删除某个子程序和中断程序的情况。

添加程序有3种方法：

a）选择【编辑】/【插入】/【子程序（中断程序）】命令进行程序添加工作。

图4-128 PLC型号更改为CPU226

b）在指令树窗口，右击程序块下的任何一个程序图标，在弹出的菜单中选择【插入】/【子程序（中断程序）】命令。

c）在编辑窗口右击编辑区，在弹出的菜单中选择【插入】/【子程序（中断程序）】命令。

新生成的子程序和中断程序根据已有子程序和中断程序的数目，默认名称分别为SBRn和INT0。插入子程序示意图如图4-130所示。

图4-129 程序更名

图4-130 插入子程序示意图

删除程序只有一种办法：在指令树窗口右击程序块下的需删除的程序图标，在弹出的菜单中选择【删除】命令，然后在弹出的【确认】对话框中单击按钮即可（主程序无法删除）。

2）打开已有文件。打开一个磁盘中已有的程序文件，应选择【文件】/【打开】命令选择打开的文件即可。也可用工具条中的按钮打开。

（2）编辑程序 编制和修改程序是STEP7编程软件编制程序最基本的功能，这里将介绍编辑程序的基本操作。

1）选择编辑器。根据需要在STEP7编程软件所提供的3种编辑器中选择一种。这里以梯形图编辑器为例进行介绍，选择【查看】/【梯形图】命令，即可选择梯形图编辑器，如图4-131所示。

2）输入编程元件。梯形图编程元件主要有触点、线圈、指令盒、标号及连接线，其中触点、线圈、指令盒属于指令元件，连接线分为垂直线和水平线，而垂直线包括下行线和上行线，水平线包括左行线和右行线。编程元件的输入方法有以下两种：

a）采用指令树中的指令，这些指令是按照类型排放在不同的文件夹中，主要用于选择触点、线圈和指令盒，直观性强。

b）采用指令工具条上的编程按钮，如图4-132所示。单击触点、线圈和指令盒按钮时，会弹出下拉菜单，可在下拉菜单中选择所需命令。

图4-131 选择编辑器

图4-132 指令工具条上的编程按钮

①放置指令元件。在指令树里打开需要放置的指令，将图4-133中“A”位置的指令拖曳至所需的位置如“B”，指令就放置在指定的位置了，如图4-134所示。也可以在需要放置指令的地方单击（如图4-133所示的“B”），然后双击指令树中要放置的指令，例如图4-133中“A”的动合触点，那么指令自动出现在需要的位置上。

图4-133 放置位置（触点类指令）

图4-134 指令放置在指定位置

②输入元件的地址。在图4-134中，单击指令的“？？.？”，可以输入元件的地址“I0.0”，如图4-135所示，然后按键盘的键即可。

然后按照上述方法放置其他输入元件I0.1和输出元件Q0.0，如图4-136所示。

③画垂直线和水平线

a）画垂直线。在图4-136中，单击按钮完成如图4-137所示的触点并联程序；也可以将图4-136中的编辑方框放置在I0.0上，单击按钮，同样完成如图4-137所示的程序。

图4-135 输入元件的地址

图4-136 放置其他元件

b）画水平线。将图4-137中的编辑方框重新放置在图4-138所示的位置上，单击按钮完成水平线的绘制，如图4-139所示。然后在图4-139所示的编辑方框处放置线圈Q0.1，最后将编辑方框放置在I0.0元件上，如图4-140所示。

图4-137 触点并联程序

图4-138 重新放置编辑方框

图4-139 绘制水平线

图4-140 放置线圈Q0.1

3）插入列和插入行

①插入列。在图4-140中，选择【编辑】/【插入】/【列】命令就可以在I0.0前面插入一列的位置，如图4-141所示。然后将动合触点M0.0从指令树中拖曳到编辑方框所在位置并将编辑方框放置在元件Q0.1上，如图4-142所示。

