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西门子工程师PLC程序开发监控与调试操作
程序的监控与调试
程序编写完成后，需要检查程序能否达到控制要求。检查方法主要有：一是从头到尾对程序进行分析来判断程序是否正确，这种方法*简单，但要求编程人员有较高的PLC理论水平和分析能力;二是将程序写入PLC，再给PLC接上电源和输入/输出设备，通过实际操作来观察程序是否正确，这种方法*直观可靠，但需要用到很多硬件设备并对其接线，工作量大;三是用软件方式来模拟实际操作，观察程序运行情况来判断程序是否正确，这种方法不用实际接线又能观察程序运行效果，适合大多数人使用，本节就介绍这种方法。
用梯形图监控调试程序
PLC S7-300 CPU模块元件硬件组成
S7-300有多种不同型号的CPU，分别适用于不同等级的控制要求。有的CPU模块集成了数字量I/0，有的集成了数字量I/0和模拟量I/0。
CPU内的元件封装在一个牢固而紧凑的塑料机壳内，面板上有状态和错误指示LED、模式选择开关和通信接口(见图2-4)。微存储卡(MMC)插槽可以插入多达数兆字节的FEPROM微存储卡，用于掉电后程序和数据的保存。有的CPU只有一个MPI接口。
1状态与故障显示LED
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CPU模块面板上的LED(发光二极管)的意义如下
1)SF(系统错误/故障显示，红色)CPU硬件故障或软件错误时亮。
2)BF(总线错误，红色)通信接口或总线有硬件故障或软件故障时亮。集成有多个通信接口的CPU有多个总线错误LED(BF1、BF2和BF3，见图2-5)。
CPU 315 - 2DP
3)DC5V( 5V电源指示，绿色)CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。
4)FRCE(强制，黄色)至少有一个I/O点被强制时亮，正常运行时应取消全部强制。
5)RUN(运行模式，绿色)CPU处于RUN模式时亮启动期间以2Hz的频率闪亮HOLD(保持)状态时以0.5Hz的频率闪亮。
6)STOP(停止模式，黄色)CPU处于STOP、HOLD状态或重新启动时常亮请求存储器复位时以0.5Hz的频率闪动，正在执行存器复位时以2Hz的频率闪动。
在监控调试程序前，需要先将程序下载到PLC，让编程软件中打开的程序与PLC中的程序保持一致，否则无法进入监控。进入监控调式模式后，PLC中的程序运行情况会在编程软件中以多种方式同步显示出来。
用梯形图监控调试程序操作过程如下：
(1)进入程序监控调试模式。
单击“调试”菜单下的“程序状态”工具，如图3-23(a)所示，梯形图编辑器中的梯形图程序马上进入监控状态，编辑器中的梯形图运行情况与PLC内的程序运行保持一致。图3-23(a)所示梯形图中的元件都处于“OFF”状态，常闭触点I0.1、I0.2中有蓝色的方块，表示程序运行时这两个触点处于闭合状态。
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(2)强制I0.0常开触点闭合(模拟I0.0端子外接启动开关闭合)查看程序运行情况。在I0.0常开触点的符号上右击，在弹出的快捷菜单中选择“强制”，会弹出“强制对话框，将I0.0的值强制为“ON”，如图3-23(b)所示;这样I0.0常开触点闭合，Q0.0线圈马上得电(线圈中出现蓝色方块，并且显示Q0.0=ON，可观察到PLC上的Q0.0指示灯也会亮)，如图3-23(c)所示，定时器上方显示“20=T37”表示定时器当前计时为20×100ms=2s，由于还未到设定的计时值(50×100ms=5s)，故T37定时器状态仍为OFF，T37常开触点也为OFF，仍处于断开状态。5s计时时间到达后，定时器T37状态值马上变为ON，T37常开触点状态也变为ON而闭合，Q0.1线圈得电(状态值为ON)，如图3-23(d)所示。定时器T37计到设定值50(设定时间为5s)时仍会继续增大，直至计到32767停止，在此期间状态值一直为ON。I0.0触点旁出现的锁形图表示I0.0处于强制状态。
从一种工作方式切换到另一种工作方式时，应将有存储功能的位元件复位。工作方式较多时，应仔细考虑各种可能的情况，分别进行处理。在切换工作方式时应执行下列操作
1)当系统从自动工作方式切换到手动或自动回原点工作方式时，必须用MOVE指令将顺序功能图(图5-36)中除初始步以外的各步对应的存储器位(M2.0~M2.7，即MB2)复位，否则以后返回自动工作方式时，可能会出现有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。
2)在退出自动回原点工作方式时，回原点开关 12.1 的常闭触点闭合。此时应使用MOVE指令，将自动回原点的顺序功能图(见图5-39)中所有的步对应的存储器位(M1.0~M1.5)复位，以防止下次进入自动回原点方式时，可能会出现有两个活动步的异常情况。
3)非连续工作方式时，连续开关I2.4的常闭触点闭合，将连续标志M0.7复位。
3. 手动程序
图5-35是手动程序，手动操作时用6个按钮控制机械手的升、降、左行、右行和夹紧、松开。为了保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁∶
(3)强制I0.0常开触点断开(模拟I0.0端子外接启动开关断开)查看程序运行情况。选中10.0常开触点，再单击工具栏上的“取消强制”工具，如图3-23(e)所示I0.0常开触点中间的蓝色方块消失，表示I0.0常开触点已断开，但由于Q0.0常开自锁触点闭合，使Q0.0线圈、定时器T37、Q0.1线圈状态仍为ON。
(4)强制I0.1常闭触点断开(模拟I0.1端子外接停止开关闭合)查看程序运行情况。
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在I0.1常闭触点的符号上右击，在弹出的快捷菜单中选择“强制”，会弹出“强制”对话框，将I0.1的值强制为“ON”，如图3-23(f)所示，这样I0.1常闭触点断开，触点中间的蓝色方块消失，Q0.0线圈和定时器T37状态马上变为OFF，定时器计时值变为0，由于T37常开触点状态为OFF而断开，Q0.1线圈状态也变为OFF，如图3-23(g)所示。
在监控程序运行时，若发现程序存在问题，可停止监控(单击“程序状态”工具)，对程序进行修改，将修改后的程序下载到PLC，再进行程序监控运行，如此反复进行，直到程序运行符合要求为止。
梯形图的运行监控调试
用状态图表的表格监控调试程序
除了可以用梯形图监控调试程序外，还可以使用状态图表的表格来监控调试程序。
在项目指令树区域展开“状态图表”，双击其中的“图表1”，打开状态图表，如图3-24(a)所示。在图表1的“地址”栏输入梯形图中要监控调试的元件地址(I0.0、I0.1……)，在“格式”栏选择各元件数据类型，I、Q元件都是位元件，只有1位状态位，定时器有状态位和计数值两种数据类型，状态位为1位，计数值为16位(1位符号位、15位数据位)。
为了更好地理解状态图表的监控调试，可以让梯形图和状态图表监控进行。先后单击“调试”菜单中的“程序状态”和“图表状态”，启动梯形图和状态图表监控，如图3-24(b)所示，梯形图中的I0.1和I0.2常闭触点中间出现蓝色方块，状态图表的“当前值”栏显示出梯形图元件的当前值。比如，I0.0的当前值为2#0(表示二进制数0，即状态值为OFF)，T37的状态位值为2#0，计数值为0(表示十进制数0)。在状态图表I0.0的“新值”栏输入2#1，再单击状态图表工具栏上的“强制”，如图3-24(c)所前值不断增大，计到50时，T37的状态位值由2#0变为2#1)，Q0.1线圈马上得电(Q0.0当前值由2#0变为2#1)，如图3-24(d)所示。在状态图表T37计数值的“新值”栏输人10，再单击状态图表工具栏上的“写入”，如图3-24(e)所示，将新值10写入覆盖T37的当前计数值，T37从10开始计时，由于10小于设定计数值50，故T37状态位当前值由2#1变为2#0，T37常开触点又断开，Q0.1线圈失电，如图3-24(f)所示。
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西门子PLC顺序控制梯形图的设计方法
本章介绍两种通用的设计方法，用起保停电路的设计方法和以转换为中心的设计方法，介绍使用顺序控制继电器的设计方法，*后介绍具有多种工作方式的控制系统的设计方法。
本章介绍的编程方法很容易学握，用它们可以迅速地、得心应手地设计出任意复杂的数字量控制系统的梯形图。
较复杂的控制系统的梯形图一般采用图5-1所示的典型结构。I2.0是自动/手动切换开关，当它为1时将跳过自动程序，执行手动程序为0时将跳过手动程序，执行自动程序，公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理。开始执行自动程序时，要求系统处于与自动程序的顺序功能图中初始步对应的初始状态。如果开机时系统没有处于初始状态，则应进人手动工作方式，用手动操作使系统进人初始状态后，再切换到自动工作方式，也可以设置使系统自动进人初始状态的工作方式(见5.4节):
系统进人初始状态之前，还应将与顺序功能图的初始步对应的编程元件置1，为转换的实现作好准备，并将其余各步对应的编程元件置为0状态，这是因为在没有并行序列或并行序列木处于活动状态时，只能有一个活动步。
为了便于将顺序功能图转换为梯形图，**用代表各步的编程元件的地址(如MO.0)作为步的代号，并用编程元件的地址来标注转换条件和各步的动作或命令。
注意：I、AI元件只能用硬件(如闭合I端子外接开关)方式或强制方式赋新值，而Q、T等元件既可用强制方式也可用写入方式赋新值。
用状态图的表格监控调试程序
用状态图表的趋势图监控调试程序
在状态图表中使用表格监控调试程序容易看出程序元件值的变化情况，而使用状态图表中的趋势图(也称时序图)，则易看出元件值随时间变化的情况。
在使用状态图表的趋势图监控程序时，一般先用状态图表的表格输入要监控的元件，再开启梯形图监控(即程序状态监控)，单击状态图表工具栏上的“趋势视图”工具，如图3-25(a)所示，切换到趋势图，单击“图表状态”工具，开启状态图表监控
用状态图表的趋势图监控调试程序
如图3-25(b)所示。可以看到随着时间的推移，I0.2、Q0.0、Q0.1等元件的状态值一直为OFF(低电平)。在梯形图或趋势图中用右键快捷菜单将I0.0强制为ON，I0.0常开触点闭合，Q0.0线圈马上得电，其状态为ON(高电平)，5s后T37定时器和Q0.1线圈状态值变为ON，如图3-25(c)所示。在梯形图或趋势图中用右键快捷菜单将I0.1强制为ON，I0.1常闭触点断开，Q0.0、T37、Q0.1失电，其状态均变为OFF(低电平)，如图3-25(d)所示。
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