Wincc仿真教程.docx

1、Wincc仿真教程0 项目要求：（1）有一台三相交流异步电动机，可以用操作站上的按钮控制，也可以用监控站的触摸屏控制；（2）操作站安装有三个按钮SB1、SB2和SB3，其中按钮SB1可以实现电动机的点动控制，按钮SB2控制电动机的连续运行，按钮SB3用来控制电动机的停止。另外操作站还有一个绿色指示灯HL1，当电动机点动运行时，HL1以1Hz的频率闪烁；当电动机连续运行时，HL1常亮；电动机停止运行时，HL1熄灭。（3）触摸屏上设置有三个按钮，分别显示“点动”、“连续”和“停止”，其作用和操作站按钮SB1、SB2和SB3作用一样。触摸屏上同时有图形和文字显示当前电动机的三种状态（点动运行、连续运

2、行与电机停止）。1 项目分析与规划：在本项目中，需要使用按钮和触摸屏来控制PLC程序，进而控制电动机的运行与停止，而PLC同时要通知触摸屏显示电动机的工作状态，PLC还需要控制指示灯指示电机目前的工作状态，所以项目的控制结构如图2.1所示。2.1 项目控制结构2 系统IO口分配：输入输出符号地址功能特性符号地址功能特性SB1I0.1点动按钮NOKAQ0.0输出驱动SB2I0.2启动按钮NOHL1Q0.1指示灯驱动SB3I0.3停止按钮NO3 系统接线原理图：（略）4 系统控制方式规划：（1）PLC控制程序规划程序作用块类别块名称备注初始化程序组织块OB100主程序组织块OB1触摸屏和PLC交换

3、数据数据块DB1（2）触摸屏画面规划1）只需要一幅画面2）需要放置三个按钮对象，名称分别为“点动”、“连续”和“停止”3）需要用图形来表示电动机的状态，可以采取用三个图形分别表示三种状态，也可以用一个图形不同颜色来表示三种状态，还可以用一个图形不同颜色/不同表现形式表示三种状态，在实例中选择一个图形不同颜色/不同表现形式表示。4）需要用文本来显示电动机的状态，可以用文本的可见性来完成控制效果（电动机点动时，“点动运行”文本可见并闪烁；电动机连续运行时，“连续运行”文本可见；电动机停止时，“电机停止”文本可见）。5）触摸屏需要传送给PLC的变量包括三个按钮，需要使用布尔变量来模拟一个按钮的动作（

4、包括按钮按下和释放）；触摸屏需要读取PLC的信息来显示电动机的状态，可以使用布尔变量，也可以使用整数变量（在实例中使用整数变量较为方便），并且图形显示和文本显示可以共用一个变量。5 系统硬件选择与组态在本项目中，选择PLC的类型为CPU314C-2DP，该CPU集成的输入输出点可以满足系统要求。触摸屏的型号为TP177B 6” color PN/DP。（1）新建项目，起名并保存（最好不要包括中文）双击桌面上的“SIMATIC Manager”图标，启动西门子PLC编程软件。第一次使用编程软件，会启动Step 7向导，如果不想使用向导进行硬件组态已经编程应用，请选择“取消”。选择“取消”以后，将

5、进入一个空的项目管理器（SIMATIC Manager）界面。如果以前已经有人使用过Step 7软件，选择“取消”以后将会显示上次打开后没有关闭的项目窗口，你可以点击项目窗口右上角的关闭按钮来关闭它，也可以选择菜单栏中的“文件”“关闭”来关闭该项目。关闭了该项目以后，同样会进入空的项目管理器（SIMATIC Manager）界面。在新的项目管理器（SIMATIC Manager）界面中选择“文件”“新建”或点击“新建项目/库”图标，打开新建项目窗口，输入新项目的名称，注意在该窗口可以看到项目所存储的路径。新项目的名称输入完成后，点击“确定”，将打开新项目的工作界面。此时的新项目工作界面里面只有