图4-141 插入一列

图4-142 放置M0.0

②插入行。在图4-142中选择【编辑】/【插入】/【行】命令，就可以在Q0.1的上面插入一行，如图4-143所示。

然后在编辑方框处添加线圈M0.1，如图4-144所示。

图4-143 插入一行

图4-144 添加线圈M0.1

4）更改指令元件。如果要把图4-144中的动合触点M0.0变为动断断点，动断触点I0.1变为立即动断触点I0.2，一般有两种方法：

①把原来M0.0的动合触点和I0.1的动合触点删除，然后在相应的位置直接放置需要的指令。

②把光标放置在M0.0的动合触点上面，然后双击指令树的动断触点，可以看到M0.0的动合触点改为动断触点了；利用同样的方法把I0.1的动断触点先改成立即动断地点，然后再把I0.1的地址改成I0.2的地址即可得到目标程序，如图4-145所示。

5）符号表。使用符号表，可将元件地址用具有实际意义的符号代替，有利于程序的清晰易读。符号表通常在编写程序前先进行定义，若在元件地址已经输入后则会出现无法显示的问题。例如，定义图4-145中的输入元件I0.0为机械手左移按钮，可以选择【查看】/【符号表】命令，也可以在浏览条中单击符号表图标，出现符号表界面，然后在符号表界面里分别填写“符号”、“地址”和“注释”（“注释”项可根据需要决定是否填写）3项，如图4-146所示。

图4-145 目标程序

图4-146 符号表界面

然后单击浏览条里的程序块图标，切换到梯形图程序，可以发现I0.0元件地址并没有变化，地址仍为I0.0。若重新输入地址“I0.0”，则会发现I0.0前面出现了“机械手左～”（因为编程软件里的符号名称只能显示4个汉字），因此常在编写程序前先编写符号表。带有符号注释的梯形图如图4-147所示。

6）插入和删除网络

①插入网络。在创建一个项目程序时，主程序、子程序和中断程序都默认为25个网络，而许多复杂控制系统的编程网络会远远超过25个网络，因此常需要增加网络数目。插入网络常用方法有3个：

a）选择【编辑】/【插入】/【网络】命令。

b）使用快捷键。

c）在编辑窗口右击，在出现的菜单中选择【插入】/【网络】命令。

图4-147 带有符号注释的梯形图

②删除网络。当某个网络程序不再需要时，应删除网络。先在要删除网络的任意位置点击一下，按照以下两种方法删除网络：

a）选择【编辑】/【删除】/【网络】命令。

b）在编辑界面右击，在出现的菜单中选择【删除】/【网络】命令。

7）编译。程序编制完成后，应进行离线编译操作检查程序大小、有无错误及错误编码和位置等。可以选择【PLC】/【编译】命令，也可以采用工具条中的编译按钮。其中，编译按钮是完成对某个程序块的操作（比如中断程序），全部编译按钮是对整个程序进行操作。

图4-148所示的是某个程序的编译结果。其中显示了程序大小、编译无错误等信息。

（3）下载、运行与停止程序 程序编制完成并编译无误后，就可将程序下载到PLC中运行。

1）下载程序。下载程序可单击按钮将程序下载到PLC中。若没有设置通信连接，便会在【下载】对话框中出现通信错误提示，如图4-149所示。

图4-148 某个程序的编译结果

图4-149 【下载】对话框（通信错误提示）

使用PC/PPI或USB/PPI通信电缆把S7-200与编程计算机连接，然后单击按钮，打开【通信】对话框，如图4-150所示。

在图2-150中，单击按钮，打开【设置PG/PC接口】对话框，选择PC/PPI cable（PPl），如图4-151所示，单击按钮，出现【属性】对话框。【属性】对话框中选择【本地连接】选项卡，设置本地编程计算机的通信口为“USB”，如图4-152所示。然后在[PPI]选项卡中设置“站参数”和“网络参数”，如图4-153所示，单击按钮后，完成通信属性设置。

图4-150 【通信】对话框

图4-151 【设置PG/PC接口】对话框

最后单击图4-150中的刷新图标，出现正常通信的界面，单击按钮，关闭【通信】对话框后，单击按钮，即可把项目程序下载到PLC中。

2）运行与停止程序

①运行用户程序。把需要运行的用户程序下载到PLC中，再把PLC上的RUN/TERM/STOP开关扳至RUN位置，然后单击按钮，自动弹出【RUN（运行）】对话框，如图4-154所示，单击按钮，CPU开始运行用户程序。查看CPU上的RUN指示灯是否点亮。

