2.5 用户程序的下载与仿真

2.5.1 下载与上传用户程序

1.以太网设备的地址

（1）MAC地址

媒体访问控制（Media Access Control，MAC）地址是以太网接口设备的物理地址。通常由设备生产厂家将MAC地址写入E²PROM或闪存芯片。在网络底层的物理传输过程中，通过MAC地址来识别发送和接收数据的主机。MAC地址是48位二进制数，分为6个字节（6B），一般用十六进制数表示，例如00-05-BA-CE-07-0C。其中的前3个字节是网络硬件制造商的编号，它由IEEE（国际电气与电子工程师协会）分配，后3个字节是该制造商生产的某个网络产品（例如网卡）的序列号。MAC地址就像我们的身份证号码，具有全球唯一性。

CPU的每个PN接口在出厂时都装载了一个永久的唯一的MAC地址。可以在模块上看到它的MAC地址。

（2）IP地址

为了使信息能在以太网上快捷准确地传送到目的地，连接到以太网的每台计算机必须拥有一个唯一的IP地址。IP地址由32位二进制数（4B）组成，是Internet Protocol（网际协议）地址。在控制系统中，一般使用固定的IP地址。IP地址通常用十进制数表示，用小数点分隔。CPU默认的IP地址为192.168.0.1。

（3）子网掩码

子网是连接在网络上的设备的逻辑组合。同一个子网中的节点彼此之间的物理位置通常相对较近。子网掩码（Subnet mask）是一个32位二进制数，用于将IP地址划分为子网地址和子网内节点的地址。二进制的子网掩码的高位应该是连续的1，低位应该是连续的0。以常用的子网掩码255.255.255.0为例，其高24位二进制数（前3个字节）为1，表示IP地址中的子网地址（类似于长途电话的地区号）为24位；低8位二进制数（最后一个字节）为0，表示子网内节点的地址（类似于长途电话的电话号）为8位。

（4）路由器

IP路由器用于连接子网，如果IP报文发送给别的子网，首先将它发送给路由器。在组态时子网内所有的节点都应输入路由器的地址。路由器通过IP地址发送和接收数据包。路由器的子网地址与子网内的节点的子网地址相同，其区别仅在于子网内的节点地址不同。

在串行通信中，传输速率（又称为波特率）的单位为bit/s，即每秒传送的二进制位数。西门子的工业以太网默认的传输速率为10M/100M bit/s。

2.组态 CPU 的 PROFINET 接口

通过CPU与运行STEP 7的计算机的以太网通信，可以执行项目的下载、上传、监控和故障诊断等任务。一对一的通信不需要交换机，两台以上的设备通信则需要交换机。CPU可以使用直通的或交叉的以太网电缆进行通信。

打开STEP 7，生成一个项目，在项目中生成一个PLC设备，其CPU的型号和订货号应与实际的硬件相同。

双击项目树中PLC文件夹内的“设备配置”，打开该PLC的设备视图。双击CPU的以太网接口，打开该接口的巡视窗口，选中左边的“以太网地址”，采用右边窗口默认的IP地址和子网掩码（见图2-32）。设置的地址在下载后才起作用。

图2-32 设置CPU集成的以太网接口的IP地址

3.设置计算机网卡的IP地址

如果操作系统是Windows 7，用以太网电缆连接计算机和CPU，打开“控制面板”，单击“查看网络状态和任务”。再单击“本地连接”，打开“本地连接状态”对话框。单击其中的“属性”按钮，在“本地连接属性”对话框中（见图2-33），双击“此连接使用下列项目”列表框中的“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”，打开“Internet协议版本4（TCP/IPv4）属性”对话框。

用单选框选中“使用下面的IP地址”，键入PLC以太网接口默认的子网地址192.168.0（见图2-33的右图，应与CPU的子网地址相同），IP地址的第4个字节是子网内设备的地址，可以取0～255中的某个值，但是不能与子网中其他设备的IP地址重叠。单击“子网掩码”输入框，自动出现默认的子网掩码255.255.255.0。一般不用设置网关的IP地址。

