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西門子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(duì)象支持

PLCSIM 目前不支持S7-1200任何工藝對(duì)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(tǒng)函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)塊），支持方式與物理 PLC 相同。S7-PLCSIM 將不支持的塊視為非運(yùn)行狀態(tài)。

某些指令受部分支持。對(duì)于這些 SFC 和 SFB，S7-PLCSIM 將驗(yàn)證輸入?yún)?shù)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

專有技術(shù)保護(hù)塊、配方、數(shù)據(jù)日志、Trace、裝載存儲(chǔ)器的讀寫、時(shí)間錯(cuò)誤中斷（OB80）、診斷指令、存儲(chǔ)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(cuò)誤中斷（OB82）、拔出或插入模塊中斷（OB83）、機(jī)架或站故障中斷（OB86）從PLCSIM V16開始支持。

S7-1200 PLCSIM 使用入門

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(zhí)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 下載頁面

①PG/PC接口：默認(rèn)選擇PLCSIM，此時(shí)無法連接真實(shí)CPU

②左鍵單擊“開始搜索”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(biāo)，左鍵雙擊該按鈕。會(huì)自動(dòng)打開如圖5的窗口，該窗口和圖2類似，但有一點(diǎn)區(qū)別。此時(shí)PLCSIM的CPU處于沒有上電的狀態(tài)，需要接通電源。

圖4 PLCSIM圖標(biāo)

圖5 未上電仿真界面

①左鍵單擊該圖標(biāo)，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(jiān)視程序和真實(shí)CPU基本一致。

說明

1. 在PLCSIM 中只能建立2個(gè)實(shí)例，也就是說最多同時(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(xiàng)目視圖

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

如果需要使用一些高級(jí)功能，例如對(duì)I點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，序列功能，事件觸發(fā)，則需要轉(zhuǎn)至項(xiàng)目視圖，如圖7所示。

圖7 精簡(jiǎn)視圖與項(xiàng)目視圖

①在精簡(jiǎn)視圖左鍵點(diǎn)擊該按鈕即切換到項(xiàng)目視圖

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

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

說明

1. 在PLCSIM V13SP1或者PLCSIM V13SP2中，必須切換到項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)目視圖不新建仿真文件，則使用不了I點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置，做序列，事件觸發(fā)等高級(jí)功能，但是可以使用掃描控制、設(shè)置仿真界面的語言、查詢PLCSIM的幫助文件等。

三、PLCSIM項(xiàng)目視圖的功能

設(shè)備視圖

如圖8所示，可以打開PLCSIM項(xiàng)目視圖中的設(shè)備視圖，在這里可以直觀的對(duì)CPU主機(jī)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(jié)果。每次只能顯示一個(gè)模塊的所有IO。

圖8 PLCSIM的設(shè)備視圖

①左邊項(xiàng)目樹，展開PLC，雙擊“設(shè)備組態(tài)” ，打開右邊的設(shè)備視圖

②在這里選擇機(jī)架，默認(rèn)是PLC主機(jī)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(shè)置值

⑤DQ/AQ顯示運(yùn)算結(jié)果

SIM表格

如圖9所示，可以打開PLCSIM項(xiàng)目視圖的SIM表格，在這里可以對(duì)PLC的全局變量進(jìn)行修改監(jiān)視，與PLC的監(jiān)控表不同的是，SIM表格不可以監(jiān)視修改DTL、字符串等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，但是可以對(duì)DI、AI進(jìn)行修改監(jiān)視，并且還有一些和PLC監(jiān)控表不同的地方，見下方說明。

圖9 SIM表格

①展開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(dǎo)入PLC的變量表及監(jiān)控表。

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

④添加變量名稱或絕對(duì)地址，注意不支持DTL、字符串等PLC監(jiān)控表支持的數(shù)據(jù)類型。

⑤可以修改變量顯示的數(shù)據(jù)格式。

⑥可以執(zhí)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類型，或者是非優(yōu)化的Byte類型時(shí)，這里可以設(shè)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(shè)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(rèn)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(dāng)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(shù)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(shù)據(jù)類型，例如Int類型，選擇DEC+/-是從-32768~32767；如果是浮點(diǎn)數(shù)，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PLCSIM項(xiàng)目視圖的序列功能，對(duì)PLC全局變量根據(jù)時(shí)間序列進(jìn)行值的給定。