图4-152 【属性】对话框

图4-153 设置“站参数”和“网络参数”

②停止运行用户程序。单击按钮，自动弹出【STOP（停止）】对话框。确认停止运行后，CPU停止运行用户程序。查看CPU上的STOP指示灯是否点亮。

综上所述，德国西门子S7-200系列PLC编程软件STEP7-Micro/WIN是一种图形编程器。一般图形编程器所具备的详尽功能见图4-113。限于篇幅，这里只介绍了STEP7-Micro/WIN的主要常用功能。其他功能有待于读者自主开发。

图4-154 【RUN（运行）】对话框

4.升级版S7-200编程软件STEP7-Micro/WIN4.0的基本使用

在PLC的使用过程中，编程软件是非常重要的工具，用户只能利用这个工具来进行PLC软件编程。西门子S-200系列PLC使用的STEP7-Micro/WIN32编程软件（现已不断地在升级）具有编程及程序调试等多种功能，是PLC用户不可缺少的开发工具。本节将以其升级版的STEP7-Mi-cro/WIN4.0为对象，介绍其编程工具软件的基本使用方法。

（1）S7-200的编程软件及编程系统STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，由西门子公司专门为S7-200系列PLC设计开发。现在加上汉化程序后，可在全汉化的界面下进行操作，使中国的用户使用起来更加方便与实用。

S7-200 Micro PLC的编程系统如图4-155所示，主要包括以下几个部分：

1）装有STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机。

2）S7-200系列PLC。

3）一根PC/PPI连接电缆。

（2）升级版STEP7-Micro/WIN4.0的编程环境

目前西门子公司已经将STEP7-Micro/WIN32软件进行了不断的升级。本节将以其升级版的STEP7-Mi-cro/WIN4.0中文版为编程环境进行介绍。这里将从STEP7-Micro/WIN4.0的主界面、软件中各编程元素的具体功能以及在软件中如何实现PLC与计算机通信等3个方面，对该版本软件的编程环境进行应用介绍。

图4-155 S7-200 Micro PLC的编程系统

1）STEP7-Micro/WIN4.0的主界面。首先熟悉STEP7-Micro/WIN4.0的编程环境的主界面，如图4-156所示。主要包含：

图4-156 STEP7-Micro/WIN4.0操作界面

①项目及组件。提供项目编程特性的组件群，包括程序块、符号表、状态图、数据块、系统块、交叉引用、通信与设置PG/PC接口组件。

②指令树。为当前程序编辑器（LAD、FBD或STL）提供所有指令项目对象。

③菜单栏。提供使用鼠标或键盘执行操作的各种命令和工具。

④工具栏。提供常用命令或工具的快捷按钮。

2）STEP7-Micro/WIN4.0的具体功能

①菜单栏。菜单栏如图4-157所示。

图4-157 菜单栏

用户也可以定制菜单，在该菜单中增加自己的工具，操作步骤如下：

a）执行【工具】/【自定义】命令，如图4-158所示。

b）弹出【自定义】对话框，然后在该对话框中对新工具进行编辑操作，如图4-159所示。

图4-158 执行【自定义】命令

图4-159 自定义新工具

②工具栏。工具栏如图4-160所示。

图4-160 工具栏

a）标准工具栏。标准工具栏如图4-161所示。

图4-161 标准工具栏

局部编译：编译当前所在的程序窗口或数据窗口。

全编译；编译系统块、程序块和数据块。

b）调试工具栏。调试工具栏如图4-162所示。

图4-162 调试工具栏

c）常用工具栏。常用工具栏如图4-163所示。

d）梯形图（LAD）指令工具栏。梯形图指令工具栏如图4-164所示。(www.xing528.com)

图4-163 常用工具栏

图4-164 梯形图指令工具栏

③项目及其组件。STEP7-Micro/WIN4.0为每个实际的S7-200系统的用户程序生成一个项目，项目以扩展名为.mwp的单一文件格式保存。打开一个.mwp文件就打开了相应的工程项目。

