西門(mén)子S7-1200 PLCSIM仿真

S7-1200 PLCSIM

S7-1200 PLC 仿真功能有如下硬件和軟件要求：

硬件要求：

1、固件版本為 4.0 或更高版本的 S7-1200 PLC

2、固件版本為 4.1 或更高版本的 S7-1200F PLC

軟件要求：

S7-PLCSIM V13 SP1 及以上

S7-1200 PLCSIM 支持范圍

一、 工藝對象支持

PLCSIM 目前不支持S7-1200任何工藝對象的仿真。

二、 指令支持

S7-PLCSIM 幾乎支持仿真的 S7-1200 和 S7-1200F 的所有指令（系統函數和系統函數塊），支持方式與物理 PLC 相同。S7-PLCSIM 將不支持的塊視為非運行狀態(tài)。

某些指令受部分支持。對于這些 SFC 和 SFB，S7-PLCSIM 將驗證輸入參數并返回有效輸出，但不一定是帶有實(shí)際 I/O 的真實(shí) PLC 將返回的信息。

三、 通信指令支持

S7-PLCSIM 截止V16 只支持 S7-1200(F)C 的如下通信協(xié)議：

• S7-1200集成PN口和S7-1200/1500/300/400的基于以太網(wǎng)的S7通信
• S7-1200集成PN口和S7-1200/1500的TCP/IP通信
• S7-1200集成PN口和S7-1200/1500的ISO ON TCP通信
• S7-1200集成PN口和WinCC以及仿真HMI觸摸屏的通信

四、 其他功能

專(zhuān)有技術(shù)保護塊、配方、數據日志、Trace、裝載存儲器的讀寫(xiě)、時(shí)間錯誤中斷（OB80）、診斷指令、存儲卡功能PLCSIM目前不支持。

程序循環(huán)（OB1）、時(shí)間中斷（OB10）、延時(shí)中斷（OB20）、循環(huán)中斷（OB30）、啟動(dòng)OB（OB100）支持。

硬件中斷（OB40）、診斷錯誤中斷（OB82）、拔出或插入模塊中斷（OB83）、機架或站故障中斷（OB86）從PLCSIM V16開(kāi)始支持。

S7-1200 PLCSIM 使用入門(mén)

一、 PLCSIM的啟動(dòng)與下載

啟動(dòng)方法一

新建PLC程序，然后如圖1所示，然后執行圖中操作。

圖1 啟動(dòng)仿真

①左鍵單擊需要被下載到PLCSIM的CPU

②左鍵單擊“啟動(dòng)仿真”按鈕，先后彈出如圖2和圖3的窗口。

圖2 精簡(jiǎn)視圖

圖3 下載頁(yè)面

①PG/PC接口：默認選擇PLCSIM，此時(shí)無(wú)法連接真實(shí)CPU

②左鍵單擊“開(kāi)始搜索”按鈕

③選中搜索到的CPU

④左鍵單擊“下載”按鈕

這樣就完成了一次下載操作。

啟動(dòng)方法二

在桌面上找到如圖4的圖標，左鍵雙擊該按鈕。會(huì )自動(dòng)打開(kāi)如圖5的窗口，該窗口和圖2類(lèi)似，但有一點(diǎn)區別。此時(shí)PLCSIM的CPU處于沒(méi)有上電的狀態(tài)，需要接通電源。

圖4 PLCSIM圖標

圖5 未上電仿真界面

①左鍵單擊該圖標，即接通了PLCSIM的電源，之后，PLCSIM狀態(tài)即和圖2一致。之后正常下載PLC程序，參考圖3。

下載完成

下載完成后，仿真界面如圖6所示。

圖6 已下載仿真界面

正常監視程序和真實(shí)CPU基本一致。

說(shuō)明

1. 在PLCSIM 中只能建立2個(gè)實(shí)例，也就是說(shuō)最多同時(shí)支持仿真2個(gè)S7-1200或者1個(gè)S7-1200和1個(gè)S7-1500。

