2.5 编程软件的使用
本节将介绍常用PLC编程软件的基本操作
学习目标
- 了解主流PLC编程软件
- 掌握编程软件的基本操作
- 能够完成程序的编写、下载和调试
1. 西门子TIA Portal介绍
1.1 软件概述
TIA Portal（Totally Integrated Automation Portal，全集成自动化门户）是西门子最新一代的工程软件平台。
TIA Portal软件架构：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ TIA Portal │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 统一界面 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │ │ │ │
│ ▼ ▼ ▼ ▼ │
│ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ │
│ │STEP 7│ │WinCC │ │STARTⅡ│ │Safety│ │
│ │ PLC │ │ HMI │ │ 驱动 │ │ 安全 │ │
│ └──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘ │
│ │
│ 支持：S7-1200, S7-1500, S7-300/400 │
└─────────────────────────────────────────────────────┘1.2 主要特点
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 集成化 | PLC、HMI、驱动器在一个平台 |
| 智能化 | 自动检测硬件、智能提示 |
| 仿真功能 | 内置PLCSIM仿真器 |
| 符号编程 | 推荐使用符号地址 |
| 多语言 | 支持5种IEC编程语言 |
1.3 界面介绍
TIA Portal主界面：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 菜单栏 | 工具栏 │
├───────────────┬─────────────────────────────┬───────────────┤
│ │ │ │
│ 项目树 │ 程序编辑区 │ 任务卡 │
│ │ │ │
│ · 项目 │ ┌─────────────────────┐ │ · 指令 │
│ · PLC_1 │ │ │ │ · 测试 │
│ · 程序块 │ │ 梯形图/FBD/ST │ │ · 诊断 │
│ · Main │ │ 程序编写区域 │ │ │
│ · 变量表 │ │ │ │ │
│ · 设备 │ └─────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
├───────────────┴─────────────────────────────┴───────────────┤
│ 详细视图 / 属性 / 信息 / 诊断 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘2. 三菱GX Works介绍
2.1 软件版本
三菱编程软件演进：
GX Developer ──▶ GX Works2 ──▶ GX Works3
(停产) (主流) (最新)
│ │
▼ ▼
FX3U/3G/Q系列 FX5U/iQ-R系列2.2 GX Works2界面
GX Works2主界面：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 文件 | 编辑 | 查找 | 编译 | 在线 | 诊断 | 工具 | 窗口 │
├───────────────┬─────────────────────────────────────────────┤
│ │ │
│ 导航窗口 │ 编辑窗口 │
│ │ │
│ ▼ 工程 │ ┌─────────────────────────────────────┐ │
│ ▼ 参数 │ │ 梯形图程序 │ │
│ ▼ POU │ │ │ │
│ · MAIN │ │ X0 Y0 │ │
│ ▼ 全局标签│ │ ──┤├──────( )── │ │
│ ▼ 设备注释│ │ │ │
│ │ │ X1 X2 │ │
│ │ │ ──┤├──┤├──( Y1 )── │ │
│ │ │ │ │
│ │ └─────────────────────────────────────┘ │
├───────────────┴─────────────────────────────────────────────┤
│ 输出窗口 | 查找结果 | 设备监视 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘2.3 GX Works特点
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 简单易学 | 界面直观，入门容易 |
| 指令丰富 | 内置大量应用指令 |
| 仿真功能 | 配合GX Simulator使用 |
| 梯形图为主 | 梯形图编程最常用 |
3. 项目创建与配置
3.1 TIA Portal项目创建
创建新项目步骤（TIA Portal）：
1. 启动TIA Portal
└── 选择"创建新项目"
2. 输入项目信息
├── 项目名称：MyFirstProject
├── 路径：C:\TIA_Projects
└── 作者：Your Name
3. 添加新设备
├── 选择CPU型号（如S7-1200 CPU 1214C）
