S7-1500
实验一 S7-1500硬件组态、上传、下载
1）实验内容
①了解S7-1500自动化系统的硬件知识，对其硬件结构、安装、接线等知识有直观了解；
②安装TIA Portal工程平台，熟悉TIA Portal下STEP 7的基本操作；
③在STEP 7（TIA Portal）中对S7-1500进行硬件组态，并实现从PG/PC对PLC进行下载和上传；
④了解S7-1500自动化系统中硬件检测功能的原理及使用；
⑤对比“在线/将设备作为新站上传（硬件和软件）”与“插入非指定的CPU”上载后的区别；
⑥在TIA Portal 中开启PLCSIM V13，将项目下载到PLCSIM V13中。
2）实验流程
①安装TIA Portal，并熟悉TIA Portal的界面和基本操作
先明确TIA（Totally Integrated Automation全集成自动化）的概念，TIA Portal只是平台，在该平台上运行STEP7和WINCC等软件。可在Start->Installed software中查看已安装软件信息，可扩展查看详细信息以及检查更新。TIA Portal做好软件定期的更新，可解决TIA Portal中的BUG并完善 TIA Portal功能。
参照S7 1500手册中的接线部分来将PM、CPU、DI、DO、AI和AO模块的接线与安装，这其中的安装导轨（尺寸区别与S7 300，且一侧可作为普通导轨用），需注意背板总线连接器和前连接器和屏蔽夹的安装和使用。
②新建项目
启动 TIA Portal V13，Portal提供了Portal view和Project view，在Portal view下可便捷的完成系统框架的搭建，而在Project view可进行项目详细的设置。创建一个新的项目，设置好项目名称、存储路径、作者和注释等信息，单击创建即完成一个项目的新建。新建项目如下图所示。
图1-新建项目
项目创建后切换至项目视图，如下图所示。
图2-项目视图
③硬件检测
项目新建后，需先完成硬件组态，硬件组态可手动按照现有的硬件配置逐一在TIA Portal中选择，也可以使用检测功能来自动完成硬件组态。选择添加新设备，在弹出的对话框中选择未指定的CPU 1500，可为其分配名称，需要特别注意的是版本的选择，在Portal中对硬件版本的要求较为严格，如果版本不匹配会出错。
添加新设备，选择未指定的CPU 1500，如下图所示。
图3-插入CPU
硬件检测界面如下图所示。
图4-硬件检测
点击获取后在弹出的device view界面中，单击检测，弹出选择PG/PC接口的窗口，选择PN/IE类型，根据是PC的网卡类型选择相应的选项，单击开始搜索，注意Online status information的消息提示，搜索完后，显示出检索出的可用设备，可查看device name、device type、IP address和MAC address信息。单击检测，可完成硬件检测。
设置PG/PC接口如下图所示。
图5-设置PG/PC接口
检测结果如下图所示。
图6-检测结果
最终硬件上载成功。
下载
在程序块中的Mian(OB1)中使用LAD编写启保停程序，选中整个站点，先单击编译，编译后注意在巡视窗口中compile栏中编译结果提示，警告可忽略，但是错误必须改正后才能下载。
编译通过后，单击下载，弹出选择PG/PC接口的窗口，配置相应选项，单击开始搜索，选中搜索出的CPU并单击下载，在弹出的对话框中选择在不同步的情况下继续，单击下载，等待下载完成后，勾选全部启动，单击完成，即完成S7 1500的下载。
在OB1编程编译如下图所示。
图7-编译下载
下载前选择PG/PC接口（如果已设置过就不需要），选择好CPU即可。
下载时的提示，选择在不同步的情况下继续，如下图所示。
图8-在不同步的情况下继续
单击下载，执行下载，如下图所示。
图9-执行下载
下载完成后，勾选全部启动来完成下载。如下图所示。
图10-完成下载
在线和监视
下载完成后，使CPU变为在线状态，单击OB1中的监视，可实时监视和修改变量值。如下图所示。
图11-在线监视
在线访问
当检索出的CPU的IP 地址出现红色背景时，表明IP地址有冲突，可通过在线访问功能，双击相应网卡下的更新可访问的设备，选中CPU下的在线与诊断，在功能中给CPU分配IP和分配名称。如下图所示。
