1、、引言PLC 的用户程序设计好后，要用实际的 PLC 硬件来调试。但以下情况则需要对程序进行仿真调试：控制设备不在本地，设计者需对程序进行修改和调试；程序设计好后，PLC 硬件尚未购回；在实际系统中进行某些调试有一定风险。为了解决这些问题，一些 PLC 生产厂家提供了可代替 PLC 硬件调试的仿真软件，本文主要介绍西门子公司的 S7一 PLCSIM 仿真软件。二、S7-PLCSIM 概述1、S7-PLCSIM 的主要功能（1）仿真软件还可模拟对位存储器、外围输入变量区和外围输出变量区的操作，以及对存储在数据块中的数据（如 DBl.DBX0.0或 DBl.DBW0等）的读写。（2）可实现定时器和
2、计数器的监视和修改，通过程序使定时器自动运行或手动复位。（3）可对 S7-300和 S7-400 PLC 的用户程序进行离线仿真与调试，可访问模拟PLC 的 I/O 存储器、累加器和寄存器。通过在仿真运行窗口中改变输入变量的 ON/OFF状态来控制程序的运行，并观察有关输出变量的状态来监视程序运行的结果。（4）可在仿真 PLC 中使用中断组织块测试程序的特性，并记录一系列操作事件及回放记录，从而自动测试程序。2、S7-PLCSIM 的主要组成部分（1）仿真 PLCS7-PLCSIM 用仿真 PLC 来模拟实际 PLC 的运行，用户可通过视图对象来调试程序。它提供的多种视图对象可实现对仿真 PL
3、C 内的各种变量、计数器和定时器的监视与修改。（2）视图对象CPU 视图对象开始新仿真时，将自动出现 CPU 视图对象，用户可用单选框来选择运行、停止和暂停工作方式；MRES 按钮用来复位存储器、删除块和删除仿真 PLC 中的硬件设置。LED 指示灯“SF 表示软硬件错误；“RUN”与“ STOP”表示运行与停止状态；“DP”（分布式外设或远程 I/O）指示 PLC 与分布式外设或远程 I/O 的通信状态；“DC”（直流电源）指示电源的通断情况。插入视图对象输入变量（I） 、输出变量（Q）和位存储器（M）视图对象分别用于访问和监视相应的数据区，可以以位、二进制、十进制、十六进制、字符及字符串的
4、形式访问。Q 用于显示程序执行时输出的结果，一般不对其进行设置操作。定时器和计数器视图对象用于修改定时器（T）和计数器（C）的实际值，并监视其运行。数据块寄存器视图对象用于监视块寄存器 DB1和 DB2的内容。此外还有通用变量、垂直位变量、累加器和状态字及堆栈视图对象，具体使用方法可查阅用户手册。LAY 文档和 PLC 文档LAY 文档用于保存仿真时各视图对象的信息；PLC 文档用于保存上次仿真运行时设置的数据和动作等，包括程序、硬件组态、CPU 工作方式的选择、周期运行模式（单周期或连续运行模式）的选择、I/O 状态、定时器的值、符号地址、电源的通/断情况等。二、S7-PLCSIM 应用实例
5、1、S7-PLCSIM 模拟发动机控制程序的调试以发动机控制程序的调试为例，介绍 S7-PLCSIM 的仿真功能。控制程序实现下述功能：按下开机按钮 I1.0，发动机 Q5.0和冷却风扇 Q5.1开始运行；同时存放在 MW2中的发动机的转速与程序中预置的转速（本例中为1500r/min）进行比较，超速时发出报警信号 Q5.2；按下停机按钮 I1.1，发动机停止运行，冷却风扇被定时器 Tl 延迟 10s 后停止运行。使用 S7-PLCSIM 仿真软件调试程序的步骤如下：（1）在 STEP 7编程软件中生成的项目的主程序 OBl 中编写如图 l 的程序。（2）点击 STEP 7中 SIMATIC