6、一个项目名称，以及一个基本的MPI网络。（2）插入SIMATIC 300站站点以及HMI站点等在新项目的工作界面中，选中新项目，从菜单栏中选择“插入”“站点”“2 SIMATIC 300 站点”（或者在项目名称上直接点击右键，选择“插入新对象”，然后选择“SIMATIC 300站点”），将会在该项目中插入一个SIMATIC 300站点。用同样的方法插入一个HMI站点，系统会要求用户选择设备型号，使用的TP177B 6 color PN/DP触摸屏在“Panels”下“170”系列中可以找到。选择确定以后，系统会自动调用WinCC flexible软件，并将HMI设备集成到项目中。如果项目中还有

7、其它的设备，利用这样的方法，可以全部集成到项目中。（3）设置SIMATIC 300站 CPU型号，规划SIMATIC 300站硬件系统将鼠标移到SIMATIC 300站点的图标上，双击，可以打开SIMATIC 300站点的配置窗口。选择硬件图标并双击，将会在一个新窗口中打开SIMATIC 300硬件配置（HW Config）界面。选择右边硬件选项中的SIMATIC 300前面的“+”号，可以展开SIMATIC 300站点的可选项，继续选择其子项RACK-300，点击“+”号展开该子项，双击其中的Rail，为SIMATIC 300站点插入一个底板。在该底板上有11个插槽位置，其中第一个插槽只能插

8、入电源模块。如果使用西门子为SIMATIC硬件提供的专用电源模块，可以选中第一个插槽位置，然后选择SIMATIC选项中的PS-300子项，点击“+”号展开该子项，然后从中选择对应的电源模块并双击，将电源模块插入对应的底板插槽。如果不使用西门子为SIMATIC提供的电源模块，而是使用其它外置电源，请将该模块空置（*如果不知道自己使用的电源模块形式，请空置该插槽）。底板上第二个插槽需要插入CPU模块，选中第二个插槽位置，然后选择SIMATIC选项中的CPU-300子项，点击“+”号展开该子项，然后从中选择对应的CPU模块（*我们使用的CPU模块是CPU-314C-2DP，订货号为6ES7 314-

9、6CG03-0AB0，版本号为V2.6）。双击该模块，会弹出该模块的附加属性设置界面。由于CPU314C-2DP自带有一个PROFIBUS接口，将会打开接口属性设置对话框。如果暂时不利用（或不知道是否利用）该PLC的PROFIBUS接口作为通讯应用，直接点击“确定”即可。将该窗口中的界面分割线进行拖动，可以使各种信息更加直观呈现。新组态的SIMATIC 300站点对硬件自动分配地址，从图中可以看出，默认的输入为124-126（3通道，24点，对应输入为I124.0-I124.7，I125.0-I125.7，I126.0-I126.7），输出为124-125（2通道，16点，对应输出为Q124.

10、0-Q124.7，Q125.0-Q125.7）。如果觉得不习惯，可以自行修改。双击模块中的DI24/DO16行，打开该子模块的属性页，选择其中的“地址”标签，将“系统默认”前面的勾去掉，然后在上面的“开始”输入框中输入自己想要的通道名称（一般习惯从0开始）。输入和输出都修改完毕后，点击“确定”。可以看到，输入和输出的地址变成了0-2和0-1。CPU模块中的AI5/AO2子模块，计数子模块，定位子模块地址都是可以修改的。在本项目中有可能需要输出指示灯HL1以1Hz的频率闪烁，所以需要SIMATIC 300站站点提供1Hz的时钟脉冲。为此，需要为SIMATIC 300站站点组态时钟存储器，方法是双

