西門子S7硬件、軟件培訓（工程師高端培訓）

工程師培訓資料標題：西門子S7硬件、軟件培訓（高端培訓）培訓人：xx內部工程師培訓資料1、S7系統(tǒng)系列；2、安裝；3、SIMATIC管理器；4、硬件組態(tài)；5、硬件調試；6、符號尋址；7、LAD/FBD/STL；8、位指令；9、數(shù)字指令；10、對用戶程序進行重新接線；11、文檔制作、保存和歸檔；12、數(shù)據(jù)塊；13、功能和功能塊；14、組織塊；15、模擬量處理；16、故障診斷；17、系統(tǒng)信息。目錄S7-300自動化系統(tǒng)用于中低性能范圍的模塊化中小控制系統(tǒng)高達32個模塊的可擴展設計在模塊中集成背板總線可以連接MPI、Profibus、Ethernet以及ProfiNet.

通過PG/PC可以連接訪問所有模塊通過硬件組態(tài)工具來執(zhí)行組態(tài)和參數(shù)設置S7-400自動化系統(tǒng)用于中等到高級性能要求的強大PLC多種性能范圍的CPU擴展模塊選擇范圍，超過300個模塊可擴展在模塊中集成背板總線可以連接MPI/PROFIBUS/PROFINET/工業(yè)以太網(wǎng)通過PC/PG可連接訪問所有的模塊無插槽限制多CPU同時工作（最多可以插入4個CPU）82023/12/20共107頁92023/12/20共107頁102023/12/20共107頁112023/12/20共107頁PLC硬件與軟件132023/12/20共107頁142023/12/20共107頁152023/12/20共107頁3S7-300CPU指示燈及含義模式選擇器：MRES=存儲器復位功能；STOP=停止模式，程序不執(zhí)行；RUN=運行模式，執(zhí)行程序。

狀態(tài)指示燈：

SF=系統(tǒng)錯誤，內部CPU故障或帶診斷功能的模塊發(fā)生故障。

BATF=電池故障；電池耗盡或沒裝電池；

DC5V=內部的5VDC電源指示燈；

FRCE=FORCE，指示至少一個輸入或輸出被強制；

RUN=當CPU啟動時閃爍，進入運行模式后持續(xù)點亮；

STOP=在停止模式中持續(xù)點亮。慢速閃爍表示存儲器復位請求；正在執(zhí)行存儲器復位時快速閃爍，因為插入存儲卡而要求存儲器復位時慢速閃爍。192023/12/20共107頁202023/12/20共107頁222023/12/20共107頁232023/12/20共107頁242023/12/20共107頁252023/12/20共107頁262023/12/20共107頁272023/12/20共107頁282023/12/20共107頁292023/12/20共107頁302023/12/20共107頁312023/12/20共107頁322023/12/20共107頁332023/12/20共107頁用戶程序重新接線342023/12/20共107頁352023/12/20共107頁362023/12/20共107頁372023/12/20共107頁382023/12/20共107頁392023/12/20共107頁402023/12/20共107頁412023/12/20共107頁422023/12/20共107頁432023/12/20共107頁442023/12/20共107頁452023/12/20共107頁組織塊功能明細1、自由循環(huán)組織塊OB12、日期中斷組織塊OB10~OB173、時間延遲中斷組織塊OB20~OB234、循環(huán)中斷組織塊OB30~OB385、硬件中斷組織塊OB40~OB476、DPV1中斷組織塊OB55~OB577、多處理器中斷組織塊OB608、時鐘同步中斷組織塊OB61~OB649、工藝同步處理中斷組織塊OB6510、冗余故障中斷組織塊OB70、OB7211、異步故障中斷組織塊OB80~OB8712、處理中斷組織塊OB8813、背景循環(huán)中斷組織塊OB9014、啟動中斷組織塊OB100~OB10215、同步錯誤中斷組織塊OB121、OB122常用中斷OB塊

11、異步故障中斷組織塊OB80~OB87

異步故障中斷用于處理各種故障事件。

OB80：處理時間故障、CIR（Configuration

In

Run）后的重新運行等功能，例如OB1或OB35運行超時，CPU自動調用OB80報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建OB80，CPU進入停止模式。