使用检视区和指令树的项目分支可以查看项目的各个组件，并且可以在它们之间切换，如图4-165所示。用鼠标单击检视区组件图标，或者双击指令树分支可以快速到达相应的项目组件。

在STEP7-Micro/WIN中项目为用户提供程序和所需信息之间的联系，程序块、符号表、状态图、数据块、系统块、交叉引用、通信、设置PG/PC接口为所包含的项目组件。

a）程序块。程序块完成程序的编辑以及相关注释。程序包括主程序（OB1）、子程序（SBR）和中断程序（INT）。

单击按钮，进入【程序块】编辑窗口，如图4-166所示。

图4-165 检视区和指令树的项目分支

图4-166 【程序块】编辑窗口

【程序块】编辑窗口中各个选项的含义如下：

➢装订线：是位于“程序编辑器”窗口左侧的灰色区域，用于选择删除、复制或粘贴网络。

➢标尺：标尺位于程序块编辑窗口顶端，使用当前页面设置显示打印区域宽度。标尺可以根据区域设置显示公制或英制单位。

➢程序注解：程序注解位于程序中第一个网络之前，对程序进行详细注解。每条程序注解最多可以有4096个字符。

➢网络号码：网络号码用于定义单个网络。网络号码自动编号，范围为1～65536。

➢网络标题：网络标题在网络关键字和号码旁显示。每个标题最多可有256个字符。

➢网络注解：网络注解位于网络标题下方，对网络进行详细注解。每条网络注解最多可有4096个字符。

b）符号表。符号表是允许程序员使用符号编址的一种工具。符号有时对程序员更加方便，能使程序逻辑更容易遵循。下载至PLC的编译程序将所有的符号转换为绝对地址，符号表信息不会下载至PLC。

单击按钮，进入【符号表】编辑窗口，如图4-167所示。

图4-167 【符号表】编辑窗口

【符号表】编辑窗口中各个选项的含义如下：

➢:“重叠列”显示绝对地址共享部分。每次表格被修改时，“重叠”列被更新。

➢：“未使用的符号”列中列出程序中未被引用的所有符号，每次表格被修改时，该列被更新。

➢符号：定义、编辑或选择符号等命令，允许用户在使用程序编辑器或状态图时定义新符号，从列表中选取现有符号或编辑符号属性。新的赋值或修改后的赋值将被自动加入到符号表内。

