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西門子工程師PLC程序開發監控與調試操作

??程序的監控與調試

??程序編寫完成后，需要檢查程序能否達到控制要求。檢查方法主要有：一是從頭到尾對程序進行分析來判斷程序是否正確，這種方法*簡單，但要求編程人員有較高的PLC 理論水平和分析能力;二是將程序寫入PLC，再給PLC接上電源和輸入/輸出設備，通過實際操作來觀察程序是否正確，這種方法*直觀可靠，但需要用到很多硬件設備并對其接線，工作量大;三是用軟件方式來模擬實際操作，同時觀察程序運行情況來判斷程序是否正確，這種方法不用實際接線又能觀察程序運行效果，所以適合大多數人使用，本節就介紹這種方法。

??用梯形圖監控調試程序

PLC S7-300 CPU模塊元件硬件組成

??S7-300有多種不同型號的CPU，分別適用于不同等級的控制要求。有的CPU模塊集成了數字量I/0，有的同時集成了數字量I/0和模擬量I/0。

??CPU內的元件封裝在一個牢固而緊湊的塑料機殼內，面板上有狀態和錯誤指示LED、模式選擇開關和通信接口(見圖2-4)。微存儲卡(MMC)插槽可以插入多達數兆字節的FEPROM微存儲卡，用于掉電后程序和數據的保存。有的CPU只有一個MPI接口。

??1狀態與故障顯示LED

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??CPU模塊面板上的LED(發光二極管)的意義如下

??1)SF(系統錯誤/故障顯示，紅色)CPU硬件故障或軟件錯誤時亮。

??2)BF(總線錯誤，紅色)通信接口或總線有硬件故障或軟件故障時亮。集成有多個通信接口的CPU有多個總線錯誤LED(BF1、BF2和BF3，見圖2-5)。

CPU 315 - 2DP

??3)DC5V( 5V電源指示，綠色)CPU和S7-300總線的5V電源正常時亮。

??4)FRCE(強制，黃色)至少有一個I/O點被強制時亮，正常運行時應取消全部強制。

??5)RUN(運行模式，綠色)CPU處于RUN模式時亮啟動期間以2Hz的頻率閃亮HOLD(保持)狀態時以0.5Hz的頻率閃亮。

??6)STOP(停止模式，黃色)CPU處于STOP、HOLD狀態或重新啟動時常亮請求存儲器復位時以0.5Hz的頻率閃動，正在執行存器復位時以2Hz的頻率閃動。

??在監控調試程序前，需要先將程序下載到PLC，讓編程軟件中打開的程序與PLC中的程序保持一致，否則無法進入監控。進入監控調式模式后，PLC中的程序運行情況會在編程軟件中以多種方式同步顯示出來。

??用梯形圖監控調試程序操作過程如下：

??(1)進入程序監控調試模式。

??單擊“調試”菜單下的“程序狀態”工具，如圖3-23(a)所示，梯形圖編輯器中的梯形圖程序馬上進入監控狀態，編輯器中的梯形圖運行情況與PLC內的程序運行保持一致。圖3-23(a)所示梯形圖中的元件都處于“OFF”狀態，常閉觸點I0.1、I0.2中有藍色的方塊，表示程序運行時這兩個觸點處于閉合狀態。

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??(2)強制I0.0常開觸點閉合(模擬I0.0端子外接啟動開關閉合)查看程序運行情況。在I0.0常開觸點的符號上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“強制”，會彈出“強制對話框，將I0.0的值強制為“ON”，如圖3-23(b)所示;這樣I0.0常開觸點閉合，Q0.0 線圈馬上得電(線圈中出現藍色方塊，并且顯示Q0.0=ON，同時可觀察到PLC上的Q0.0指示燈也會亮)，如圖3-23(c)所示，定時器上方顯示“ 20=T37”表示定時器當前計時為20×100ms=2s，由于還未到設定的計時值(50×100ms=5s)，故T37定時器狀態仍為OFF，T37常開觸點也為OFF，仍處于斷開狀態。5s計時時間到達后，定時器T37狀態值馬上變為ON，T37常開觸點狀態也變為ON而閉合，Q0.1線圈得電(狀態值為ON)，如圖3-23(d)所示。定時器T37計到設定值50(設定時間為5s)時仍會繼續增大，直至計到32767停止，在此期間狀態值一直為ON。I0.0觸點旁出現的鎖形圖表示I0.0處于強制狀態。