OB81：處理與電源相關的各種信息（S7-400系列PLC

CPU只有電池故障時調用），出現(xiàn)故障，CPU自動調用OB81報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建OB81，CPU不會進入停止模式。

OB82：診斷中斷，如果使能一個具有診斷中斷模塊的診斷功能（例如斷線、傳感器電源丟失），出現(xiàn)故障時調用OB82，如果程序中沒有創(chuàng)建OB82，CPU進入停止模式。診斷中斷還對CPU所有內外部故障，包括模塊前連接器拔出、硬件中斷丟失等作出響應。

OB83：用于模塊插拔事件的中斷處理，事件出現(xiàn)，CPU自動調用OB83報警，如果程序中沒有創(chuàng)建OB83，CPU進入停止模式。OB84：用于處理存儲器、冗余系統(tǒng)中兩個CPU的冗余連接性能降低等事件。

OB85：用于處理操作系統(tǒng)訪問模塊故障、更新過程映像區(qū)時I/O訪問故障、事件觸發(fā)但相應的OB沒有下載到CPU等事件，事件出現(xiàn)，CPU自動調用OB85報錯，如果程序中沒創(chuàng)建OB85，CPU進入停止模式。

472023/12/20共107頁OB86：用于處理擴展機架（不適用于S7-300系列）、PROFIBUS-DP主站、PROFIBUS-DP或PROFINET

I/O分布I/O系統(tǒng)中站點故障等事件，事件出現(xiàn)，CPU自動調用OB86報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建，CPU進入停止模式。

OB87：用于處理MPI

GD

通信及時鐘同步故障，事件出現(xiàn)，CPU自動調用OB87報錯，如果程序中沒有創(chuàng)建，CPU不會進入停止模式。482023/12/20共107頁同步錯誤中斷組織塊OB121/OB122OB121處理與編程故障有關的事件，例如調用的函數(shù)沒有下載到CPU中、BCD碼出錯等；OB122處理與I/O地址訪問故障有關的事件，例如訪問一個I/O模塊時，出現(xiàn)讀故障等；如果上述故障出現(xiàn)，在程序中沒有創(chuàng)建OB121、OB122，CP進入停止模式。492023/12/20共107頁模擬量522023/12/20共107頁故障診斷552023/12/20共107頁562023/12/20共107頁572023/12/20共107頁582023/12/20共107頁592023/12/20共107頁602023/12/20共107頁612023/12/20共107頁622023/12/20共107頁632023/12/20共107頁642023/12/20共107頁652023/12/20共107頁662023/12/20共107頁672023/12/20共107頁692023/12/20共107頁702023/12/20共107頁712023/12/20共107頁第二部分SIMATICTDCCFC編程和通訊，SD-TDC編程2023/12/20共107頁72主要內容TDC系統(tǒng)概述件系統(tǒng)1TDC通訊概述2TDC的硬件介紹3TDC軟件介紹4一、TDC系統(tǒng)概述SIMATICTDC定義:

Technology&DriveController，即工藝和傳動控制器。它是基于VME64的新型控制系統(tǒng)，每個機架有21個插槽，最多可以安裝20個CPU。一個TDC系統(tǒng)通過GDM網(wǎng)絡最多可以連接44個機架，即一個TDC系統(tǒng)理論上最多可以集成836個CPU。