11、击SIMATIC 300站站点的CPU314C-2DP行，打开CPU属性界面，然后选择“周期/时钟存储器”标签，将下面的时钟存储器勾选，存储器字节写入一个地址。该地址自动选取内部继电器M为时钟存储器区，占用一个字节（8位），提供8种不同频率的时钟脉冲，其时钟频率如表所示。时钟存储字节的位76543210周期持续时间(s)2.01.61.00.80.50.40.20.1频率(Hz)0.50.62511.2522.5510本项目中时钟存储器的存储器字节选择200，以后的1Hz时钟存储器位即为M200.5。基本的硬件组态完成后，选择菜单栏中的“站点”“保存并编译”选项或直接点击“保存和编译”图标，将

12、该硬件组态进行保存（如果弹出来报警对话框选项，直接选择“确定”忽略该报警）即可，然后关闭该窗口。（4）系统网络规划与组态在SIMATIC Manager中选中项目名称，可以看到MPI文字和图标。双击MPI图标，打开“NetPro（网络组态）”窗口。现在网络中有一个MPI网络总线，有两个设备，分别为SIMATIC300和SIMATIC HMI站，但是相互之间没有连接。首先将SIMATIC 300设备连接到MPI网络上。在此界面上常用有两种方法：将鼠标按住红色方块直接拖动，连接到MPI站点；或者双击红色方块，然后选择MPI，然后点击确定即可。MPI网络连接完成后，如下图所示。双击DP模块下的紫色方

13、块，打开PROFIBUS接口设置窗口。选择新建，打开PROFIBUS子网设置窗口，然后在网络设置标签里面选择合适的通讯速率，连续选择两次确定。完成之后，就将SIMATIC 300设备连接到了PROFIBUS子网上，如图所示。SIMATIC HMI站和SIMATIC 300设备之间需要连结进行控制，可以有很多种方法，最简单和方便的就是通过PROFIBUS子网连接在一起。为了实现这种连接，需要将SIMATIC HMI站的IF 1B接口设置为PROFIBUS子网设备（默认为MPI网络设备）。修改的方法是双击SIMATIC HMI站的设备图标（最左面的蓝色设备块），在接下来的窗口中选择“确定”，即可打

14、开SIMATIC HMI站的硬件配置窗口。双击其中的IF 1B MPI/DP设备（索引4），打开IF 1B MPI/DP设备属性。将接口类型修改为PROFIBUS，并在其属性中选择其通讯的速率与前面的SIMATIC 300站点保持一致，否则会发生通讯错误。然后选择确定，忽视接下来的警告窗口（其实是提醒该设备还有一个端口闲置，是以太网接口，暂时不用）。将回到SIMATIC HMI站的HW Config界面，编译以后存盘并关闭HW Config界面，这样，SIMATIC HMI站的端口已经修改为PROFIBUS工作模式，原来的表示IF 1B端口MPI网络模式的红色方块已经变成了表示PROFIBUS

15、网络模式的紫色方块。用鼠标按下该紫色方块并拖动到PROFIBUS总线上，实现网络组态。保存并编译检查完成后，会出现一个警告。忽略该报警信息，然后存盘关闭网络组态配置窗口。6 PLC程序设计（1）创建SIMATIC 300站符号表（2）创建SIMATIC 300站中的块双击SIMATIC 300设备右面的“块”，可以看到属于该设备的各个块列表（开始该站只包括“系统数据”和主程序“OB1”）。选择菜单里中的“插入”“S7块”（或在右面的窗口空白处点击右键，选择插入新对象），分别插入组织块OB100（需要改名字），数据块DB1。（3）为数据块定义变量在本项目中，SIMATIC 300站站点中规划了数

16、据块的目的是为了方便触摸屏和PLC之间进行信息交换，这种交换需要通过数据块中的变量来实现。通过分析和规划，已经知道触摸屏需要给PLC三个BOOL（布尔）型的变量，分别用来传递“点动”、“连续”和“停止”；而PLC也需要给触摸屏一个INT（整数）型的变量，用来通知触摸屏显示电机不同的状态（当该变量为0时，表示电动机处于停止状态；当该变量为1时，表示电动机处于点动运行状态；当该变量为2时，表示电动机处于连续运行状态）。双击DB1数据块，打开。可以看到DB1数据块里面默认有个整数变量，整数变量需要占用16个位，所以结束地址（END_STRUCT的地址是2.0），尽量不要修改它。用鼠标点击白底输入框“

