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西门子 SIMATIC 自动化控制系统在工业控制市场应用相当广泛，S7-300是德国西门子公司生产的可编程序控制器（PLC）系列产品之一。

西门子S7-300 支持modbustcp协议，而物通博联边缘网关也支持modbutcp协议，所以物通博联边缘网关能够直接采集西门子S7-300数据，并将采集的数据进行边缘计算后通过MQTT接入到云平台

一、系统功能概述

二、S7-200系列可编程控制器内的元器件

        1、输入继电器 I

         输入继电器是PLC中专门用来接受外部敏感元件或开关元件发来的信号，它与PLC的输入端子相连，可以提供许多（无限制）常开常闭触点，供编程时使用（实际是调用该元件的状态）

        输入点的状态，在每次扫描周期开始采样，采样的结果以“1”或“0”的方式写入输入映像寄存器，作为程序处理时输入点状态“通”或“断”的根据。

        S7-200系列PLC的指令集还支持直接访问实际I/O.使用立即输入指令时,绕过输入映像寄存器(PII)直接读取输入端子上的通、断状态，且不影响PII的状态。

        编程时应注意，输入继电器只能由外部信号所驱动，而不能在程序内部用指令来驱动，其触点也不能直接输出来带动负载。

        2、输出继电器Q

         PLC的输出端子是PLC向外部负载发出控制命令的窗口。输出继电器的外部输出触点接到输出端子，以控制外部负载。输出继电器的输出方式有三种：继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。

        在每次扫描周期的后，CPU才以批处理方式将输出映像寄存器（PIQ）的内容传送到输出端子去驱动外部负载。

        使用立即输出指令时，除影响输出映像寄存器相应bit位的状态外，还立即将其内容传送到实际输出端子去驱动外部负载。

        输出继电器由程序执行结果所激励，它只有一对触点输出，直接带动负载。这对触点的状态对应于输出刷新阶段锁存电路的输出状态。同时，它还有无数对供编程使用的常开、常闭触点。内部使用的常开、常闭触点对应输出映像寄存器中该元件的状态（内存中）

        3、变量寄存器 V

        S7-200系列PLC有较大容量的变量寄存器。用于模拟量控制、数据运算、设置参数等用途。变量寄存器可以bit为单位，也可按字节、字、双字为单位使用。其数目取决于CPU的型号。

         4、辅助继电器 M

          在逻辑运算中经常需要一些中间继电器，这些继电器并不直接驱动外部负载，只起到中间状态的暂存作用。

         5、特殊标志位 SM

         特殊标志位（SM）是用户程序和系统程序之间的界面，为用户提供一些特殊的控制功能及系统信息，用户的一些特殊要求也通过SM通知系统。

        6、定时器 T

        PLC中的定时器的作用相当于时间继电器。定时器的设定值由程序赋予。每个定时器有一个

三、系统开发条件

        要进行S7-200系统开发，需要一定的软、硬件条件。必备的有：

        至少有一个S7-200CPU

         能够安装编程软件的计算机

        编程计算机与CPU的通讯条件

       编程通讯方式

       PC/PII电缆(USB/PII电缆），连接PG/PC的USB端口和CPU通讯口。]

第二章 软件知识

          软件系统如同人的灵魂,可编程控制器的软件是PLC所使用的各种程序集合。为了实现某一1控制功能，需要在一特定环境中使用语言编写相应指令来完成。本章主要介绍S7-200系列LC的编程语言、编程软件及相关指令。

2.1     PLC编程语言

         PLC是专为工业控制而开发的装置，其只要使用者是工厂广大电气技术人员，为了适应他们的传统习惯百合掌握能力，通常PLC采用控制过程、面向问题的"自然语言”进行编程。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、助记符、顺序功能流程图、功能块图等，用户可选择一种语言或混合多种语言，通过专用编程器或上位机编写具有一定功能的指令。

2.1.1    梯形图编程语言

          梯形图LAD(Ladder   Programming)语言是在继电器-接触器控制系统原理图的基础上演变而来的一种图形语言。梯形图的设计称为编程。

        PLC梯形图中的某些编程元件沿用了“继电器”这一名词，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一个软继电器玉PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。

2.1.2   语句表

         助记符是指容易记忆的字符代表可编程控制器的某种操作功能，一条典型指令往往由助记符和操作数地址组成。语句表STL(Statement List )又称助记符语言，它是通过指令助记符来完成控制要求的，类似于计算机的汇编语言。用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，如下图所示。