用鼠标右键单击梯形图中的某编程元素，在弹出的菜单中选择“定义符号”命令，如图4-168所示，即可激活符号。

例如，将一个用户程序中的I0.0定义成ON1，表示“电机启动”，即可定义一个新符号，如图4-169所示。

在【程序块】编辑窗口中，可以立即看到符号表信息，如图4-170所示。

图4-168 激活符号

同样也对Q0.0进行编辑，如将其定义为1号电机。

单击按钮，在【符号表】编辑窗口中可以看到它已经被改过来了，如图4-171所示。

用户可按照名称或地址列排序表格，排序时可按正向或逆向（字母）顺序排列。

➢若按正向顺序（A至Z）排序列，单击“排序”按钮。

➢若按逆向顺序（Z至A）排序列，单击“逆向排序”按钮。

单击按钮，可以看到符号表已经重新排序了，如图4-172所示。

图4-169 定义新符号

图4-170 【程序块】编辑窗口

图4-171 【符号表】编辑窗口

图4-172 重新排序的符号表

如果建立了多个符号表，用户可以在多个符号表之间自由切换，如图4-173所示。

c）状态图。状态图用于在执行程序时观察数据。单击按钮，就可以进入【状态图】编辑窗口进行编程操作了，如图4-174所示。

图4-173 多个符号表

d）数据块。数据块用于为V存储器区指定初始值，由数据（如初始内存值、常量值）和注解组成。

单击按钮进入【数据块】编辑窗口，可在窗口内输入地址和数据，如图4-175所示。

图4-174 【状态图】编辑窗口

图4-175 在【数据块】窗口中编辑地址和数据

下载后可以使用状态图观察V存储区，如图4-176所示。

注：数据块下载到S7-200 CPU的EEPROM内，CPU掉电后数据不会丢失。

e）系统块。系统块由配置信息组成，包括通信端口、保留性范围、密码、输出表、输出过滤器、脉冲截取位、背景时间、EM配置、配置LED、扩大内存。

图4-176 使用状态图观察V存储区

单击按钮，进入【系统块】编辑窗口，如图4-177所示。

【系统块】列表下的各个配置信息如下：

●通讯端口：系统块中的【通讯端口】界面用来配置CPU的通讯端口属性，如图4-178所示。

●保留性范围：用于设置CPU掉电时如何保存数据，如图4-179所示。

图4-177 【系统块】编辑窗口

图4-178 【通讯端口】选项卡

图4-179 设置CPU掉电时的数据保存属性

●密码：用户可以设置密码以限制访问S7-200 CPU的内容或者限制使用某些功能，如图4-180所示。

➢全部（1级）：最高权限。

➢部分（2级）：中等权限。

➢最低（3级）：最低权限。

表4-58显示了这些级别允许的不同存取功能。

如果忘记密码而不能访问CPU，可以在建立与S7-200 CPU的通讯后，执行【PLC】/【清除】命令，如图4-181所示。

图4-180 设置密码

●数字输出表：在【数字输出表】选项卡中可以定义当S7-200 CPU从运行状态转到停止状态时，CPU对数字输出点的操作，如图4-182所示。

表4-58 各级别所允许的不同存取功能

图4-181 清除密码

图4-182 【数字输出表】选项卡

●模拟输出表：在【模拟输出表】选项卡中可以定义当S7-200 CPU从运行状态转到停止状态时，CPU对模拟输出点的操作，如图4-183所示。

模拟输出表只支持CPU224和CPU226。

●输入过滤器（滤波器）：S7-200允许用户为输入点选择输入滤波器，并通过软件进行滤波器参数的设置。根据输入信号的不同分为数字输入滤波器和模拟输入滤波器。

➢数字输入过滤器（滤波器）。S7-200可以为CPU集成数字量输入点选择输入滤波器，并为滤波器定义延迟时间（从0.2～12.8ms可选），如图4-184所示。这个延迟时间有助于滤除输入噪声，以免引起输入状态不可预测的变化。

注：图4-184菜单中的过滤器即滤波器。

图4-183 【模拟输出表】选项卡

图4-184 【数字输入过滤器】参数配置

数字输入滤波器会对读输入、输入中断和脉冲捕获产生影响。如果参数选择不当，应用程序有可能会丢掉一个中断事件或者脉冲捕捉。高速计数器不受此影响。

➢模拟输入过滤器（滤波器）。S7-200可以对每一路模拟量输入选择软件滤波器，如图4-185所示。滤波值是多个模拟量输入采样值的平均值。滤波器参数（采样次数和死区设置）对于允许滤波的所有模拟输入都是相同的。

模拟过滤器不适用于快速变化的模拟量。

死区设置是指如果模拟量信号经过模/数转换之后的值和平均值之差大于此处的设定值，则认为此采样值无效。

注：图4-185菜单中的过滤器即滤波器。

图4-185 【模拟输入过滤器】参数配置

●脉冲捕获功能：S7-200为每个本机数字量输入提供脉冲捕获功能。脉冲捕获功能允许PLC捕捉到持续时间很短的脉冲。而在扫描周期的开始，这些脉冲不是总能被CPU读到。当一个输入设置了脉冲捕获功能时，输入端的状态变化被锁存并一直保持到下一个扫描循环刷新。这就确保了一个持续时间很短的脉冲被捕获到并保持到S7-200读取输入点。该功能可使用的最大数字输入数目取决于PLC的型号。