使用宽带上互联网时，一般只需要用单选框选中图2-33中的“自动获得IP地址”。

设置结束后，单击各级对话框中的“确定”按钮，最后关闭“网络连接”对话框。

图2-33 设置计算机网卡的IP地址

4.下载项目到CPU

做好上述的准备工作后，接通PLC的电源，选中项目树中的PLC1，单击工具栏上的下载按钮，出现“扩展的下载到设备”对话框（见图2-34）。

有的计算机有多块以太网卡，例如笔记本式计算机一般有一块有线网卡和一块无线网卡，用“PG/PC接口”下拉式列表选择实际使用的网卡。

单击“开始搜索”按钮，经过一定的时间后，在“目标子网中的兼容设备”列表中，出现网络上的S7-1200CPU和它的IP地址，图2-34中计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色变为实心的橙色，表示CPU进入在线状态。

如果网络上有多个CPU，为了确认设备列表中的CPU对应的硬件，选中列表中的某个CPU，勾选左边的CPU图标下面的“闪烁LED”复选框（见图2-34），对应的硬件CPU上的LED（发光二极管）将会闪动。

选中列表中的PLC1，“下载”按钮上的字符由灰色变为黑色。单击该按钮，出现“下载预览”对话框（见图2-35上面的图）。

下载结束后，出现“下载结果”对话框（见图2-35下面的图），勾选“全部启动”复选框，编程软件首先对项目进行编译，编译成功后，勾选“全部覆盖”复选框，单击“下载”按钮，开始下载。单击“完成”按钮，PLC切换到RUN模式，RUN/STOPLED变为绿色。

图2-34 “扩展的下载到设备”对话框

图2-35 “下载预览”与“下载结果”对话框

5.使用菜单命令下载

1）选中PLC 1，执行菜单命令“在线”→“下载到设备”，将已编译的硬件组态数据和程序下载给选中的设备。

2）执行菜单命令“在线”→“扩展的下载到设备”，出现“扩展的下载到设备”对话框，将硬件组态数据和程序下载给选中的设备。

6.用快捷菜单下载部分内容

用鼠标右键单击项目树中的PLC 1，选中快捷菜单中的“下载到设备”和其中的子选项“硬件和软件”“硬件配置”或“软件”，执行相应的操作。

也可以在打开某个代码块时，单击工具栏上的下载按钮，下载该代码块。

7.下载时找不到连接的PLC的处理方法

假设PLC原来的IP地址为192.168.0.1，在组态以太网接口时将它改为192.168.0.2，下载时将打开“扩展的下载到设备”对话框（见图2-34），单击“开始搜索”按钮，找不到可访问的设备，不能下载。此时应勾选“显示所有兼容的设备”复选框，单击“开始搜索”按钮，在“目标子网中的兼容设备”列表中显示出IP地址为192.168.0.1的CPU，选中它以后，单击“下载”按钮，下载后CPU的IP地址就被修改为192.168.0.2了。

8.上传设备作为新站

CPU固件版本V4.0及以上，TIA博途V13及以上版本新增了“上传设备作为新站”功能。做好计算机与PLC通信的准备工作后，首先生成一个新项目，选中项目树中的项目名称，执行菜单命令“在线”→“将设备作为新站上传（硬件和软件）”，出现“将设备上传至PG/PC”对话框（见图2-36）。用“PG/PC接口”下拉式列表选择实际使用的网卡。

图2-36 “将设备上传至PG/PC”对话框

单击“开始搜索”按钮，经过一定的时间后，在“所选接口的可访问节点”列表中，出现连接的CPU和它的IP地址，计算机与PLC之间的连线由断开变为接通。CPU所在方框的背景色变为实心的橙色，表示CPU进入在线状态。

选中可访问节点列表中的CPU，单击对话框下面的“从设备上传”按钮，上传成功后，可以获得CPU完整的硬件配置和用户程序。

与S7-300/400不同，S7-1200下载了PLC变量表和程序中的注释。因此在上传时可以得到CPU中的变量表和程序中的注释，它们对于程序的阅读是非常有用的。

2.5.2 用户程序的仿真调试

1.S7-1200/S7-1500的仿真软件

S7-1200对仿真的硬件、软件的要求如下：固件版本为V4.0或更高版本的S7-1200，S7-PLCSIM的版本为V13 SP1及以上。

S7-PLCSIM V13 SP1不支持所有的指令，不支持计数、PID和运动控制工艺模块，不支持PID和运动控制工艺对象。

2.启动仿真和下载程序

选中项目树中的PLC1，单击工具栏上的“开始仿真”按钮，S7-PLCSIM V13被启动，出现“自动化许可证管理器”对话框，显示“启动仿真将禁用所有其他的在线接口”。勾选“不再显示此消息”复选框，以后启动仿真时不会再显示该对话框。单击“确定”按钮，出现S7-PLCSIM的精简视图（见图2-37）。