17、临时占位符变量”，然后回车，将自动插入一个空白输入行。在名称一栏写入自己想要用来控制触摸屏显示的变量名称（例如：START1，不要使用中文），在类型一栏用鼠标右键点击，选择“基本类型”中的“BOOL”（代表布尔变量），初始值为FALSE（即逻辑假，代表常态为0，属于NO类型，常开接点）（也可以不写初始值，系统默认就是FALSE）。按照这个步骤，依次添加“START2”、“STOP”两个BOOL（布尔）变量，还有一个名称叫做“MOTORSTATE”的INT（整数）变量， 注意该数据块中的地址一栏的标识，0.0是系统临时占位符变量，不是用户创建的，用户暂时用不到，可以不关心。地址2.0代表了变量“

18、START1”，今后要用到该变量的时候，其绝对地址为DB1.DBX2.0，其中第一个.前面表示变量所处的数据块名称，后面的DB表示是数据块内变量，X表示是BOOL（布尔）变量，2.0表示地址。类似的，变量“START2”和“STOP”的绝对地址为DB1.DBX2.1和DB1.DBX2.2。其后的4.0代表了变量“MOTORSTATE”，由于其为整数变量，所以该变量的绝对地址为DB1.DBW4。除了现在看到的这两类变量之外，系统中还可能会出现.DBB类型和.DBD类型的变量，分别表示的数据长度为8位和32位。将数据块编写完成后，存盘关闭。（4）对SIMATIC 300站 组织块和功能、功能块进行

19、编程1）初始化程序OB100编程初始化程序OB100主要用来完成程序的初始化，本项目中，系统通电后，PLC热启动（由Stop模式转入Run模式）时，OB100将会并且只会执行一个扫描周期。在此过程中，需要保证两个输出继电器Q0.0（控制KA）和Q0.1（控制HL1）为断开状态，触摸屏显示电动机状态为停止（对应DB1数据块中MOTORSTATE变量为0）。注意其中的DB1.DBW4表示DB1数据块中起始通道为4的整数变量（其实就是MOTORSTATE变量的地址）。2）主程序OB1编程本项目比较简单，可以将所有的控制程序都放在OB1内完成。OB1目前主要完成的工作包括两个，一个工作是根据各个按钮的

20、不同状态来控制电动机和指示灯的状态，另一个工作是根据电动机的运行状态通知触摸屏显示不同的信息。程序段1用来实现点动控制，不论是按下按钮站的按钮SB1或者在触摸屏上操作了点动运行按钮（使DB1.DBX2.0闭合），均会使内部继电器M0.0闭合，表示电动机处于点动运行状态下。如果松开按钮SB1或者触摸屏上的点动按钮，或者停止信号有效，点动状态断开。程序段2用来实现连续控制，不论是按下按钮站的SB2或者是在触摸屏上操作了连续运行按钮（使DB1.DBX2.1闭合），均会使内部继电器M0.1闭合并且自保持，实现连续运行，M0.1表示电动机处于连续运行状态。如果停止信号有效或者是点动按钮有效（M0.0会闭

21、合），连续运行状态断开。程序段3用来控制继电器KA，无论是在点动运行状态还是连续运行状态，Q0.0都会接通，KA继电器闭合，驱动接触器KM，电动机将会运行。程序段4用来控制指示灯，在点动运行状态下，M0.0闭合，串入1秒时钟继电器触点M200.5（在SIMATIC 300站站点的硬件组态中组态），Q0.1驱动的指示灯HL1将会以1Hz的频率闪烁；在连续运行模式下，M0.1闭合，HL1常亮。程序段5、6、7用来通知触摸屏显示电动机状态。当电动机停止转动（Q0.0断开），变量“MOTORSTATE”（绝对地址为DB1.DBW4）将被送入0，其它情况类似。7 触摸屏通讯设置、画面设计与变量控制（1）