6、管理器工具栏中的 Simulation on/off 图标，打开S7-PLC S7一 PLCSIM 窗口。（3）在 S7一 PLCSIM 窗口中新建 PLC 文档；用菜单命令 PLCPower ON 接通仿真 PLC 的电源；将仿真 PLC 的 CPU 的工作方式置于 STOP 位置；用菜单命令ExecuteScan ModeContinous Scan 选择仿真 PLC 的扫描方式为连续扫描方式。（4）在 SIMATIC 管理器中用菜单命令 PLCDownload 将程序下载到仿真 PLC 中。（5）在 S7-PLCSIM 中创建输入字节 IB1、输出字节 QB5、位存储器 MW2和定时器T
7、1的视图对象， IB1和 QB5以位的形式显示，MW2以十进制形式显示。（6）在 S7-PLCSIM 中模拟实际系统的操作：开机控制。将仿真 PLC 的 CPU 置于 RUN 状态，给输入字节 IB1的第0 位（I1.0）施加脉冲，模拟按下启动按钮，即用鼠标点击 IB1视图对象中第 O 位的单选框，出现符号“V”，IB1.0变为 ON，再点击一次“V”消失，IB1.0变为 OFF。IB0.0 变为 ON 后，观察到输出字节 QB5视图对象中的第0位和第1位（即 Q5.0和 Q5.1）ON，表明发动机开始运转，冷却风扇开始转动。速度监视。在发动机正常运行时，为了模拟采集到的实际转速，在位存储器
8、MW2视图对象中分别输入十进制数1449、1500 和2000（发动机的实际转速分别低于、等于和高于预置转速） ，观察到 Q5.2的状态分别为 OFF、ON 和 ON，说明超速报警功能正常。停机控制。给 I 1.1施加脉冲，观察到 Q5.0立即变为 OFF，表明发动机停止运行，同时 Tl 开始进行减计时， 1 0 s 后 Q5.1也变为 0FF，冷却风扇停止转动。（7）在使用 S7-PLCSIM 进行仿真时，可以显示 OBl 中的梯形图程序，用菜单命令DebugMonitor 在梯形图中监视程序的运行情况。（8）保存生成的 LAY 文档及 PLC 文档，以便于下次仿真时直接使用本次的各种设置。
9、二、对错误组织块的仿真实际的 CPU 检测到程序处理过程中的错误时，CPU 会调用对应的错误组织块。S7-PLCSIM 支持对硬件中断组织块 OB40OB47和一些错误组织块的仿真。 OB80为时间错误组织块，若 CPU 的循环时间（扫描周期）大于允许的最大循环时间，CPU 自动调用OB80。图2 OB1梯形图为模拟 CPU 的这种功能，在主程序 OB1中编写如图2所示的程序。在这段程序中，当I1.4为 ON 时，JMP（跳步）指令的跳步条件满足，将跳回标号“HERE”处，程序进入死循环，CPU 的扫描时间会超过最大循环时间；Q5.5为 ON 时，将切断这一“ 死循环”。在时间错误组织块 OB
10、80中编写如图3所示的程序段，出现超时错误调用 OB 80时，Q5.5变为 ON 状态，通过 Q5.6和 Q5.7可观察是否调用 OB80。图3 OB80梯形图仿真过程如下：在 STEP 7管理器中将 OB1和 OB80下载到仿真 PLC 中；在S7-PLCSIM 的仿真窗口中，将 I1.4设置为 OFF 状态，仿真 CPU 的工作方式切换到RUN，可观察到仿真 CPU 处于正常工作状态，没有进入“死循环”，其扫描周期没有超过最大循环时间，仿真 CPU 没有调用 OB80，所以 Q5.7不会 ON。将 I1.4置为 ON，运行仿真 CPU，主程序进入“死循环”，当扫描周期大于最大循环时间时，观察到 Q5.6变为ON，说明仿真 CPU 执行了 OB80中的程序段，但在主程序中没有切断“死循环”，以后仿真 CPU 自动进入 STOP 工作方式。将 I1.4、I1.5 均置为 ON 状态，运行仿真 CPU，主程序进入“死循环” ，当扫描周期大于最大循环时间时，仿真 CPU 调用OB80，Q5.5、Q5.6均变为 ON，Q5.5在主程序中切断“死循环”，程序正常运行，仿真CPU 不会进入 STOP 方式。