梯形图

LD     I0.0 

O      Q0.0

AN     I0.1

=      Q0.0

助记符

2.1.3 顺序功能图

       顺序功能图SFC（Sequential Function   Chart )又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程控制器的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图主要由步、动作、启动条件等部分组成，如下图所示。

2.1.4 功能块图

        功能图块FBD（Function   Block Diagram )又称逻辑盒指令，它是一种类似数字逻辑门电路的PLC图形编程语言，用逻辑框图来表示各种控制条件。控制逻辑常用“与”“或”“非”三种逻辑功能进行表达，每种功能都有一个算法。运算功能由方框图内的符号确定，方框图的左边为逻辑运算的输入变量，右边为输出变量，没有像梯形图那样的母线、触电和线圈，如下图所示。

功能块图

2.2   西门子S7-200 PLC编程与仿真软件的使用

2.2.1 西门子STEP7-Micro/WIN 的安装

      STEP7-Micro/WIN 电脑编程软件可以从光盘上安装或者从www.ad.siemens.com.cn

上下载！

       从STEP 7-Micro/WIN V3.2 从SP1起，支持完全汉化的工作环境。中英文环境设置方法如下：在菜单Tools(工具）→Option(选项）中选择General( 常规）选项卡，可以设置语言环境，在Language中选择“Chinese"后，将软件改变为中文环境。改变设置后，退出 STEP7-Micro/WIN 32, 再次启动软件后设置生效。

2.2.2   西门子 STEP7-Micro/WIN 的才窗口组件

2.2.3   西门子 STEP7-Micro/WIN 软件编程

1、编程前的设置

(1)指令集和编辑器的设置

         S7-200PLC支持的助记符集有SIMATIC和国际两种，编程模式有SIMATIC和IEC   1131-3两种。SIMATIC是专门为S7-200PLC设计的，它可采用LAD、STL和FBD3种方式进行编程。

          单击“工具”菜单栏，选择：“选项”，在弹出的对话框中选择"常规"选项卡，在此选项卡的对话框中设置默认编辑器： 梯形图编辑器；编辑模式：SIMATIC ；助记符集：国际；语言：中文。点击：确认。

（2)PLC类型检查

          PLC和运行STEP-7Micro/WIN 的计算机连接后，在建立通信和编辑通信以前，应根据PLC的类型进行范围检查，必须保证STEP-7Micro/WIN 中PLC类型选择与实际PLC类型相符。

         单击“PLC”菜单栏选择“类型”，或在指令树的项目分支中用鼠标右键单击CPU并选择“类型”，在弹出的对话框中选择“读取PLC”选项即可。

2、程序的编写

（1）创建一个项目或打开一个已有的项目

（2）通信参数的设置与在线连接的建立

         将PPI电缆上标有PC的RS-232端连接到计算机的COM端口，标有PPI的RS-485端连接到CPU模块的通信接口，拧紧连接器上的螺丝。用鼠标左键双击浏览条文件夹中的“设置PG/PC接口”图标，在弹出的“Set PG/PC Interface”对话框中，中选择“PC/PPI cable(PPI)”后单击“Properties.......”按钮，在弹出的对话框中设置编程软件的通信参数。

         通信双方的波特率应相同，不能确认PLC接口的波特率时，可以在“通信”对话框中选择“搜索所有波特率”。与PLC通信成功后，用鼠标左键双击指令树文件夹“系统块”中的“通信端口”图标，可以修改PLC通信接口的参数。PLC默认的站地址是2，波特率为9600bit/s。用PPI电缆上的DIP开关设置PPI电缆的参数。用DIP开关设置的波特率应与编程软件中设置的波特率和系统块中设置的PLC波特率一致。用鼠标左键双击浏览条文件夹“通信”对话框中“双击刷新”旁边蓝色箭头组成的环形图标，编软软件将会自动搜索连接在网络上的S7-200，并用图标显示搜索到的S7-200，这样计算机与PLC就实现了连接。

（3）梯形图的输入

（4）编写符号表

            用鼠标左键双击浏览条文件夹中的“符号块”图标，写入。建立符号表后，单击菜单中“查看”→“符号表”→“将符号应用于项目”对应的梯形图如下。

（5）编写数据块

          数据块用于V寄存器（变量寄存器）进行初始数据赋值，数字量控制程序一般不需要数据块。

（6)编程语言的转换

        选择“查看”菜单栏，单击STL、FBD、LAD可进入相应的编程环境。

（7）编译程序

          单击“PLC”→“编译”（或全部编译）或单击工具条上的编译按钮。编译的目的查错，编译后在屏幕下部输出窗口显示程序中语法错误的个数。用鼠标左键双击某一条错误，将会显示程序编辑器中该错误所在的网络。