從一種工作方式切換到另一種工作方式時，應將有存儲功能的位元件復位。工作方式較多時，應仔細考慮各種可能的情況，分別進行處理。在切換工作方式時應執行下列操作

??1)當系統從自動工作方式切換到手動或自動回原點工作方式時，必須用MOVE指令將順序功能圖(圖5-36)中除初始步以外的各步對應的存儲器位(M2.0~M2.7，即MB2)復位，否則以后返回自動工作方式時，可能會出現同時有兩個活動步的異常情況，引起錯誤的動作。

??2)在退出自動回原點工作方式時，回原點開關 12.1 的常閉觸點閉合。此時應使用MOVE 指令，將自動回原點的順序功能圖(見圖5-39)中所有的步對應的存儲器位(M1.0 ~M1.5)復位，以防止下次進入自動回原點方式時，可能會出現同時有兩個活動步的異常情況。

??3)非連續工作方式時，連續開關I2.4的常閉觸點閉合，將連續標志M0.7復位。

??3. 手動程序

??圖5-35是手動程序，手動操作時用6個按鈕控制機械手的升、降、左行、右行和夾緊、松開。為了保證系統的安全運行，在手動程序中設置了一些必要的聯鎖∶

??(3)強制I0.0常開觸點斷開(模擬I0.0端子外接啟動開關斷開)查看程序運行情況。選中10.0常開觸點，再單擊工具欄上的“取消強制”工具，如圖3-23(e)所示I0.0常開觸點中間的藍色方塊消失，表示I0.0常開觸點已斷開，但由于Q0.0常開自鎖觸點閉合，使Q0.0線圈、定時器T37、Q0.1線圈狀態仍為ON。

??(4)強制I0.1常閉觸點斷開(模擬I0.1端子外接停止開關閉合)查看程序運行情況。

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??在I0.1常閉觸點的符號上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“強制”，會彈出“強制”對話框，將I0.1的值強制為“ON”，如圖3-23(f)所示，這樣I0.1常閉觸點斷開，觸點中間的藍色方塊消失，Q0.0線圈和定時器T37狀態馬上變為OFF，定時器計時值變為0，由于T37常開觸點狀態為OFF而斷開，Q0.1線圈狀態也變為OFF，如圖3-23(g)所示。

??在監控程序運行時，若發現程序存在問題，可停止監控(再次單擊“程序狀態”工具)，對程序進行修改，然后將修改后的程序下載到PLC，再進行程序監控運行，如此反復進行，直到程序運行符合要求為止。

梯形圖的運行監控調試

??用狀態圖表的表格監控調試程序

??除了可以用梯形圖監控調試程序外，還可以使用狀態圖表的表格來監控調試程序。

??在項目指令樹區域展開“狀態圖表”，雙擊其中的“圖表1”，打開狀態圖表，如圖3-24(a)所示。在圖表1的“地址”欄輸入梯形圖中要監控調試的元件地址(I0.0、I0.1……)，在“格式”欄選擇各元件數據類型，I、Q元件都是位元件，只有1位狀態位，定時器有狀態位和計數值兩種數據類型，狀態位為1位，計數值為16位(1位符號位、15位數據位)。

