S7-1200 PLC配方功能快速入門和使用方法

配方功能介紹

配方通常有兩種使用場景，一種是生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，使用不同的工藝參數(shù)，一種是在生產(chǎn)一種產(chǎn)品過程中有很多步驟，每個步驟都是有不同的參數(shù)。

通常這些參數(shù)數(shù)據(jù)存放在CPU工作存儲器的DB塊或M區(qū)，但是很多時候這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量特別大，數(shù)值卻是固定不變的，或者只是偶爾在需要的時候小做改動。

而對于S7-1200來說，工作存儲器最大也只有150kB（S7-1217C），所以可以考慮將這些數(shù)據(jù)，放入更大的裝載存儲器。對于S7-1200，內(nèi)置裝載存儲器有1MB（S7-1211C、S7-1212C）、2MB（S7-1214C V3.0以下）和4MB（S7-1214C V3.0以上、S7-1215C、S7-1217C）三種，如果通過存儲卡擴(kuò)展，理論上可以最多到32GB。

從 TIA PORTAL STEP 7 V11 SP2 開始，S7-1200 固件版本 V2.0 開始，S7-1200支持將DB塊僅存儲在裝載內(nèi)存中。并且提供指令READ_DBL將僅存儲在裝載存儲器的數(shù)據(jù)復(fù)制到工作存儲器，WRIT_DBL將工作存儲器的數(shù)據(jù)復(fù)制到僅存儲在裝載存儲器的數(shù)據(jù)塊。這樣就可以在需要時獲取配方數(shù)據(jù)與修改配方數(shù)據(jù)。但是這時通常只能在TIA PORTAL軟件的DB塊中編輯配方數(shù)據(jù)，不是很方便。

從 TIA PORTAL STEP 7 V13 開始，S7-1200 CPU 固件版本 V4.0 開始，又提供了兩條配方函數(shù)指令，使得配方數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入、導(dǎo)出，得以在PC上使用EXCEL等軟件更方便的編輯。

其中RecipeExport指令將完整的配方數(shù)據(jù)塊導(dǎo)出，存儲在 CPU 裝載存儲器的永久性配方數(shù)據(jù)文件中。配方數(shù)據(jù)文件按照標(biāo)準(zhǔn) CSV 格式存儲在 S7-1200 CPU 裝載存儲器中。

而RecipeImport指令將配方數(shù)據(jù)從裝載存儲器上的 CSV 文件導(dǎo)入到裝載存儲器上的配方數(shù)據(jù)塊中。此過程會覆蓋之前數(shù)據(jù)塊中的值。

注意：以上四個指令都不支持使用PLCSIM進(jìn)行仿真，只能使用真實CPU。

配方相關(guān)指令

配方相關(guān)指令位于以下路徑：擴(kuò)展指令—>配方和數(shù)據(jù)記錄—>配方函數(shù)以及擴(kuò)展指令—>數(shù)據(jù)塊控制，具體位置參見圖 1 紅框。

圖1 配方相關(guān)指令

配方功能快速入門

配方數(shù)據(jù)文件按照標(biāo)準(zhǔn) CSV 格式存儲在 S7-1200 CPU 裝載存儲器或 S7-1200 SIMATIC 存儲卡“程序卡”中。分別可通過 PLC Web 服務(wù)器或?qū)τ诖鎯ㄎ募僮?，將?shù)據(jù)文件傳送到 PC 進(jìn)行管理和查看。也可將修改過后的配方數(shù)據(jù)文件上傳至PLC，再通過“RecipeImport”配方導(dǎo)入指令更新PLC裝載存儲器中配方數(shù)據(jù)塊的數(shù)值。

測試實例：

SIMATIC S7-1200 系列 CPU 使用配方數(shù)據(jù)功能，需要注意以下幾兩點：

程序中創(chuàng)建一個配方數(shù)據(jù)塊，此 DB 塊必須存儲在 CPU 裝載存儲器中，可以使用 CPU 內(nèi)部裝載存儲器或程序卡

程序中創(chuàng)建一個活動配方數(shù)據(jù)塊，此 DB 塊必須在 CPU 工作存儲器中，使用程序邏輯讀取或?qū)懭胍粋€活動配方記錄

下面，舉例說明用 S7-1200 實現(xiàn)配方的寫入和讀取功能。為方便配方數(shù)據(jù)操作，按照下圖思路進(jìn)行項目編程：

圖1 配方項目框圖

測試環(huán)境：

操作系統(tǒng)：Win 10 64bit Pro 1703

軟件：TIA PORTAL V15 Update 4

測試軟件：Notepad++ V7.5.8

硬件：S7-1215C DC/DC/DC V4.2.3

訂貨號：6ES7215-1AG40-0XB0

實現(xiàn)步驟

1.定義一個 PLC 數(shù)據(jù)類型（UDT）

配方數(shù)據(jù)塊必須包含數(shù)組，可以是一維的也可以是多維的，數(shù)組元素是 PLC 數(shù)據(jù)類型或結(jié)構(gòu)。在這個配方實例中使用 PLC 數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建配方數(shù)據(jù)塊。