如果没有在S7-PLCSIM中设置“启动时加载最近运行的项目”，将会在默认的文件夹中自动生成一个S7-PLCSIM项目。

打开仿真软件后，如果出现“扩展的下载到设备”对话框，按图2-38设置好“PG/PC接口的类型”和“PG/PC接口”，用以太网接口下载程序。

图2-37 S7-PLCSIM的精简视图

图2-38 “扩展的下载到设备”对话框

单击“开始搜索”按钮，“目标子网中的兼容设备”列表中显示出搜索到的仿真CPU的以太网接口的IP地址。

单击“下载”按钮，出现的对话框询问“是否要将这些设置保存为PG/PC接口的默认值？”单击“是”按钮确认。出现与图2-35基本上相同的“下载预览”对话框，编译组态成功后，勾选“全部覆盖”复选框，单击“下载”按钮，将程序下载到PLC。

下载结束后，出现“下载结果”对话框。勾选其中的“全部启动”复选框，单击“完成”按钮，仿真PLC被切换到RUN模式（见图2-37）。

也可以单击计算机桌面上的S7-PLCSIM V13图标，打开S7-PLCSIM，生成一个新的仿真项目或打开一个现有的项目。选中TIA博途中的PLC，单击工具栏上的“下载”按钮，将用户程序下载到仿真PLC。

3.生成仿真表

单击精简视图右下角的按钮，切换到项目视图（见图2-39）。双击项目树的“SIM表”（仿真表）文件夹中的“SIM表1”，打开该仿真表。在“地址”列输入I0.0、I0.1和QB0，可以用一行来显示Q0.0～Q0.7的状态。如果在SIM表中生成IB0，可以用一行来分别设置和显示I0.0～I0.7的状态。

单击表格的空白行“名称”列隐藏的按钮，再单击选中出现的变量列表中的“T1”（见图2-24的左图），地址域出现“’T1’.”。再单击地址列表中的ET，地址列表消失，地址域出现"T1".ET。用同样的方法在“名称”列生成“T1”.Q。

4.用仿真表调试程序

两次单击图2-39中第一行“位”列中的小方框，方框中出现“√”，I0.0变为TRUE后又变为FALSE，模拟按下和放开起动按钮。梯形图中I0.0的常开触点闭合后又断开。由于OB1中程序的作用，Q0.0（电源接触器）和Q0.1（星形接触器）变为TRUE，梯形图中其线圈通电，SIM表中“接触器”（QB0）所在行右边Q0.0和Q0.1对应的小方框中出现“√”（见图2-39）。同时，当前时间值"T1".ET的监视值不断增大。它等于预设时间值T#8S时其监视值保持不变，变量"T1".Q变为TURE，“接触器”行的Q0.1变为FALSE，Q0.2变为TRUE，电动机由星形接法切换到三角形接法。

图2-39 S7-PLCSIM的项目视图

两次单击I0.1对应的小方框，模拟按下和放开停止按钮的操作。由于用户程序的作用，Q0.0和Q0.2变为FALSE，电动机停机。仿真表中对应的小方框中的勾消失。

单击S7-PLCSIM项目视图工具栏上的按钮，可以返回图2-37中的精简视图。单击精简视图工具栏上的“切换到项目视图”按钮，将会切换到项目视图。

5.仿真软件的其他功能

在项目视图中生成S7-PLCSIM的项目时，可以用菜单命令“项目”→“新建”来选择“S7-1200”“S7-1500”和“ET200SP CPU”。

在S7-PLCSIM的项目视图中，可以用工具栏上的按钮打开使用过的项目，用和按钮启动和停止运行S7-PLCSIM的项目。

执行项目视图的“选项”菜单中的“设置”命令，在“设置”视图中，可以设置起始视图为项目视图或紧凑视图（即精简视图），还可以设置项目的存储位置，用复选框设置是否在启动时加载最近运行的项目。

默认情况下，只允许更改输入，Q区或M区变量（非输入变量）的“监视/修改值”列的背景为灰色，只能监视不能更改非输入变量的值。如果想修改非输入变量的值，需要单击按下SIM表工具栏的“启动/禁用非输入修改”按钮，便可以修改非输入变量。