西門(mén)子S7-1200 PLCSIM仿真
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
PLCSIM 目前不支持S7-1200任何工藝對(duì)象的仿真。
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。
S7-PLCSIM 截止V16 只支持 S7-1200(F)C 的如下通信協(xié)議：
專(zhuān)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(xiě)、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(kāi)始支持。
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(yè)面
①PG/PC接口：默認(rèn)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。
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(kāi)如圖5的窗口，該窗口和圖2類(lèi)似，但有一點(diǎn)區(qū)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(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(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。
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(shù)：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(shuō)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(yǔ)言、查詢(xún)PLCSIM的幫助文件等。
如圖8所示，可以打開(kāi)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(shù)，展開(kāi)PLC，雙擊“設(shè)備組態(tài)” ，打開(kāi)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
如圖9所示，可以打開(kāi)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(lèi)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(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(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(kāi)指定的SIM表格。
④添加變量名稱(chēng)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(lèi)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(lèi)型，或者是非優(yōu)化的Byte類(lèi)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(lèi)型，例如Int類(lèi)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。
如圖10所示，可以打開(kāi)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(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(qū)打開(kāi)指定的序列。
③添加變量名稱(chēng)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(wèn)"，并且不支持片段訪問(wèn)；如果該變量為絕對(duì)地址訪問(wèn)，則沒(méi)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(lèi)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(wèn)"。
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。
PLCSIM V16增加新功能，事件激活測(cè)試?？梢酝ㄟ^(guò)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(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(qū)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(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(xiě)程序，可以讀取相關(guān)錯(cuò)誤信息。
圖13 仿真結(jié)果
PLCSIM V16增加新功能，掃描控制。可以設(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(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(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
S7-PLCSIM 不支持專(zhuān)用 I/O 設(shè)備功能。僅提供 I/O 寄存器的過(guò)程映像和直接訪問(wèn)仿真。 例如，可以通過(guò)模擬量輸出范圍監(jiān)視來(lái)查看此專(zhuān)用功能。在物理設(shè)備上，如果 STEP 7 程序?qū)⒎秶獾闹祵?xiě)入模擬量輸出寄存器，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。
S7-PLCSIM 不支持寫(xiě)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。
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(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(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(lái)評(píng)估程序。
S7-PLCSIM 不支持受專(zhuān)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)。
S7-PLCSIM 不會(huì)對(duì)訪問(wèn)保護(hù)或復(fù)制保護(hù)進(jìn)行仿真。
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(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(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(guò) 1024 字節(jié)，并且在 adhoc 模式下通過(guò) 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(wú)需在接收 CPU 中緩沖數(shù)據(jù)。
不過(guò)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(wú)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。
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(wú)法仿真此功能。 但是通過(guò)事件仿真可以使ER燈閃爍。
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(xiě)入 SD 卡，這樣便無(wú)法仿真數(shù)據(jù)記錄功能。
S7-PLCSIM 不支持?jǐn)?shù)據(jù)日志。
S7-PLCSIM 不支持使用配方。
S7-PLCSIM 不支持 Web 服務(wù)器功能。
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(wú)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。
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(shù)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(wú)錯(cuò)運(yùn)行的 F 監(jiān)視值。
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?？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(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(wú)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)。
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