图12-在线访问
上传
使CPU在线后，选中CPU，单击菜单栏中的从设备上传（软件），在弹出的对话框中勾选继续，单击从设备上传，上传成功后，在Portal右下角会提示从设备上传已完成。软件上传的前提是硬件组态已配置好，并且使CPU处于在线状态。
上传，勾选继续，单击从设备上传，如图所示：
图13-上传
上传完成后，如下图所示。
图14-上传成功实例
④在线/将设备作为新站上传（硬件和软件）
与选中未指定不同之处为：
图15-上传方式不同之处
出现连接界面：
图16-连接界面
最终上传成功，与前一种方法一致。
⑤下载到PLCSIM V13
在OB1中编写完启保停程序后，单击启动仿真，待PLCSIM V13启动后，自动创建一个新的PLCSIM项目，选中CPU站点，单击编译，编译通过后，单击下载，会弹出设置PG/PC接口的窗口，选择PG/PC接口为PLCSIM S7 1200/S7 1500，单击开始搜索，选择检索出的CPU，单击下载，在弹出的后续对话框中选择相应项，完成下载到PLCSIM V13。如下图所示。
图17-下载到PLCSIM V13
最终仿真监控：
图18-仿真监控
注意：如果遇到块不一致的问题，手动编译如下：
图19-手动编译方法
实验二S7-1500的固件升级
1）实验内容
①掌握S7-1500的固件升级方法；
②把CPU固件升级到最新版本。
2）实验流程
升级固件
图20-全球技术资源库搜索
选取软件下载
图21-选取软件下载
建议选择英文，版本更多：
图22-英文版界面选择
图23-英文版界面
下载后解压拷贝出来，如图所示：
图24-升级包示意图
查看原版本号：
图25-查看原版本号
选中固件升级包如下：
图26-选择固件升级包
更新过程中：
图27-更新过程
升级成功：
图28-升级成功
查看升级成功：
图29-升级结果查看
面板也可以固件升级，如图所示：
图30-面板查看方式
实验三：在TIA Portal中的PLC程序设计
1）实验内容：
①了解在TIA Portal中程序编辑器的基本使用知识；
②了解优化的块的基础知识；
③通过简单程序设计进一步熟悉程序编辑器的使用；
④将程序下载到PLCSIM V13中执行；
⑤PLC变量表、监控表及强制表的使用。
2）实验流程
在变量表中建立变量如图所示：
图31-建立变量
编写程序如下：
图32-简单编程
下载到PLCSIM V13中执行，监控如图：
图33-监控程序
在仿真软件中仿真如图所示：
图34-仿真变量
修改变量方式如图所示：
其一位修改：
图35-位修改
其二一致修改：
图36-一致修改
变量表、监控表和强制表
在项目树中的监控与强制表中，双击添加新监控表，生成名为监控表_1的新的监控表，在表中可手动输入需监控的变量地址或符号名，也可从变量表中直接拖拽到监控表中。监控变量添加后，单击全部监视，标题栏变为橙色背景，可查看其监视值，也可以选中某变量，右键来修改其值。
在Force table中输入需要强制变量的地址和强制值，在线后，选中某变量单击右键的强制—>全部强制来实现强制，通过停止强制来终止强制。
在PLC变量中双击添加新变量表，生成名为变量表_1的新的变量表，可在其中定义变量的名称和地址。
变量表如图所示：
图37-变量表
监控表如下图所示。
图38-监控表
强制表如下图所示。
图39-强制表
监控表修改IQ区方法：
图40-修改IQ区
通过优化块访问
将在块的可用存储区域中自动排列已声明的数据元素，从而提高存储空间的使用率。 并根据所使用的 CPU 对数据进行结构化和保存。 系统将对存储空间进行处理。 数据元素在声明中仅分配了一个符号名称，对块中的变量可以按照符号名称进行寻址。 这样可提高 CPU 的性能。 例如，从 HMI 中进行数据访问时不再出错。
图41-区别表
优化修改方式如图所示：
图42-优化修改方式
实验四S7-1500的Trace功能
1）实验内容：
掌握在TIA Portal中配置Trace文件的基本方法；
掌握从TIA 导出，以及导入Trace文件到TIA的操作；
掌握安装Trace文件到PLC，以及激活Trace的基本方法；