圖10 序列

①展開序列，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(qū)打開指定的序列。

③添加變量名稱或絕對(duì)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訪問"，并且不支持片段訪問；如果該變量為絕對(duì)地址訪問，則沒有上述要求。

④可以修改變量顯示的數(shù)據(jù)格式。

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

⑥設(shè)定的值或者頻率。

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

⑧設(shè)置該步的起始時(shí)間與結(jié)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(jié)束時(shí)間，3s，所以第2行這一步總的執(zhí)行時(shí)間是3-1.5=1.5s。

⑨可以設(shè)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(fù)執(zhí)行。

?往復(fù)執(zhí)行的序列則顯示“重復(fù)序列”，否則顯示“停止序列”。

?啟動(dòng)序列、暫停序列、停止序列。

?當(dāng)前正在執(zhí)行的步。

?當(dāng)前步的執(zhí)行時(shí)間，括號(hào)內(nèi)為第幾次的重復(fù)。

?可以設(shè)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(shè)置觸發(fā)變量，支持的數(shù)據(jù)類型包括位變量、位序列、整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)。只支持符號(hào)尋址的變量，并且必須使該變量使能"可從HMI/OPC UA訪問"。

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

③設(shè)置比較值。

④點(diǎn)擊確認(rèn)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(cè)試。可以通過模擬一個(gè)事件，測(cè)試程序中的診斷功能是否生效。如圖12所示，以機(jī)架故障為例。

圖12 事件設(shè)置

①展開事件表，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(qū)打開指定的事件。

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

④根據(jù)不同的事件設(shè)置故障影響的設(shè)備的硬件標(biāo)識(shí)符。圖中為IO_device_1~IODevice這個(gè)IO設(shè)備。

⑤設(shè)置事件是故障還是錯(cuò)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(shè)備報(bào)故障，如果有診斷指令或者OB86中編寫程序，可以讀取相關(guān)錯(cuò)誤信息。

圖13 仿真結(jié)果

掃描控制

PLCSIM V16增加新功能，掃描控制?？梢栽O(shè)置運(yùn)行若干掃描周期，或者運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間等功能。要求PLCSIM處于項(xiàng)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(xiàng)目視圖最右邊點(diǎn)擊“在線工具”。

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(rèn)連續(xù)掃描，這時(shí)可以選擇運(yùn)行啟動(dòng)OB后暫停或指定掃描持續(xù)時(shí)間，如圖15、16所示。

對(duì)于運(yùn)行啟動(dòng)OB后暫停，如果沒有啟動(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(xù)掃描，然后點(diǎn)擊操作面板的“RUN”即運(yùn)行按鈕。

圖15 運(yùn)行啟動(dòng)OB后暫停

圖16 指定掃描持續(xù)時(shí)間

仿真PLC與“真實(shí)” PLC之間的區(qū)別

1. I/O 設(shè)備支持

S7-PLCSIM 不支持專用 I/O 設(shè)備功能。僅提供 I/O 寄存器的過程映像和直接訪問仿真。 例如，可以通過模擬量輸出范圍監(jiān)視來查看此專用功能。在物理設(shè)備上，如果 STEP 7 程序?qū)⒎秶獾闹祵懭肽M量輸出寄存器，則模擬量模塊會(huì)返回診斷錯(cuò)誤。S7-PLCSIM 中不會(huì)發(fā)生這種情況。

2. 診斷

S7-PLCSIM 不支持寫入診斷緩沖區(qū)的所有錯(cuò)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(cuò)誤。 但 S7-PLCSIM 可仿真大多數(shù)的 I/O 和程序錯(cuò)誤。

3. 基于時(shí)間的性能

由于 S7-PLCSIM 軟件運(yùn)行在裝有 Windows 操作系統(tǒng)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(zhí)行的那些操作所需的時(shí)間。 這是因?yàn)?PC 的處理資源“競(jìng)爭(zhēng)”產(chǎn)生了額外開銷，具體開銷取決于多種因素。

如果程序高度依賴于執(zhí)行操作所需的時(shí)間，則需注意不應(yīng)僅根據(jù) S7-PLCSIM 仿真的時(shí)間結(jié)果來評(píng)估程序。