├── 选择固件版本
└── 点击"添加"
4. 硬件配置
├── 配置CPU参数
├── 添加扩展模块（如需要）
└── 配置通信接口
5. 创建程序块
├── 组织块OB1（主程序）
└── 功能块FB/函数FC（根据需要）3.2 GX Works2项目创建
创建新项目步骤（GX Works2）：
1. 启动GX Works2
└── 工程 → 新建
2. 选择PLC系列
├── 系列：FXCPU
├── 机型：FX3U/FX3G
└── 点击确定
3. 设置工程参数
├── 工程名称
├── 保存路径
└── 程序语言（梯形图/ST等）
4. 开始编程
└── 在程序编辑窗口编写梯形图3.3 硬件配置要点
硬件配置核心内容：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. CPU配置 │
│ · 启动特性（暖启动/冷启动） │
│ · 循环时间监视 │
│ · 时钟存储器地址 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. 通信配置 │
│ · IP地址设置 │
│ · 通信端口参数 │
│ · 通信协议选择 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. I/O配置 │
│ · 输入滤波时间 │
│ · 输出响应时间 │
│ · 模块参数设置 │
└────────────────────────────────────────────────────┘4. 程序编写与编译
4.1 梯形图编程步骤
梯形图编写步骤：
1. 规划程序结构
└── 确定输入/输出、中间变量
2. 定义变量（符号表）
├── 输入：启动按钮 → I0.0
├── 输出：电机运行 → Q0.0
└── 中间：运行标志 → M0.0
3. 绘制梯形图
├── 选择触点（常开/常闭）
├── 连接线路
└── 添加输出线圈
4. 添加注释
├── 网络注释（说明功能）
└── 元件注释（说明用途）
5. 编译检查
└── 检查语法错误4.2 TIA Portal编程操作
TIA Portal梯形图编程：
【插入触点】
· 从指令栏拖拽到程序区
· 或使用快捷键F2（常开）、F3（常闭）
【插入线圈】
· 从指令栏拖拽
· 或使用快捷键F7
【连接元件】
· 点击元件端子拖动连线
· 自动对齐功能
【编译程序】
· 点击编译按钮（或Ctrl+B）
· 查看编译结果
【常用快捷键】
F2 - 常开触点 F7 - 输出线圈
F3 - 常闭触点 F8 - 分支
F4 - 取反 F9 - 空行
F5 - 触点(S) Ctrl+B - 编译
F6 - 触点(R) Ctrl+S - 保存4.3 GX Works2编程操作
GX Works2梯形图编程：
【快捷键】
F5 - 常开触点(LD) Shift+F5 - 并联常开(OR)
F6 - 常闭触点(LDI) Shift+F6 - 并联常闭(ORI)
F7 - 输出(OUT) F8 - 应用指令
F9 - 纵线连接 F10 - 横线连接
【编程示例】
输入：F5 → 输入 X0 → Enter
F6 → 输入 X1 → Enter
输出：F7 → 输入 Y0 → Enter
【编译转换】
· 编译 → 转换（F4）
· 查看错误信息
【注释】
· 设备注释：给X、Y、M等添加名称
· 语句注释：说明每行程序的功能5. 程序下载与上传
5.1 通信连接
PLC通信连接方式：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 连接方式 说明 速度 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ USB 直接USB连接 快速 │
│ 以太网 网线/交换机 最快 │
│ MPI/PROFIBUS 西门子专用 中等 │
│ 串口(RS232/422) 传统方式 较慢 │
└────────────────────────────────────────────────────┘
【连接步骤】
1. 物理连接（网线/USB线）
2. 配置通信参数
3. 搜索/添加设备
4. 建立在线连接5.2 程序下载
程序下载步骤：
【TIA Portal下载】
1. 点击"下载到设备"按钮
2. 选择目标PLC
3. 选择下载内容
├── 硬件配置
├── 软件（程序）
└── 全部
4. 确认下载
5. 选择是否启动CPU
【GX Works2下载】
1. 在线 → 写入PLC
2. 选择写入内容
├── 参数+程序
└── 仅程序
3. 确认执行
4. 完成后自动运行
【注意事项】
⚠️ 下载前确认PLC状态（STOP/RUN）
⚠️ 生产环境下载需谨慎
⚠️ 建议先备份原程序5.3 程序上传
程序上传（从PLC读取）：
【用途】
· 备份现场程序
· 恢复丢失的源程序
· 对比程序差异
【TIA Portal上传】
1. 在线 → 从设备上传
2. 选择上传范围
3. 保存到项目
【GX Works2上传】
1. 在线 → 从PLC读取
2. 选择读取内容
3. 保存工程
【注意】
⚠️ 上传的程序可能没有注释
⚠️ 符号名称可能丢失
⚠️ 建议平时做好程序管理6. 在线监控与调试
6.1 在线监控
在线监控功能：
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 在线监控界面 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ I0.0 I0.1 │
│ ══┥┝══════╦════┥/┝══════════════════( Q0.0 )═══ │
│ ON ║ OFF ON │
