Wincc仿真教程.docx

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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

SB1

I0.1

点动按钮

NO

KA

Q0.0

输出驱动

SB2

I0.2

启动按钮

NO

HL1

Q0.1

指示灯驱动

SB3

I0.3

停止按钮

NO

3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（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TP177B6”colorPN/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“SIMATICManager”图标，启动西门子PLC编程软件。

第一次使用编程软件，会启动Step7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，将进入一个空的项目管理器（SIMATICManager）界面。

如果以前已经有人使用过Step7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（SIMATICManager）界面。

在新的项目管理器（SIMATICManager）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一个项目名称，以及一个基本的MPI网络。

（2）插入SIMATIC300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”→“2SIMATIC300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“SIMATIC300站点”），将会在该项目中插入一个SIMATIC300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TP177B6’colorPN/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WinCCflexible软件，并将HMI设备集成到项目中。

如果项目中还有其它的设备，利用这样的方法，可以全部集成到项目中。

（3）设置SIMATIC300站CPU型号，规划SIMATIC300站硬件系统

将鼠标移到SIMATIC300站点的图标上，双击，可以打开SIMATIC300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SIMATIC300硬件配置（HWConfig）界面。

选择右边硬件选项中的SIMATIC300前面的“+”号，可以展开SIMATIC300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SIMATIC300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6ES7314-6CG03-0AB0，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SIMATIC300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Q124.0-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SIMATIC300站站点提供1Hz的时钟脉冲。

为此，需要为SIMATIC300站站点组态时钟存储器，方法是双击SIMATIC300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

7

6

5

4

3

2

1

0

周期持续时间（s）

2.0

1.6

1.0

0.8

0.5

0.4

0.2

0.1

频率（Hz）

0.5

0.625

1

1.25

2

2.5

5

10

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SIMATICManager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SIMATICHMI站，但是相互之间没有连接。

首先将SIMATIC300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SIMATIC300设备连接到了PROFIBUS子网上，如图所示。

SIMATICHMI站和SIMATIC300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SIMATICHMI站的IF1B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SIMATICHMI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”，即可打开SIMATICHMI站的硬件配置窗口。

双击其中的IF1BMPI/DP设备（索引4），打开IF1BMPI/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SIMATIC300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SIMATICHMI站的HWConfig界面，编译以后存盘并关闭HWConfig界面，这样，SIMATICHMI站的端口已经修改为PROFIBUS工作模式，原来的表示IF1B端口MPI网络模式的红色方块已经变成了表示PROFIBUS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。

6PLC程序设计

（1）创建SIMATIC300站符号表

（2）创建SIMATIC300站中的块

双击SIMATIC300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，SIMATIC300站站点中规划了数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“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“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SIMATIC300站组织块和功能、功能块进行编程

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SIMATIC300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）对触摸屏的连接和变量进行设置

选择SIMATICManager下的SIMATICHMI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WinCCflexible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SIMATICHMI站点和SIMATIC300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“+”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SIMATIC300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SIMATICHMI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，可以按钮改成图形模式，利用WinCCflexible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），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

SetBit

DB1.START1

DB1.DBX2.0

释放

ResetBit

连续运行

按下

SetBit

DB1.START2

DB1.DBX2.1

释放

ResetBit

电机停止

按下

SetBit

DB1.STOP

DB1.DBX2.2

释放

ResetBit

2）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SIMATIC300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SIMATIC300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0~0时，文本域1（电机停止运行）可见；变量范围为1~1时，文本域2（电机点动运行）可见；变量范围为2~2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SIMATICHMI站的输出窗口，一个是WinCCflexible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SIMATICHMI站上的按钮，当该按钮按下时，Winccflexible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Winccflexible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