➢CPU 221最多允许6个数字输入。

➢CPU 222最多允许8个数字输入。

➢CPU 224最多允许14个数字输入。

➢CPU 226最多允许24个数字输入。

CPU 21X型号不提供脉冲捕获功能。

用户可为每个数字输入分别启用脉冲捕获操作，操作界面如图4-186所示。

图4-186 启用脉冲捕获的操作界面

使用脉冲捕获功能有助于检测短促的输入脉冲，如图4-187所示。

由于在数字输入通道结构框图中，脉冲捕获在数字输入滤波器之后，所以用户必须选择适当的滤波器参数，避免滤波器丢失脉冲，如图4-188所示。

图4-187 使用脉冲捕获功能检测短促的输入脉冲

图4-188 数字输入通道结构框图

启用脉冲捕获功能对各种不同输入条件的输出结果如图4-189所示。如果在某一特定扫描中存在一个以上脉冲，仅读取第一个脉冲。如果在某一特定扫描中有多个脉冲，则应当使用上升/下降边沿中断事件。

图4-189 启用脉冲捕获功能对各种不同输入条件的输出结果

此功能只能用于CPU集成的输入点。在使用脉冲捕捉功能时，必须要保证把输入滤波器的时间调整到脉冲不被滤掉，即在通过了输入滤波器后脉冲捕捉功能才有效。

f）交叉引用。【交叉引用】编辑窗口允许用户检查表格，这些表格列举在程序中何处使用操作数以及哪些内存区已经被指定（位用法和字节用法）。在RUN（运行）模式中进行程序编辑时，用户还可以检查程序目前正在使用的边缘号码（EU、ED）。交叉引用及用法信息不会下载至PLC。

●单击按钮，进入【交叉引用】编辑窗口。

●若程序未编译，只显示提示信息，如图4-190所示。

●编译后的显示如图4-191所示。

注：在【交叉引用】表中，用鼠标双击某一行可以立即跳转到引用相应元件的位置，交叉引用表对查找程序中冲突和重叠的数据地址十分有用。

图4-190 程序未编译的【交叉引用】编辑窗口

图4-191 编译后的【交叉引用】编辑窗口

g）通讯。网络地址是用户为网络上每台设备指定的一个独特号码。该网络地址确保将数据传输至正确的设备，并从正确的设备检索数据。S7-200支持0～126的网络地址。

单击按钮，进入【通讯】编辑窗口，如图4-192所示。

每台S7-200 CPU的默认波特率为9.6千波特，默认网络地址为2。

在设置S7-200选择参数后，必须在改动生效之前将系统块下载至S7-200。

双击图标，刷新通讯设置，这时可以看见CPU的型号和地址，说明通讯正常，如图4-193所示。

图4-192 【通讯】编辑窗口

图4-193 通讯设置刷新

h）设置PG/PC接口。单击按钮，进入PG/PC接口参数设置窗口，如图4-194所示。

单击【Properties】按钮，进行地址及通讯速率的配置，如图4-195所示。

3）PLC与计算机通信

①与CPU通信，通常需要下列条件：

a）PC/PPI（RS-232/PPI）电缆，连接PG/PC的串行通信口（COM口）和CPU通信口。

b）PG/PC上安装CP卡，通过MPI电缆连接CPU通信口。

c）其他通信方式见《S7-200系统手册》。

图4-194 PG/PC接口参数设置窗口

图4-195 PC/PPI接口参数设置窗口

②基本的编程通信要求有以下几点：

a）带串行RS232C端口的PG/PC，并已经安装了STEP 7-Micro/WIN 3.2软件。

b）PC/PPI编程电缆。

5.升级版STEP 7-Micro/WIN 4.0软件的使用

上面介绍了STEP 7-Micro/WIN 4.0软件的编程环境，下面将主要通过图4-196所示一台电动机正反转控制实用程序的编辑示范来演示STEP 7-Micro/WIN 4.0软件的基本使用。