二、PLCSIM的精簡(jiǎn)視圖與項目視圖

圖6的界面，叫做精簡(jiǎn)視圖，此時(shí)，可以正常對PLC進(jìn)行仿真，啟動(dòng)停止，監視指示燈狀態(tài)。

如果需要使用一些高級功能，例如對I點(diǎn)進(jìn)行設置，序列功能，事件觸發(fā)，則需要轉至項目視圖，如圖7所示。

圖7 精簡(jiǎn)視圖與項目視圖

①在精簡(jiǎn)視圖左鍵點(diǎn)擊該按鈕即切換到項目視圖

②在項目視圖中左鍵點(diǎn)擊該新建按鈕，會(huì )在項目視圖中新建仿真文件，產(chǎn)生仿真視圖左邊的項目樹(shù)：SIM表格、序列、事件表等

③如果希望從項目視圖返回精簡(jiǎn)視圖，可以左鍵點(diǎn)擊該按鈕

說(shuō)明

1. 在PLCSIM V13SP1或者PLCSIM V13SP2中，必須切換到項目視圖，新建仿真文件，仿真功能才可以使用，PLCSIM V14以后，可以在精簡(jiǎn)視圖、項目視圖，新建或者不新建仿真文件，都可以使用仿真功能。

2. 如果項目視圖不新建仿真文件，則使用不了I點(diǎn)進(jìn)行設置，做序列，事件觸發(fā)等高級功能，但是可以使用掃描控制、設置仿真界面的語(yǔ)言、查詢(xún)PLCSIM的幫助文件等。

三、PLCSIM項目視圖的功能

設備視圖

如圖8所示，可以打開(kāi)PLCSIM項目視圖中的設備視圖，在這里可以直觀(guān)的對CPU主機架模塊以及PROFIBUS DP/PROFINET IO/AS-i的分布式IO給定DI和AI點(diǎn)，顯示DQ以及AQ結果。每次只能顯示一個(gè)模塊的所有IO。

圖8 PLCSIM的設備視圖

①左邊項目樹(shù)，展開(kāi)PLC，雙擊“設備組態(tài)” ，打開(kāi)右邊的設備視圖

②在這里選擇機架，默認是PLC主機架

③在這里選擇需要查看或修改的IO模塊

④在DI/AI給定設置值

⑤DQ/AQ顯示運算結果

SIM表格

如圖9所示，可以打開(kāi)PLCSIM項目視圖的SIM表格，在這里可以對PLC的全局變量進(jìn)行修改監視，與PLC的監控表不同的是，SIM表格不可以監視修改DTL、字符串等復雜數據類(lèi)型，但是可以對DI、AI進(jìn)行修改監視，并且還有一些和PLC監控表不同的地方，見(jiàn)下方說(shuō)明。

圖9 SIM表格

①展開(kāi)SIM表格，可以看到，點(diǎn)擊“添加新的SIM表格”，可以新建更多的SIM表格。

②PLCSIM V16以后支持的功能，點(diǎn)擊“瀏覽”，可以導入PLC的變量表及監控表。

③點(diǎn)擊“SIM 表格_x”可以在右邊工作區打開(kāi)指定的SIM表格。

④添加變量名稱(chēng)或絕對地址，注意不支持DTL、字符串等PLC監控表支持的數據類(lèi)型。

⑤可以修改變量顯示的數據格式。

⑥可以執行單個(gè)變量的修改，同時(shí)顯示每個(gè)變量的實(shí)際值。

⑦如果變量是Bool類(lèi)型，或者是非優(yōu)化的Byte類(lèi)型時(shí)，這里可以設置顯示變量中單個(gè)位的狀態(tài)。

⑧如果希望幾個(gè)變量同時(shí)修改，需要在需要同時(shí)修改的變量這里設置值，然后激活后面的“√”。

⑨在⑧處修改打鉤完畢后，點(diǎn)擊該按鈕可以同時(shí)修改。

⑩該SIM表格默認只能修改DI、AI的變量，如果需要修改其他變量需要點(diǎn)擊該按鈕。

?PLCSIM V15以后支持的功能，當選中的變量的顯示格式是布爾型、十六進(jìn)制、八進(jìn)制、DEC、DEC+/-、浮點(diǎn)數時(shí)，在這里會(huì )顯示該控制視圖。如果是布爾型，則是一個(gè)瞬動(dòng)按鈕；如果是十六進(jìn)制、八進(jìn)制、DEC、DEC+/-，則會(huì )是圖中所示的滑塊，取值范圍取決于數據類(lèi)型，例如Int類(lèi)型，選擇DEC+/-是從-32768~32767；如果是浮點(diǎn)數，則也會(huì )是圖中所示的滑塊，取值范圍為0.0~1.0。