4. 受專有技術(shù)保護(hù)的塊

S7-PLCSIM 不支持受專有技術(shù)或密碼保護(hù)的塊。 在對(duì) S7-PLCSIM 執(zhí)行下載操作前，必須刪除保護(hù)。

5. 訪問保護(hù)和復(fù)制保護(hù)

S7-PLCSIM 不會(huì)對(duì)訪問保護(hù)或復(fù)制保護(hù)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(yùn)行系統(tǒng)仿真。

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

可以運(yùn)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(yùn)行才能相互通信。每個(gè)實(shí)例的 IP 地址都不得重復(fù)。

S7-PLCSIM 支持 TCP/IP 連接。

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

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(shù)據(jù)分段

S7-PLCSIM 執(zhí)行 T-block 指令時(shí)數(shù)據(jù)分段為 1024 字節(jié)。實(shí)際 CPU 的數(shù)據(jù)分段為 8192 字節(jié)。

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

T-block 指令和 數(shù)據(jù)緩沖

S7-PLCSIM 執(zhí)行 T-block 指令時(shí)無需在接收 CPU 中緩沖數(shù)據(jù)。

不過在 S7-PLCSIM 中，只有仿真的接收 CPU 中的程序執(zhí)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(zhí)行 TSEND 指令時(shí)，只有接收 CPU 上的程序執(zhí)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(fù)

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

在啟動(dòng)仿真之前，應(yīng)確保 IP 地址在 STEP 7 中唯一。

7. 使 LED 閃爍

可在TIA PORTAL的“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”對(duì)話框中使 PLC 上的 LED 燈閃爍，但 S7-PLCSIM 無法仿真此功能。 但是通過事件仿真可以使ER燈閃爍。

8. 需要 SD 存儲(chǔ)卡的功能

S7-PLCSIM 不會(huì)仿真 SD 存儲(chǔ)卡。 因此，不能仿真需要存儲(chǔ)卡的 CPU 功能。 例如，數(shù)據(jù)記錄功能會(huì)將所有輸出都寫入 SD 卡，這樣便無法仿真數(shù)據(jù)記錄功能。

9. 數(shù)據(jù)日志

S7-PLCSIM 不支持?jǐn)?shù)據(jù)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(xiàng)目中包含 PROFIBUS 元素，則 S7-PLCSIM 不會(huì)仿真 PROFIBUS 元素，但是項(xiàng)目中的其它部分會(huì)照常仿真。 啟動(dòng)仿真之前，您無需將 PROFIBUS 元素從項(xiàng)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(xiàng)目中調(diào)整 F-參數(shù) F-監(jiān)視時(shí)間，然后再執(zhí)行下載到 S7-PLCSIM。這是因?yàn)榛谲浖姆抡婧臀锢碛布g存在時(shí)間差。
要調(diào)整 F 監(jiān)視時(shí)間，請(qǐng)按以下步驟操作：
1. 在 STEP 7 項(xiàng)目樹中，右鍵單擊 F-CPU 并選擇"屬性"(Properties)。
2. 在"屬性"(Properties) 對(duì)話框中，導(dǎo)航到"故障安全 > F 參數(shù) > 集中式 F-I/O 的默認(rèn) F 監(jiān)視時(shí)間"(Fail-Safe > F-parameter > Default F-monitoring time for central F-I/O)。
3. 將 F 監(jiān)視時(shí)間從默認(rèn)值 150 ms 調(diào)整為更高值。
4. 單擊"確定"(OK)。 可能需要重復(fù)該步驟，直至找到可使 F-CPU 仿真無錯(cuò)運(yùn)行的 F 監(jiān)視值。

14. 指令支持

S7-PLCSIM 支持仿真的 S7-1200 和 S7-1200F 的大多數(shù)指令，就像物理 PLC 一樣。可以下載成功編譯到虛擬 PLC 中的所有程序。但是，某些指令會(huì)調(diào)用僅受部分支持的
SFC（系統(tǒng)函數(shù)）或 SFB（系統(tǒng)函數(shù)塊），并且仿真可能無法按預(yù)期工作。 對(duì)于具有部分受支持指令的程序，S7-PLCSIM 將驗(yàn)證輸入?yún)?shù)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(chǔ)卡，因此在執(zhí)行仿真時(shí)，用于將數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)卡中的程序指令實(shí)際上不會(huì)保存任何數(shù)據(jù)。