??為了更好地理解狀態圖表的監控調試，可以讓梯形圖和狀態圖表監控同時進行。先后單擊“調試”菜單中的“程序狀態”和“圖表狀態”，啟動梯形圖和狀態圖表監控，如圖3-24(b)所示，梯形圖中的I0.1和I0.2常閉觸點中間出現藍色方塊，同時狀態圖表的“當前值”欄顯示出梯形圖元件的當前值。比如，I0.0的當前值為2#0(表示二進制數0，即狀態值為OFF)，T37的狀態位值為2#0，計數值為 0(表示十進制數0)。在狀態圖表I0.0的“新值”欄輸入2#1，再單擊狀態圖表工具欄上的“強制”，如圖3-24(c)所前值不斷增大，計到50時，T37的狀態位值由2#0變為2#1)，Q0.1線圈馬上得電(Q0.0 當前值由2#0變為2#1)，如圖3-24(d)所示。在狀態圖表T37計數值的“新值”欄輸人 10，再單擊狀態圖表工具欄上的“寫入”，如圖3-24(e)所示，將新值 10寫入覆蓋T37的當前計數值，T37從10開始計時，由于10小于設定計數值50，故T37狀態位當前值由2#1變為2#0，T37常開觸點又斷開，Q0.1線圈失電，如圖3-24(f)所示。

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西門子PLC順序控制梯形圖的設計方法

??本章首先介紹兩種通用的設計方法，即使用起保停電路的設計方法和以轉換為中心的設計方法，然后介紹使用順序控制繼電器的設計方法，*后介紹具有多種工作方式的控制系統的設計方法。

??本章介紹的編程方法很容易學握，用它們可以迅速地、得心應手地設計出任意復雜的數字量控制系統的梯形圖。

??較復雜的控制系統的梯形圖一般采用圖5-1所示的典型結構。I2.0是自動/手動切換開關，當它為1時將跳過自動程序，執行手動程序為0時將跳過手動程序，執行自動程序，公用程序用于自動程序和手動程序相互切換的處理。開始執行自動程序時，要求系統處于與自動程序的順序功能圖中初始步對應的初始狀態。如果開機時系統沒有處于初始狀態，則應進人手動工作方式，用手動操作使系統進人初始狀態后，再切換到自動工作方式，也可以設置使系統自動進人初始狀態的工作方式(見5.4節):

??系統進人初始狀態之前，還應將與順序功能圖的初始步對應的編程元件置1，為轉換的實現作好準備，并將其余各步對應的編程元件置為0狀態，這是因為在沒有并行序列或并行序列木處于活動狀態時，同時只能有一個活動步。

??為了便于將順序功能圖轉換為梯形圖，**用代表各步的編程元件的地址(如MO.0)作為步的代號，并用編程元件的地址來標注轉換條件和各步的動作或命令。

??注意：I、AI元件只能用硬件(如閉合I端子外接開關)方式或強制方式賦新值，而Q、T等元件既可用強制方式也可用寫入方式賦新值。

用狀態圖的表格監控調試程序

??用狀態圖表的趨勢圖監控調試程序

??在狀態圖表中使用表格監控調試程序容易看出程序元件值的變化情況，而使用狀態圖表中的趨勢圖(也稱時序圖)，則易看出元件值隨時間變化的情況。

??在使用狀態圖表的趨勢圖監控程序時，一般先用狀態圖表的表格輸入要監控的元件，再開啟梯形圖監控(即程序狀態監控)，然后單擊狀態圖表工具欄上的“趨勢視圖”工具，如圖3-25(a)所示，切換到趨勢圖，然后單擊“圖表狀態”工具，開啟狀態圖表監控

用狀態圖表的趨勢圖監控調試程序

??如圖3-25(b)所示?？梢钥吹诫S著時間的推移，I0.2、Q0.0、Q0.1等元件的狀態值一直為OFF(低電平)。在梯形圖或趨勢圖中用右鍵快捷菜單將I0.0強制為ON，I0.0常開觸點閉合，Q0.0線圈馬上得電，其狀態為ON(高電平)，5s后T37定時器和Q0.1線圈狀態值同時變為ON，如圖3-25(c)所示。在梯形圖或趨勢圖中用右鍵快捷菜單將I0.1強制為ON，I0.1常閉觸點斷開，Q0.0、T37、Q0.1同時失電，其狀態均變為OFF(低電平)，如圖3-25(d)所示。

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