序列

如圖10所示，可以打開(kāi)PLCSIM項目視圖的序列功能，對PLC全局變量根據時(shí)間序列進(jìn)行值的給定。

圖10 序列

①展開(kāi)序列，可以看到，點(diǎn)擊“添加新序列”，可以新建更多的序列。

②點(diǎn)擊“序列_x”可以在右邊工作區打開(kāi)指定的序列。

③添加變量名稱(chēng)或絕對地址。如果該變量為優(yōu)化塊變量，要求該變量必須使能"可從HMI/OPC UA訪(fǎng)問(wèn)"，并且不支持片段訪(fǎng)問(wèn)；如果該變量為絕對地址訪(fǎng)問(wèn)，則沒(méi)有上述要求。

④可以修改變量顯示的數據格式。

⑤可以設置將變量設為值，還是特殊的對DI點(diǎn)設置以脈沖輸入的設為頻率。

⑥設定的值或者頻率。

⑦設置時(shí)間的格式或單位，可以設置毫秒、秒、分鐘、hh:mm:ss.ms。

⑧設置該步的起始時(shí)間與結束時(shí)間，以圖中第2行為例，第2行這一步前的時(shí)間為該步的起始時(shí)間，1.5s，第3行這一步前的時(shí)間為該步的起始時(shí)間也是上一步的結束時(shí)間，3s，所以第2行這一步總的執行時(shí)間是3-1.5=1.5s。

⑨可以設置某步禁用或重新啟用。

⑩選中該步并點(diǎn)擊⑨處的禁用步，則為禁用狀態(tài)。

?點(diǎn)擊該按鈕可以使整個(gè)序列往復執行。

?往復執行的序列則顯示“重復序列”，否則顯示“停止序列”。

?啟動(dòng)序列、暫停序列、停止序列。

?當前正在執行的步。

?當前步的執行時(shí)間，括號內為第幾次的重復。

?可以設置步為立即啟動(dòng)或觸發(fā)條件，如圖11所示。

圖11 觸發(fā)變量

①設置觸發(fā)變量，支持的數據類(lèi)型包括位變量、位序列、整數、浮點(diǎn)數。只支持符號尋址的變量，并且必須使該變量使能"可從HMI/OPC UA訪(fǎng)問(wèn)"。

②設置觸發(fā)事件，位變量支持"=True"和"=False"，位序列和整數支持"=值"、"<>值"，浮點(diǎn)數支持">值"、"<值"。

③設置比較值。

④點(diǎn)擊確認按鈕。

⑤最終的觸發(fā)條件。

事件

PLCSIM V16增加新功能，事件激活測試?？梢酝ㄟ^(guò)模擬一個(gè)事件，測試程序中的診斷功能是否生效。如圖12所示，以機架故障為例。

圖12 事件設置

①展開(kāi)事件表，可以看到，點(diǎn)擊“添加新事件”，可以新建更多的事件。

②點(diǎn)擊“事件表_x”可以在右邊工作區打開(kāi)指定的事件。

③選擇需要模擬的事件，可以選擇拔出或插入模塊、機架或站故障、硬件中斷、診斷錯誤中斷。圖中選擇機架或站故障。

④根據不同的事件設置故障影響的設備的硬件標識符。圖中為IO_device_1~IODevice這個(gè)IO設備。

⑤設置事件是故障還是錯誤返回。

⑥選中需要激活的事件。

⑦激活該事件，激活后，如圖13所示，IO設備報故障，如果有診斷指令或者OB86中編寫(xiě)程序，可以讀取相關(guān)錯誤信息。

圖13 仿真結果

掃描控制

PLCSIM V16增加新功能，掃描控制?？梢栽O置運行若干掃描周期，或者運行多長(cháng)時(shí)間等功能。要求PLCSIM處于項目視圖，但不要求新建仿真文件，如圖14所示。