（8）下载程序

          单击“文件”→“下载”在弹出的“下载”对话框中可选择是否选择下载程序块、数据块和系统块。设置好后，单击向下按钮，开始下载数据。注意，程序的下载应在STOP模式下进行，下载时CPU可以自动切换到STOP模式。如果STEP7-Micro/WIN SP3中设置的型号与PLC型号不符，经出现警号信息，应修改CPU型号后再下载。

2.2.4 西门子 STEP7-Micro/WIN 的调试与监控

         在运行 STEP7-Micro/WIN 编程设备和PLC之间建立通信并向PLC下载程序后，便可调试并监视用户程序的执行。

1、工作模式的选择

          PLC有“运行”和“停止”两种不同的工作模式，工作模式不同，PLC调试的方法也不相同。单击“PLC”→“RUN”或“STOP”可选择不同的工作方式，在调试工作条也可选择。

          如果使用 STEP7-Micro/WIN 控制PLC进入RUN（运行）模式，则必须保证 STEP7-Micro/WIN 和PLC只讲已经建立了通信，并且必须将PLC硬件模式开关设为TERM（终端）或RUN（运行）。将模式开关设为TERM（终端）不会改变PLC的操作模式，但却允许 STEP7-Micro/WIN 改变PLC的操作模式。位于PLC前方的状态LED表示当前的操作模式。当程序状态监控或状态表监控操作正在进行时，在STEP7-Micro/WIN 窗口右下方处附近的状态栏会出现一个RUN/STOP(运行/停止）指示灯。

       （1）停止工作模式

          当PLC位于STOP（停止）模式时，，可以编辑和创建程序，PLC处于半空闲状态；停止用于程序的执行；执行输入更新；用于中断条件被禁用。操作系统继续监控PLC（采集PLC RAM和I/O状态），将状态数据传递给 STEP7-Micro/WIN ，并执行所有的“强制”和“取消”命令。当PLC位于停止模式时，可以执行如下操作。

         ㈠使用状态表或程序状态参看操作数的当前值（由于程序未执行，相当于执行“单次读取”命令）

        ㈡可以使用状态表或程序状态监控强制数据；使用状态表写入数值。

         ㈢写入和强制输出。

         ㈣执行有限次扫描，并通过状态表或项目状态查看结果。

（2）运行工作模式

         当PLC位于RUN(运行）模式时，不能使用“扫描”或“多次扫描”功能。可以在状态表中写入或强制数据，也可使用LAD或FBD程序编辑器强制数据，方法与STOP模式中强制数据相同。还可以执行以下操作。

         ㈠使用状态表采集不断变化的PLC数据的连续更新信息。

          ㈡ 使用程序状态监控采集不断变化的PLC数据的连续更新信息。

          ㈢使用"RUN运行模式中的程序编辑“功能编辑程序，并将改动下载至PLC。

2、程序状态显示

          当程序下载至PLC后，可以用“程序状态监控”功能执行或测试程序网络。

         （1）设置程序编辑器窗口

          使用以下一种方法，可以设置程序编辑器窗口，显示测试的程序部分和网络。

          用鼠标左键单击浏览条的“程序块”按钮，则会打开主程序（OB1)POU；也可以使用鼠标左键单击子程序或中断程序标记，打开一个不同的POU。

           （2）启动程序状态监控

             程序编辑器视图正确设置后，必须启动程序状态，才能开始PLC状态数据通信。通常PLC应当位于运行模式，监控改动PLC数据值的影响。

            用鼠标左键单击“程序状态监控”按钮或单击菜单栏“调试”→“程序状态监控”在程序编辑器窗口中显示PLC各元件的状态。在进入“程序状态”的梯形图中，用彩色块表示操作数的线圈得电或触点闭合状态。

         对于LAD和FBD程序状态监控，可以单击菜单栏“工具”→“选项”中的程序编辑器标签，以调整图形和字体的大小。

         （3）用程序状态监控模式过程条件（读取、强制、取消强制和全部取消强制）

          用鼠标左键单击“程序状态监控”按钮或单击菜单栏“调试”→“程序状态监控”，开始监控数据状态，并启动调试工作。通过在程序状态中从程序编辑器向操作数写入或强制新数值的方法，可以模拟过程条件。      

         （4）强制图标的含义

3、程序状态监视

         利用3种程序编辑器（LAD，STL、FBD)都可在PLC运行时，监视程序对各元件的执行结果，并监视操作数的数值。 

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