TDC的前期同類型控制器的比較同屬于工藝及傳動控制系列的控制器有T400、FM458、SIMADYND和TDC。T400是將工藝技術集成到傳動（即MATERDRIVES和DCMaster）里，安裝于傳動控制柜里，可實現(xiàn)快速控制和計算。FM458是將工藝技術集成到S7-400里的一種控制器，安裝于S7-400機架里，可實現(xiàn)快速控制和計算。SIMADYND是采用64位CPU進行多值計算，每個機架最多可安裝8個CPU。它和TDC一樣，最小循環(huán)周期都是0.1ms，都屬于D7系列產(chǎn)品。TDC是SIMADYND的升級換代產(chǎn)品。二、TDC通訊概述TDC系統(tǒng)屬于多處理器系統(tǒng)，多個CPU處理器可以同步運行。TDC機架內的所有模塊都通過高性能的64位背板總線相連，通訊的周期時間可達100μs。分布式外設可以通過ProfibusDP接口與TDC以主從站的方式連接通訊?？梢酝ㄟ^帶寬為100Mbit/s的TCP/IP接口，可以將多個SIMATIC工作站、上位PC機及其它廠家工作站連接起來，并實現(xiàn)高可靠性通訊。GDM網(wǎng)絡GDM：GlobalDataMemory,即全局數(shù)據(jù)存儲器，如下圖所示。GDM是TDC自動化系統(tǒng)的控制中心，它實現(xiàn)了TDC機架間的快速通訊及自診斷功能。機架間的距離最遠可以達到700米。2023/12/20共107頁77GDM的典型配置圖2023/12/20共107頁78GDM網(wǎng)絡不同的用戶通過光纖于中心GDM相連接。每一塊接口模塊CP52I0都可以連接4個TDC機架。GDM網(wǎng)絡使得機架間數(shù)據(jù)通訊帶寬可達640M，因此對于一個典型的具有10個機架的TDC系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)刷新率可以達到低于1.0ms。三、TDC的硬件介紹注意：TDC在運行起來之后，可以熱插拔外部存儲器卡，但是在重新啟動CPU前必須插上外部存儲器卡。原因是CPU在啟動時，要把外部存儲器卡PCMCIA內的用戶程序讀到內存RAM里，在TDC在正常運行時使用內存RAM里的程序。機架：現(xiàn)在市場上流行的機架只有一種，型號為UR5213，它包含了電源及背板母線。備用電池必須為西門子專用電池，原先是兩塊1.5V的電池，現(xiàn)在是一塊3.6V的電池。2023/12/20共107頁80CPU模塊CPU有CPU550和CPU551兩種類型，現(xiàn)在CPU550已經(jīng)停產(chǎn)，現(xiàn)在市場流行和我們項目中正在使用的都是CPU551。它是針對開閉環(huán)控制任務設計，對處理性能要求極高，具有RISC（reducedinstructionsetcomputer)R5000處理器的64位CPU。周期時間可達100μs具有8個數(shù)字量輸入串行接口用于診斷、服務和下載到處理器程序

注意：首次下載程序只能用RS232串口（DUST1)，以后可以采RS485接口（MPI口）。2023/12/20共107頁81輸入/輸出模塊SM500輸入/輸出模塊類型只有一種SM500型，每個SM500模塊都具有3個50針的插座接口。每個機架中所安裝的輸入/輸出模塊數(shù)量不受限值，模塊的輸入/輸出通道可以根據(jù)不同的CPU模塊進行利用。每個SM500模塊具有：

8個模擬量輸入

4個積分型的模擬量輸入

8個模擬量輸出

16個二進制數(shù)字量輸入

16個二進制數(shù)字量輸出

4個增量型編碼器輸入

4個絕對值型編碼器輸入通訊模塊CP50M1或CP50M0安裝于TDC機架，帶2個DP/MPI接口，負責與分布式從站通訊及機架內CPU之間的通訊。CP51M1或CP5100安裝于TDC機架，帶有IE接口，用以連接以太網(wǎng)，可用于機架間通訊，可連接HMI及上位機。CP51M1不限插槽，CP5100只限18-21插槽。CP52A0為GDM緩存模板，安裝于TDC機架，每個只有一個FO接口，用于和GDM的通訊。CP52I0為GDM接口模板，安裝于GDM機架的2-12號插槽，每個模板有4個FO接口，用于和TDC機架的通訊。CP52M0為GDM存儲器模板，安裝于GDM機架的1號插槽，用于和PDA的通訊。四、TDC軟件介紹TDC的軟件平臺為SIMATICManager，在此軟件平臺基礎上需要安裝D7-SYS和CFC(continuousfunctionchart)及SFC(sequentialfunctionchart)軟件包，SFC為可選項包。SIMATICManager、D7-SYS、CFC和SFC集成起來統(tǒng)稱為SIMATICD7-ES。2023/12/20共107頁84D7-SYS系統(tǒng)CFC和PCS7系統(tǒng)CFC的區(qū)別D7-SYS系統(tǒng)的CFC和PCS7系統(tǒng)的CFC是不同的。D7-SYS系統(tǒng)的CFC，即SIMADYND和TDC的CFC系統(tǒng)程序是以T為中斷，共有5個循環(huán)中斷（以T0為基準（以ms為單位），T1—T5分別為T0的倍數(shù)，如：T1=1T0,T2=4T0,T3=16T0,T4=64T0,