圖14 掃描控制

①在PLCSIM項目視圖最右邊點(diǎn)擊“在線(xiàn)工具”。

②在操作面板中，點(diǎn)擊“PAUSE”即暫停按鈕。

③在掃描控制中選擇模式，默認連續掃描，這時(shí)可以選擇運行啟動(dòng)OB后暫?；蛑付⊕呙璩掷m時(shí)間，如圖15、16所示。

對于運行啟動(dòng)OB后暫停，如果沒(méi)有啟動(dòng)OB，則重啟后暫停。如果需要取消掃描控制的功能，需要將掃描控制改為連續掃描，然后點(diǎn)擊操作面板的“RUN”即運行按鈕。

圖15 運行啟動(dòng)OB后暫停

圖16 指定掃描持續時(shí)間

仿真PLC與“真實(shí)” PLC之間的區別

1. I/O 設備支持

S7-PLCSIM 不支持專(zhuān)用 I/O 設備功能。僅提供 I/O 寄存器的過(guò)程映像和直接訪(fǎng)問(wèn)仿真。 例如，可以通過(guò)模擬量輸出范圍監視來(lái)查看此專(zhuān)用功能。在物理設備上，如果 STEP 7 程序將范圍外的值寫(xiě)入模擬量輸出寄存器，則模擬量模塊會(huì )返回診斷錯誤。S7-PLCSIM 中不會(huì )發(fā)生這種情況。

2. 診斷

S7-PLCSIM 不支持寫(xiě)入診斷緩沖區的所有錯誤消息。 例如，S7-PLCSIM 不仿真 CPU 中與故障電池相關(guān)的消息或 EPROM 錯誤。 但 S7-PLCSIM 可仿真大多數的 I/O 和程序錯誤。

3. 基于時(shí)間的性能

由于 S7-PLCSIM 軟件運行在裝有 Windows 操作系統的 PC 上，因此 S7-PLCSIM 中操作的掃描周期時(shí)間和確切時(shí)間不同于在物理硬件上執行的那些操作所需的時(shí)間。 這是因為 PC 的處理資源“競爭”產(chǎn)生了額外開(kāi)銷(xiāo)，具體開(kāi)銷(xiāo)取決于多種因素。

如果程序高度依賴(lài)于執行操作所需的時(shí)間，則需注意不應僅根據 S7-PLCSIM 仿真的時(shí)間結果來(lái)評估程序。

4. 受專(zhuān)有技術(shù)保護的塊

S7-PLCSIM 不支持受專(zhuān)有技術(shù)或密碼保護的塊。 在對 S7-PLCSIM 執行下載操作前，必須刪除保護。

5. 訪(fǎng)問(wèn)保護和復制保護

S7-PLCSIM 不會(huì )對訪(fǎng)問(wèn)保護或復制保護進(jìn)行仿真。

6. 仿真通信

S7-PLCSIM 支持仿真實(shí)例間的通信。實(shí)例可以是 S7-PLCSIM 仿真或 WinCC 運行系統仿真。

可以運行 S7-PLCSIM 的兩個(gè)實(shí)例，而且它們之間可相互通信。

可以運行 S7-PLCSIM V1x的一個(gè)實(shí)例和 S7-PLCSIM V5.4.6 或更高版本的一個(gè)實(shí)例，而且它們之間可相互通信。

仿真實(shí)例間的通信

所有仿真實(shí)例必須在同一 PC 上運行才能相互通信。每個(gè)實(shí)例的 IP 地址都不得重復。

S7-PLCSIM 支持 TCP/IP 連接。

對于 S7-1200 和 S7-1200F PLC，可使用 PUT/GET 和 TSEND/TRCV (T-block) 指令來(lái)仿真通信。

T-block 指令和 UDP

S7-PLCSIM 不能仿真組態(tài)為使用 UDP 協(xié)議的 T-block 連接。

T-block 指令和數據分段

S7-PLCSIM 執行 T-block 指令時(shí)數據分段為 1024 字節。實(shí)際 CPU 的數據分段為 8192 字節。

如果在單個(gè) TSEND 指令中發(fā)送的數據超過(guò) 1024 字節，并且在 adhoc 模式下通過(guò) TRCV 指令接收數據，則 TRCV 指令生成的新數據只有 1024 字節。此時(shí)，必須多次執行 TRCV 指令才能接收額外的字節。