在此，創(chuàng)建一個 PLC 數(shù)據(jù)類型，以定義一個配方記錄中的所有組成，以制造蛋糕為例，建立UDT過程參見鏈接，建好后如圖2所示。

圖2.定義 PLC 數(shù)據(jù)類型

數(shù)據(jù)類型是一個數(shù)據(jù)模板，它在每個配方數(shù)據(jù)塊以及活動配方數(shù)據(jù)塊中重復(fù)使用。輸入所有實例配方共用的成分名稱和數(shù)據(jù)類型，根據(jù)分配給配方成分的數(shù)值不同而產(chǎn)生不同的產(chǎn)品配方。

2.使用 PLC 數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建配方數(shù)據(jù)塊

創(chuàng)建一個配方數(shù)據(jù)塊，為全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，并啟用數(shù)據(jù)塊屬性"僅存儲在裝載內(nèi)存中"，如圖3紅圈所示。本例中，配方數(shù)據(jù) DB 塊名稱為 "DB1_蛋糕配方”，如圖4所示，插入一個數(shù)組類型變量，數(shù)組元素的數(shù)據(jù)類型為"蛋糕配方"，本例中設(shè)置數(shù)組限值0..7，即可創(chuàng)建8個配方，可根據(jù)實際情況調(diào)整。

注意，如果需要使用RecipeExport和RecipeImport導(dǎo)入導(dǎo)出，配方DB塊的名稱中盡量不出現(xiàn)中文字符，否則在WEB頁面操作會略微麻煩一些，具體詳見配方數(shù)據(jù)的管理。本例為顯示直觀，所以使用了“DB1_蛋糕配方”的名字。

圖3.定義數(shù)據(jù)塊屬性

圖4.創(chuàng)建配方數(shù)據(jù)塊

對于圖3的優(yōu)化的塊訪問選項，一般默認(rèn)激活，因為從S7-1200 V4.2起，對于僅存儲于裝載存儲器的優(yōu)化塊的大小限制為256kB，而僅存儲于裝載存儲器的非優(yōu)化塊僅有64kB，顯然優(yōu)化塊可以存儲更多的配方記錄，如果單個配方數(shù)據(jù)太多，需要放在多個DB中，也可以減少DB塊個數(shù)。

3.在工作存儲器中創(chuàng)建活動配方 DB，并通過“READ_DBL”和“WRIT_DBL”指令實現(xiàn)對裝載存儲區(qū)配方數(shù)據(jù)塊的讀寫操作

在工作存儲器中準(zhǔn)備一個活動配方數(shù)據(jù)塊，用于配方數(shù)據(jù)的寫入和讀取。在本例中，在工作存儲器中創(chuàng)建了一個全局?jǐn)?shù)據(jù)塊，名稱為 "DB2_活動配方”，類型為“蛋糕配方”，如圖5所示。

圖5.添加活動配方塊

確定后，就可以得到活動配方數(shù)據(jù)塊，該塊只由一組配方組成，如圖6所示。

圖6.活動配方數(shù)據(jù)塊

注意，因為指令“READ_DBL”和“WRIT_DBL”的緣故，要求活動配方數(shù)據(jù)塊與配方數(shù)據(jù)塊的優(yōu)化屬性必須相同，即都同時是優(yōu)化數(shù)據(jù)塊，或者同時是非優(yōu)化數(shù)據(jù)塊。

將這個 DB 塊作為與裝載存儲器中配方數(shù)據(jù)塊的接口，分別通過指令“WRIT_DBL”能實時將存于工作存儲器的活動配方數(shù)據(jù)寫入至裝載存儲器的配方數(shù)據(jù)塊，或者通過指令“READ_DBL”實時讀取裝載存儲器的配方數(shù)據(jù)塊到工作存儲區(qū)中活動配方數(shù)據(jù)。

4.導(dǎo)出配方數(shù)據(jù)塊

對于S7-1200 V4.0及其以后版本的CPU，可以使用指令RecipeExport和RecipeImport對配方數(shù)據(jù)塊進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出，在電腦上使用EXCEL、ASCII編輯器等工具編輯。