T5=256T0。）PCS7系統(tǒng)的CFC是將循環(huán)中斷的時間放到OB32—OB35的循環(huán)中斷組織塊中，分別是：OB32為1s，OB33為0.5s，OB34為0.2s，OB35為0.1s。硬件配置硬件選擇：“硬件目錄”定義了可以配置的模塊，可通過拖放操作來配置這些模塊，配置模塊的同時預設其屬性。設置參數(shù)：不同類型的模塊可能具有不同的參數(shù)。例如，處理器模塊CPU中的參數(shù)有基本周期時間T0、周期時間T1-T5和地址。編譯存盤：TDC的硬件配置不必像S7系統(tǒng)的硬件配置一樣，配置完后必須下裝到CPU中。TDC的硬件配置可以連同編譯后的用戶程序（功能圖）一起下裝到CPU中。2023/12/20共107頁86硬件配置的一個實例下面是精軋機架1機架控制部分的一個處理器模塊CPU中基本周期時間T0、周期時間T1-T5配置的一個實例:輸入/輸出模塊SM500配置實例輸入/輸出模塊SM500配置實例2023/12/20共107頁88CFC連續(xù)功能圖CFC軟件的基礎是功能塊，所有功能塊都可以通過拖拽的方式放入CFC圖中，再根據(jù)所需的數(shù)據(jù)流組態(tài)并連接。功能塊集中保存在庫中，標準庫隨CFC一起提供。一個CFC圖包含一個或多個子圖或分區(qū)（A,B,…,Z等），一個分區(qū)包含6個頁面。CFC頁面包含帶模塊的模塊區(qū)域和左右兩側的邊格欄，其中輸入信號位于左側，輸出信號位于右側。2023/12/20共107頁89CFC設置所有的參數(shù)都得在塊調用時進行預設值，如塊輸入點的值、塊名稱、周期時間和順序?？梢栽谀J值的情況下改變周期時間和順序預設值。必須為塊輸入點設置一個常數(shù)值或一個連接，輸出可以處于開放狀態(tài)（證明未使用）。用鼠標先后點擊功能塊上的輸入和輸出，就可以在輸入和輸出之間建立連接。條件是被連接的塊必須位于同一個CPU上，且所要連接輸入/輸出的數(shù)據(jù)類型必須相同。當連接到另一個CFC頁面時，連接被引到邊格欄上，并且生成一個交叉引用。雙擊交叉引用可以迅速切換到引用所指的位置。數(shù)據(jù)類型簡寫全稱定義位數(shù)BOBOOL邏輯型8BYBYTE8位順序數(shù)字型8DIDINT雙整數(shù)型32DWDWORD32位順序數(shù)字型32GVGLOBAL連接到全局操作數(shù)型-IINT整數(shù)型16RREAL浮點數(shù)型32SSTRING任意長度的字符串型200個字節(jié)TSSDTIME以TDC或SIMADYND格式下的高分辨率時間段32WWORD16位順序字型162023/12/20共107頁91全局操作數(shù)全局操作數(shù)是塊的輸入或輸出上的互聯(lián)，對于任一全局變量都必須連接有地址。全局操作數(shù)可以是：$信號，它們只用于在同一個TDC站上不同CPU的功能塊之間的互聯(lián)；！信號，即虛擬連接，是塊連接之間看不見的連接，CFC圖上并未畫上任何連接，而只是生成在邊格欄上，可連接本CPU內塊，也可連接本機架內其它CPU里的塊；*符號硬件地址，該硬件地址是為模塊的一個或多個相關端子指定的符號名稱，該符號地址在HW-Confi中定義OP連接，即與SIMATICOP進行通訊的連接；過程中斷ID，即事件觸發(fā)型中斷，在HW-Confi中定義名稱引用，如消息系統(tǒng)名。2023/12/20共107頁92CFC程序運行順序所有CFC程序都放在T1-T5里，如T1=4ms,T2=16ms,T3=64ms,T4=256ms,T5=1024ms，則所有在T1內的程序每4ms循環(huán)掃描一次，所有在T2里的程序每16ms循環(huán)掃描一次，以此類推。下面實例表示的是在同一個T5里的第11組程序里的第40個功能塊。CFC的運行順序為，在同一個T內，按序列從第一組程序開始往后執(zhí)行；同樣，在同一個程序組內，按序列從第一個功能塊開始往后執(zhí)行。2023/12/20共107頁93編譯及下載程序CFC程序編譯：在編譯CFC功能圖程序之前，必須對工作站的硬件配置進行一致性檢查并保存。在CFC中，CPU的所有功能圖總是被編譯成一個可執(zhí)行的應用程序，并自動鏈接和裝載所有需要用到的程序塊。下載：程序在CPU上運行之前必須先裝入CPU的程序存儲器，并在CPU重啟時將程序讀到CPU的內存RAM里。