T-block 指令和 數據緩沖

S7-PLCSIM 執行 T-block 指令時(shí)無(wú)需在接收 CPU 中緩沖數據。

不過(guò)在 S7-PLCSIM 中，只有仿真的接收 CPU 中的程序執行 TRCV 指令后，仿真的發(fā)送 CPU 才能完成 TSEND 指令。

但是，在 S7-PLCSIM 中執行 TSEND 指令時(shí)，只有接收 CPU 上的程序執行 TRCV 指令后，TSEND 指令才能完成。

每個(gè)仿真的 PLC 的 IP 地址都不得重復

如果每個(gè)仿真的 PLC 都具有相同的 IP 地址，則無(wú)法運行多個(gè)仿真。每個(gè)仿真的 PLC 的 IP 地址都不得重復。

在啟動(dòng)仿真之前，應確保 IP 地址在 STEP 7 中唯一。

7. 使 LED 閃爍

可在TIA PORTAL的“擴展的下載到設備”對話(huà)框中使 PLC 上的 LED 燈閃爍，但 S7-PLCSIM 無(wú)法仿真此功能。 但是通過(guò)事件仿真可以使ER燈閃爍。

8. 需要 SD 存儲卡的功能

S7-PLCSIM 不會(huì )仿真 SD 存儲卡。 因此，不能仿真需要存儲卡的 CPU 功能。 例如，數據記錄功能會(huì )將所有輸出都寫(xiě)入 SD 卡，這樣便無(wú)法仿真數據記錄功能。

9. 數據日志

S7-PLCSIM 不支持數據日志。

10. 配方

S7-PLCSIM 不支持使用配方。

11. Web 服務(wù)器

S7-PLCSIM 不支持 Web 服務(wù)器功能。

12. PROFIBUS

如果 STEP 7 項目中包含 PROFIBUS 元素，則 S7-PLCSIM 不會(huì )仿真 PROFIBUS 元素，但是項目中的其它部分會(huì )照常仿真。 啟動(dòng)仿真之前，您無(wú)需將 PROFIBUS 元素從項目中移除。只是必須注意，S7-PLCSIM 會(huì )忽略 PROFIBUS 元素。

13. F-CPU 仿真

要仿真 F-CPU，必須先在 STEP 7 項目中調整 F-參數 F-監視時(shí)間，然后再執行下載到 S7-PLCSIM。這是因為基于軟件的仿真和物理硬件間存在時(shí)間差。
要調整 F 監視時(shí)間，請按以下步驟操作：
1. 在 STEP 7 項目樹(shù)中，右鍵單擊 F-CPU 并選擇"屬性"(Properties)。
2. 在"屬性"(Properties) 對話(huà)框中，導航到"故障安全 > F 參數 > 集中式 F-I/O 的默認 F 監視時(shí)間"(Fail-Safe > F-parameter > Default F-monitoring time for central F-I/O)。
3. 將 F 監視時(shí)間從默認值 150 ms 調整為更高值。
4. 單擊"確定"(OK)。 可能需要重復該步驟，直至找到可使 F-CPU 仿真無(wú)錯運行的 F 監視值。

14. 指令支持

S7-PLCSIM 支持仿真的 S7-1200 和 S7-1200F 的大多數指令，就像物理 PLC 一樣?？梢韵螺d成功編譯到虛擬 PLC 中的所有程序。但是，某些指令會(huì )調用僅受部分支持的
SFC（系統函數）或 SFB（系統函數塊），并且仿真可能無(wú)法按預期工作。 對于具有部分受支持指令的程序，S7-PLCSIM 將驗證輸入參數并返回有效輸出，但不一定返回帶有物理 I/O 的實(shí)際 PLC 將返回的信息。例如，S7-PLCSIM 不支持 SIMATIC SD 存儲卡，因此在執行仿真時(shí)，用于將數據保存到存儲卡中的程序指令實(shí)際上不會(huì )保存任何數據。