S7-1200 PLC仿真功能

S7-1200 PLCSIM V18 以下版本

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：

PLCSIM V13 SP1 及以上

此文檔為 PLCSIM V18 以下版本，V18 以上版本參見(jiàn)鏈接。

S7-1200 PLCSIM 支持范圍

一、 工藝對(duì)象支持

PLCSIM 不支持 S7-1200 任何工藝對(duì)象的仿真。

二、 指令支持

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。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，PLCSIM 將驗(yàn)證輸入參數(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

PLCSIM 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（支持程序連接，不支持組態(tài)連接）

S7-1200 集成 PN 口和 S7-1200/1500 的 ISO ON TCP 通信（支持程序連接，不支持組態(tài)連接）

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(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）、存儲(chǔ)卡功能 PLCSIM 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 通過(guò)事件功能開(kāi)始支持。

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(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。

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(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

下載完成后如果沒(méi)有錯(cuò)誤，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)仿真 S7-1200 與 S7-1500 共 2 個(gè)。

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(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。

三、PLCSIM 項(xiàng)目視圖的功能

設(shè)備視圖

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(guān)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。

注：該功能在 PLCSIM V17 取消。

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

⑤ DQ/AQ 顯示運(yùn)算結(jié)果

SIM 表格

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。

② PLCSIM 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。

序列

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(fǎng)問(wèn)"，并且不支持片段訪(fǎng)問(wèn)；如果該變量為絕對(duì)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(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、hhss.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(fǎng)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。

事件

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

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(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(rèn)連續(xù)掃描，這時(shí)可以選擇運(yùn)行啟動(dòng) OB 后暫?；蛑付⊕呙璩掷m(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

仿真 PLC與“真實(shí)” PLC之間的區(qū)別

1. I/O 設(shè)備支持

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(fǎng)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。PLCSIM 中不會(huì)發(fā)生這種情況。

2. 診斷

PLCSIM 不支持寫(xiě)入診斷緩沖區(qū)的所有錯(cuò)誤消息。例如，PLCSIM 不仿真 CPU 中與故障電池相關(guān)的消息或 EPROM 錯(cuò)誤。但 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 PLCSIM 軟件運(yùn)行在裝有 Windows 操作系統(tǒng)的 PC 上，因此 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) PLCSIM 仿真的時(shí)間結(jié)果來(lái)評(píng)估程序。

4. 受專(zhuān)有技術(shù)保護(hù)的塊

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

5. 訪(fǎng)問(wèn)保護(hù)和復(fù)制保護(hù)

PLCSIM 不會(huì)對(duì)訪(fǎng)問(wèn)保護(hù)或復(fù)制保護(hù)進(jìn)行仿真。

6. 仿真通信

PLCSIM 支持仿真實(shí)例間的通信。實(shí)例可以是 PLCSIM 仿真或 WinCC 運(yùn)行系統(tǒng)仿真。

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

可以運(yùn)行 PLCSIM V1x的一個(gè)實(shí)例和 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)。

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

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

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

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 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 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。

7. 使 LED 閃爍

可在 TIA PORTAL 的“擴(kuò)展的下載到設(shè)備”對(duì)話(huà)框中使 PLC 上的 LED 燈閃爍，但 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(chǔ)卡的功能

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。

9. 數(shù)據(jù)日志

PLCSIM 不支持?jǐn)?shù)據(jù)日志。

10. 配方

PLCSIM 不支持使用配方。

11. Web 服務(wù)器

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 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，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 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(huà)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)?？赡苄枰貜?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。

14. 指令支持

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，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，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)。

審核編輯：劉清