可在線和離線下載應用程序：

離線下載：這種情況僅適用于具有獨立存儲卡（閃存卡）的CPU模塊。將存儲卡安裝在一個PCMCIA連接器中執(zhí)行離線下載。2023/12/20共107頁94編譯及下載程序CFC程序在線下載：CPU接口（X01）被集成到了操作系統(tǒng)中，因此可作為聯(lián)機接口。成功組態(tài)之后，組態(tài)的接口只能用作在線下載接口。在線接口：需要在線接口的目的是為了內部查看控制系統(tǒng)（測試模式）或在線下載應用程序?？捎孟旅鎯煞N在線下載接口：

1）RS232接口（DUST1），對于CPU就是X01口，通過此接口只能對本CPU進行訪問。

2）RS485多點接口（MPI），此接口在通訊模塊上，SS52、CP50M0/CP50M1。如果要允許訪問機架中的所有CPU，按照“service”實用程序組態(tài)該中央接口，可組態(tài)DUST1或MPI協(xié)議。注意：下載時千萬不要掉電，也不要設置屏保。中央服務功能中央服務：可以通過子機架中組態(tài)的DUST1或MPI（常用）鏈路訪問該機架中的各CPU。這需要如下組態(tài)：

1）每個子機架中必須有一次:-DUST1連接或MPI連接（CFC塊為@MPI）

2）每個CPU中至少有一次：

-服務功能塊”SER“的連接“SER”連接用于將CPU耦合連接到哪一個模塊的哪一個端口。CTS端指定耦合模塊和接口，US端指定一個通道名和地址段1。通道名稱：最多6個字符；ASCII字符、點號和@除外；數(shù)據(jù)接口上的通道名稱必須唯一；通道名后必須輸入”.“地址段1：即CPU的插槽號，標準情況下必須有兩位數(shù)位注意：@MPI塊和SER塊都必須放在掃描周期32ms≤TA≤256ms以內。中央服務功能編程示例2023/12/20共107頁97GDM耦合GDM耦合中央塊：為GDM耦合提供初始化、激活和監(jiān)視功能。組態(tài)期間必須考慮下列方面：

-必須為機架組態(tài)一個耦合中央塊

-耦合中央塊沒有發(fā)送和接收功能

-所有耦合中央塊的周期時間都必須組態(tài)為32ms≤TA≤256ms下面是對GDM耦合中央塊@SRACK配置示例：2023/12/20共107頁98ProfibusDP網(wǎng)絡組態(tài)ProfibusDP耦合組態(tài)功能塊@PRODP:波特率和Profibus地址可以在@PRODP里定義，也可以通過COMPROFIBUS軟件包進行定義。在塊@PRODP里，BDR端為波特率（默認為5，即1.5M），SLA端為主從設定端（設為0為主站，其它為從站）。地址連接AT和AR配置