22、对触摸屏的连接和变量进行设置选择SIMATIC Manager下的SIMATIC HMI站，并点击“+”号打开其各级子项，选择“通讯”下的“连接”。双击右面窗口中的“连接”，将会启动WinCC flexible软件，软件启动完成后，自动打开“连接”标签。将“激活的”选项下的“关”修改为“开”（点击“关”就可以出现选择下三角选择符，点击选择符后选择“开”即可），将SIMATIC HMI站点和SIMATIC 300站站点连接。然后选择“通讯”下的“变量”选项。双击变量选项，在新开的书签窗口第一个空白行出双击鼠标左键，将会自动出现一个变量_1。选中其中的“符号”选项，可以看到项目。点击项目前面的“+

23、”号，可以打开下一层，继续点击下一层的“+”号，如此层层展开，可以找到已经在SIMATIC 300设备上DB1数据块中已经建立的变量名称。选中变量名称“START1”后双击或者点击右下角的“”图标，就可以将变量_1修改为DB1.START1。利用同样的方法，将自己建立的其它三个变量都添加进SIMATIC HMI站的变量表中。（2）对触摸屏画面进行制作，放置各个对象（元素），并调整位置和大小打开画面1标签，首先根据需要，在该画面上应该放置三个按钮，1个图形（本项目中用圆形），三个文本框。（3）修改各个对象的基本属性三个按钮的名称分别修改为“点动运行”、“连续运行”和“电机停止”。如果有时间，可以

24、按钮改成图形模式，利用WinCC flexible软件对象库中提供的丰富的按钮，选取自己喜欢的风格来替代文本显示的按钮。将三个文本的内容分别修改为“电动机停止运行”、“电动机点动运行”和“电动机连续运行”。修改完的画面1如图所示。（4）为各个对象元素关联对应变量及动作1）按钮的组态画面1中有三个按钮，按钮的动作包括按下和释放两个过程，对应的变量如果为常开状态，则当按钮按下时，变量应该为1（ON，接通），当按钮释放时，变量应该为0（OFF，断开）；如果对应的变量为常闭状态，当按钮按下或释放时，其变量的数值（1或者0）恰好和上述相反。本项目中三个按钮均为常开状态，所以应该利用按钮的动作激活相应的变

25、量，使其在1和0两种状态中切换，在此要用到按钮的事件中的“按下”和“释放”两个动作，并且“按下”要用到函数中的“编辑位”内的“SetBit”（置位位，目的是使某一个BOOL变量闭合，为1）。选取该函数以后，还需要为该函数指定一个变量，否则会标示错误，用橘黄色标记，如图所示。鼠标左键双击橘黄色的“无值”，可以使其出现一个三角选择符号，点击三角选择符号，即可看到已经为SIMATICHMI站已经添加好的变量列表。从列表中选择相应的变量名称双击，或者点击右下角的“”图标，即可将变量设定完毕。用同样的方法为事件中的“释放”动作绑定一个函数“ResetBit”（复位位，目的是使某一个BOOL变量断开，为0

26、），一个按钮的动作组态就完成了，以后，只要在触摸屏上按下该按钮，则相应的变量将被置位为1（闭合），当在触摸屏上释放该按钮，则相应的变量将被复位为0（断开）。用同样的方法，为另外两个按钮组态相应的变量。按钮名称按钮事件函数名称变量符号PLC地址点动运行按下SetBitDB1.START1DB1.DBX2.0释放ResetBit连续运行按下SetBitDB1.START2DB1.DBX2.1释放ResetBit电机停止按下SetBitDB1.STOPDB1.DBX2.2释放ResetBit2）图形的组态图形符号需要根据PLC传递给触摸屏的变量内容不同而产生不同的颜色变化或形式，具体的要求是当变量内