│ ║ │
│ Q0.0 ║ │
│ ──┥┝──────╝ │
│ ON │
│ │
│ 导通路径显示为粗线/绿色 │
│ 断开路径显示为细线/灰色 │
│ 实时显示变量值 │
└─────────────────────────────────────────────────────┘6.2 变量监视表
变量监视表使用：
【功能】
· 实时查看变量值
· 修改变量值
· 强制变量状态
【创建监视表】
1. 新建监视表
2. 添加要监视的变量
├── I0.0 - 启动按钮
├── Q0.0 - 电机输出
├── MW100 - 计数值
└── DB1.Speed - 速度
3. 启动监视
【变量修改】
1. 选择要修改的变量
2. 输入新值
3. 确认修改
【强制功能】
1. 选择要强制的I/O
2. 强制为指定值
3. 用于调试（慎用！）6.3 调试技巧
程序调试技巧：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 分段调试 │
│ · 先调试输入采集 │
│ · 再调试逻辑运算 │
│ · 最后调试输出控制 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. 使用中间变量 │
│ · 将复杂逻辑分解到M区 │
│ · 便于观察中间结果 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. 善用注释 │
│ · 标注每段程序的功能 │
│ · 记录修改历史 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. 仿真测试 │
│ · 先在仿真器中测试 │
│ · 减少现场调试时间 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 5. 备份习惯 │
│ · 每次修改前备份 │
│ · 使用版本号管理 │
└────────────────────────────────────────────────────┘7. 仿真功能
7.1 西门子PLCSIM
PLCSIM仿真器：
【功能】
· 在PC上模拟PLC运行
· 无需实际硬件即可测试
· 支持完整的程序调试
【使用步骤】
1. 在TIA Portal中点击"启动仿真"
2. 自动启动PLCSIM
3. 下载程序到仿真PLC
4. 设置输入信号
5. 观察程序执行结果
【仿真界面】
┌─────────────────────────────┐
│ PLCSIM S7-1200 │
├─────────────────────────────┤
│ CPU状态：RUN │
│ ┌───────────────────────┐ │
│ │ I0.0 [ ] I0.4 [ ] │ │
│ │ I0.1 [ ] I0.5 [ ] │ │
│ │ I0.2 [ ] I0.6 [ ] │ │
│ │ I0.3 [ ] I0.7 [ ] │ │
│ └───────────────────────┘ │
│ 点击方框可切换输入状态 │
└─────────────────────────────┘7.2 三菱GX Simulator
GX Simulator仿真：
【启动方式】
1. 在GX Works2中
2. 调试 → 模拟启动
3. 或快捷键（根据版本）
【仿真操作】
· 手动操作输入信号
· 观察输出变化
· 监视定时器/计数器
· 测试程序逻辑8. 常见问题与解决
8.1 通信问题
| 问题 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 找不到PLC | 网络不通 | 检查网线、IP设置 |
| 连接超时 | IP冲突 | 修改IP地址 |
| 下载失败 | PLC在运行 | 切换到STOP模式 |
| 权限不足 | 密码保护 | 输入正确密码 |
8.2 编译错误
常见编译错误及解决：
【地址重复】
错误：Address already in use
解决：检查是否有重复的输出地址
【类型不匹配】
错误：Data type mismatch
解决：确保变量类型与指令要求一致
【未定义变量】
错误：Undefined variable
解决：在变量表中定义该变量
【语法错误】
错误：Syntax error
解决：检查指令格式是否正确本节小结
编程软件使用要点：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ 主流编程软件 │
│ ───────────── │
│ · 西门子：TIA Portal（S7-1200/1500） │
│ · 三菱：GX Works2/3（FX系列） │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 基本操作流程 │
│ ───────────── │
│ 1. 创建项目 → 2. 硬件配置 → 3. 编写程序 │
│ 4. 编译检查 → 5. 下载程序 → 6. 在线调试 │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│ 调试技巧 │
│ ───────── │
│ · 善用仿真功能，减少现场调试 │
│ · 使用监视表实时观察变量 │
│ · 分段调试，从简单到复杂 │
│ · 养成备份习惯 │
└────────────────────────────────────────────────────┘练习题
- 描述TIA Portal创建新项目的步骤。
- 说明程序下载前需要注意哪些事项。
- 如何使用仿真功能测试程序？
- 列举三种常见的编译错误及其解决方法。