图4-196 一台电动机正反转控制的梯形图程序

其语句表程序如图4-197所示；其功能图程序如图4-198所示。

（1）程序输入

1）梯形图的编辑

①首先打开STEP 7-Micro/WIN 4.0，进入主界面，如图4-199所示。

②选择按钮，双击则进入【程序块】编辑窗口。

③在指令树中选择常开触点，也可以直接在工具栏里选择，如图4-200所示。

④双击图标，常开触点会自动在程序编辑行出现，如图4-201所示。

图4-197 语句表程序

图4-198 功能图程序

图4-199 STEP 7-Micro/WIN 4.0项目主界面

图4-200 选择常开触点

图4-201 插入常开触点

⑤在？？.？中输入地址I0.0，如图4-202所示。

⑥用同样方法插入和，并填写对应地址，完成Q0.1、I0.1、QO.0元件的输入，如图4-203所示。

图4-202 输入地址I0.0

图4-203 完成Q0.1、I0.1、Q0.0元件的输入

⑦鼠标选中要输入的新元件位置，如图4-204所示。

⑧插入，并填写地址Q0.0，如图4-205所示。

图4-204 选中要输入的新元件位置

图4-205 插入并填写地址Q0.0

⑨单击按钮，将Q0.0和I0.0进行并联，如图4-206所示。

“网络2”的输入可以按照上面的操作同样进行，不过“网络2”的结构和“网络1”相似，可以采用更快捷的方式完成。

a）单击“网络1”的装订线，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【复制】命令。

b）单击“网络2”的装订线，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【粘贴】命令。修改对应的地址，并加上相应的注释，程序就编辑完成了。

2）语句表的编辑。执行【检视】/【STL】命令，可以直接进行语句表的编辑。

图4-206 将Q0.0和I0.0进行并联

3）功能图的编辑。执行【检视】/【FBD】命令，可以直接进行功能图的编辑。

（2）程序编译与下载

1）程序的编译。执行【PLC】/【编译】命令，进行编译，如图4-207所示。

在信息框中可以看到编译成功的消息，表明编译成功。

注：输出窗口会显示程序块和数据块的大小，也会显示编译中发现的错误。双击错误信息可以在程序编辑器中跳转到相应程序段。

2）程序的下载

①执行【文件】→【下载】命令，或直接在工具栏中单击按钮进行下载。

从PG/PC到ST-200 CPU为下载；从S7-200 CPU到PG/PC为上传。

注：下载操作会自动执行编译命令。

②选择下载的块，这里选择程序块、数据块和系统块，可将所选择的块下载到PLC中，如图4-208所示。

（3）程序运行与调试 程序的调试及运行监控是程序设计开发中的重要环节，很少有程序一经编制成就是完善的；只有经过试运行甚至现场运行才能发现程序中不合理的地方，从而进行反复修改和不断完善。STEP 7-Micro/WIN 4.0编程软件提供了一系列工具，可使用户直接在软件环境下调试并监视用户程序的执行。

图4-207 程序的编译

图4-208 选择下载的程序块、数据块和系统块

1）程序的运行

①单击工具栏中的按钮，或执行【PLC】/【运行】命令弹出【运行】对话框，如图4-209所示。

②单击【是】按钮，则PLC进入运行模式；这时黄色STOP（停止）状态指示灯灭，绿色RUN（运行）灯点亮。

接下来就可以开始调试前面所编辑的程序了。

2）程序的调试

①程序状态监控

a）单击工具栏上的按钮或执行【调试】/【开始程序状态】命令，进入程序状态监控，如图4-210所示。

b）启动程序运行监控，如图4-211所示。

注：“监控状态”下梯形图将每个元件的实际状态都显示出来。

当PLC与计算机间的通信速率较慢时，程序监控状态不能完全如实显示变化迅速的元件状态。

c）如果接通I0.0，则Q0.0也接通，如图4-212所示。

注：“能流”通过的元件将变色显示，通过施加输入，可以模拟程序实际运行，从而监控所运行的程序。

图4-209 改变CPU的运行状态

图4-210 进入程序状态监控

图4-211 程序运行监控状态

图4-212 接通的I0.0和Q0.0

②状态图监控

a）单击检视区的状态图按钮，进入状态图监控方式。

b）单击按钮可以观察各个变量的变化情况，如图4-213所示。

c）单击装订线，选择程序段，单击鼠标右键，选择【创建状态图】命令，如图4-214所示，能快速生成一个包含所选程序段内各元件的新表格。

图4-213 各个变量的变化情况

图4-214 选择【创建状态图】命令

至此就完成了一个应用程序的编辑、编译、下载、运行、调试的整个过程。要熟练灵巧地掌握S7-200 PLC的编程工具，还有待于反复地进行编程实践来提高。