掌握Trace的测量结果保存到离线项目的基本方法；
掌握Trace的测量结果导出和导入的基本方法；
了解Trace的预触发的使用方法。
2）实验流程
先离线设置一个时钟信号，激活时钟存储器位如图所示：
图43-激活时钟存储器位
添加Traces
在Traces—>添加新Trace双击新生成的Trace，首先为其做配置，输入需追踪的地址和所需的颜色，也可在记录条件中设置采样和触发器，需要注意的是触发模式的选择，可为立即触发和变量触发（需设置触发变量、事件和预触发参数）。
Trace的配置中信号设置如下图所示。
图44-信号设置
Trace的配置中记录条件设置如下图所示。
图45-记录条件设置
单击在设备上安装轨迹，选择是来启用该轨迹，并激活。如下图所示。
46-激活
可单击导出轨迹配置，将轨迹配置的参数导出到指定路径下，轨迹配置的格式为（.ttcfgx），可在Traces上右键来导入轨迹配置。导出轨迹配置如下图所示。
图47-导出轨迹配置
导入轨迹配置如下图所示。
图48-导入轨迹配置
单击添加到轨迹测量，会在Traces下显示出测量一项，在其子项中可查看到该轨迹记录，单击导出测量，可将测量结果导出到指定路径，格式为轨迹测量（.ttrecx），可在测量上右键选择导入轨迹来将该文件导入。
添加到轨迹测量如下图所示。
图49-添加到轨迹测量
添加后出现的测量项如下图所示。
图50-测量项
导出轨迹测量如下图所示。
图51-导出轨迹测量
导入测量结果轨迹如图所示：
图52-导入测量结果轨迹
S7-1500的Trace预触发
图53-Trace预触发
重点难点
1）S7-1500的固件升级
2）PLC变量表、监控表及强制表的使用以及优化块的区分。
3）S7-1500的Trace功能
4. 心得与体会
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安装Portal V13过程中会出现失败的原因主要在于2个方面：一是所安装的windows系统与软件冲突，二是用户安装的一些国内软件（360杀毒、驱动精灵等）与软件冲突。所以安装STEP的系统软件最好是64位的英文版windows 7系统，并且在安装STEP7之前应该将有可能导致冲突的软件全部卸载干净，重启计算机，再进行安装。如果软件安装仍然冲突，有可能需要重新安装windows系统，并且安装好相应的系统补丁。当提示需要重启时是删除注册表中的HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager下的PendingFileRemameOperationgs。
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固件升级包可在网上下载，最好不要向下降级，同时组态时一定注意可以组态更低版本的不能组态更高版本的。
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修改IQ区除了使用强制修改方式以外还可以在监控表中选用触发器永久修改方式来实现。
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熟练运用在Portal中类似excel的拖拽和下拉操作。同时对于其符号地址寻址非常方便，且可以直接用绝对地址，其自动附一个符号名。
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在编程过程中，F1帮助能够很好地解决一些问题，要习惯多查阅F1以及手册。
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优化块是将在块的可用存储区域中自动排列已声明的数据元素，从而提高存储空间的使用率。 并根据所使用的 CPU 对数据进行结构化和保存。 系统将对存储空间进行处理。 数据元素在声明中仅分配了一个符号名称，对块中的变量可以按照符号名称进行寻址。 这样可提高 CPU 的性能。
敬请期待下一篇调试篇~
作者简介
谭俊豪：重庆大学机械工程学院学士，西门子中国公司培训生
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