27、容为0时（表示电动机停止运行），指示灯为一种颜色（本项目规定为白色）；当变量内容为1时（表示电动机点动运行），指示灯为一种颜色并且闪烁（本项目规定为绿色）；当变量内容为2时（表示电动机连续运行），指示灯为一种颜色（本项目仍旧规定为绿色）。要想实现该种变化，需要对图形的“动画”“外观”进行设置。首先勾选“启用”，然后在变量中选择用来控制图形的变量（在SIMATIC 300站站点中已经在DB1中设置好的MOTORSTATE，即DB1.DBW4，可以通过三角下拉框来选择）。双击相应变量或者点击右下角的“”图标，将该变量作为控制图形动画效果的变量。在右面的“值”一栏双击鼠标左键，会自动出现根据变量范围

28、圆形显示的默认效果。点击“0-100”，可以打开设置框，根据本项目的SIMATIC 300站站点的程序，当数值为0-0时，表示电动机停止，对应的图形选择为白色，故“前景色”和“背景色”选择为白色，并且闪烁为“否”。利用这样的方法，为该图形继续添加值为1和2时的状态（绿色闪烁及绿色不闪烁），如下图所示。3）文本的组态根据项目要求，当电动机处于不同的状态时，触摸屏需要显示不同的文本，可以利用文本的“动画”“可见性”来实现该功能。当电机为停止状态（MOTORSTATE变量为0）时，使“电机停止运行”文本可见；当电机为点动运行状态（MOTORSTATE变量为1）时，使“电机点动运行”文本可见；当电机为

29、连续运行状态（MOTORSTATE变量为2）时，使“电机连续运行”文本可见。选择相应的文本，对其“动画”“可见性”进行设置。和图形的外观设置一样，文本的可见性也需要“启用”和添加相应变量，在本项目中，文本使用的变量和图形的变量是一样的，故选择和添加方法一样，但是本项目中要求该变量符合某一个数值时该文本才可见，所以需要设置变量的相应范围和“对象状态”为“可见”。在本项目中，变量范围为00时，文本域1（电机停止运行）可见；变量范围为11时，文本域2（电机点动运行）可见；变量范围为22时，文本域3（电机停止运行）可见。至此，所有的触摸屏画面已经基本设置完毕，然后进行画面元素微调（本项目中将三个文本上

30、下左右全部对齐，这样当文本切换时，会感觉好像是文本从同一个地方出现），项目生成然后存盘（在此过程中一定要注意输出窗口提示的信息，如果有错误或报警信息，必须进行检查和排错）。（5）使用仿真器启动运行系统，来进行模拟测试。从菜单栏中选择“项目”“编译器”“使用仿真器启动运行系统”，或者点击图标栏中的图标，即可启动仿真器。打开仿真器之后，会启动两个窗口，一个是仿真SIMATIC HMI站的输出窗口，一个是WinCC flexible运行模拟器窗口。首先在运行模拟器窗口添加各个变量，方法是点击“变量”下的空白栏，即可出现选择三角箭头，点击三角箭头，即可看到所有的变量列表。点击各变量名称，将各个变量依次

31、添加进变量列表中，然后勾选运行模拟器中想要显示或模拟的变量后的“开始”框。依次点击SIMATIC HMI站上的按钮，当该按钮按下时，Wincc flexible运行模拟器中相应的变量“当前值”变为“-1”，当该按钮释放时，相应的变量“当前值”变为“0”，即说明所有的按钮组态正确（如果自己组态有常闭类型的按钮，则变量的表现形式应该恰好相反）。然后测试图形和文本，在Wincc flexible运行模拟器相应的变量（本例中为INT型变量DB1.MOTORSTATE）中的“设置数值”一栏中，分别写入相应的数值（0、1或2），则相应的图形应该产生相应的变化，文本也应该有相应的显示。当DB1.MOTORSTAT