對于S7-1200 V4.0以前的版本，一般建議直接在配方數(shù)據(jù)塊的起始值輸入配方，這一部分用戶可以直接跳過下面4-6步，直接看第7步。

在本例中，直接在OB1使用LAD語言調(diào)用RecipeExport和后面的RecipeImport塊，實際使用時可以在FC/FB，或者FB的多重背景中使用，語言也可以使用FBD、SCL。

首先新建DB塊，用于調(diào)用塊的請求與狀態(tài)位等，名稱為"DB3_操作"，建立結(jié)構(gòu)體"Export"，以及相關(guān)變量，如圖7所示。

圖7. 建立結(jié)構(gòu)體

在 OB1 調(diào)用RecipeExport，以及捕捉是否完成及錯誤代碼等程序，如圖8所示。

圖8.調(diào)用RecipeExport指令

5.配方csv文件的導(dǎo)入和導(dǎo)出

可以使用Web服務(wù)器或者存儲卡的方式對csv文件進(jìn)行導(dǎo)入和導(dǎo)出，在電腦上的Excel等軟件上進(jìn)行配方數(shù)據(jù)的編輯，具體操作詳見配方數(shù)據(jù)的管理。

6.導(dǎo)入配方數(shù)據(jù)塊

當(dāng)配方文件通過WEB上載完成，或通過存儲卡重新導(dǎo)入文件后，就可以導(dǎo)入配方數(shù)據(jù)塊。和第4步類似，在DB塊"DB3操作"，中建立結(jié)構(gòu)體"Import"，以及相關(guān)變量，結(jié)構(gòu)同"Export"，如圖9所示，用于RecipeImport的請求與狀態(tài)位。

圖9. 建立結(jié)構(gòu)體

在 OB1 調(diào)用RecipeImport，以及捕捉是否完成及錯誤代碼等程序，如圖10所示。思路同第4步。

圖10.調(diào)用RecipeImport指令

7.讀取配方數(shù)據(jù)

經(jīng)過使用配方指令或者直接在配方數(shù)據(jù)塊的編輯，此時配方數(shù)據(jù)已經(jīng)保存在PLC的裝載存儲器中，需要使用READ_DBL指令讀取出來?？梢栽贒B塊"DB3操作"，建立一個Int類型變量Index用作配方編號。對于本例，配方數(shù)組限值為0-7，所以該配方編號變量取值范圍也是0-7，可以在HMI畫面上設(shè)置該值，也可以在程序中設(shè)置該值。此外同樣在DB塊"DB3_操作"，建立結(jié)構(gòu)體"Read"，以及相關(guān)變量，用于READ_DBL的請求與狀態(tài)位，如圖11所示。

圖11.建立Index變量及結(jié)構(gòu)體

然后利用數(shù)組的索引尋址功能，將配方數(shù)組指定索引的變量讀取到活動配方，即如果需要配方0送到活動配方數(shù)據(jù)塊，則Index賦值為0，需要配方1送到活動配方數(shù)據(jù)塊，則Index賦值為1，......，具體程序如圖12所示。

圖12.讀配方

然后就可以直接使用活動配方了，不論是程序中，還是HMI畫面中。例如本例中，當(dāng)Index=0時，讀出的活動配方DB，如圖13所示。

圖13.活動配方數(shù)據(jù)

8.在線修改配方

通常配方功能使用到第7步就可以結(jié)束了，如果需要偶爾小范圍修改配方數(shù)據(jù)，不想大規(guī)模導(dǎo)入導(dǎo)出，或者不想打開程序修改配方數(shù)據(jù)起始值，可以使用WRIT_DBL指令實現(xiàn)該功能。

對于本例依然利用DB塊"DB3_操作"的變量Index，確定需要修改的配方編號，實際編程可以根據(jù)需要使用和讀配方不一樣的配方編號變量。

通常在HMI畫面上指定需要修改的配方編號，并且將活動配方的變量與HMI的IO域關(guān)聯(lián)，使用一個按鈕觸發(fā)READ_DBL的REQ將該配方編號對應(yīng)的參數(shù)都讀取到活動配方，即映射到了IO域，然后再修改其中需要修改的變量，最后再使用另外一個按鈕觸發(fā)WRIT_DBL的REQ實現(xiàn)將改后的活動配方寫入該指定配方編號對應(yīng)的配方，參考畫面如圖14。

圖14.HMI畫面

同樣在DB塊"DB3_操作"，建立結(jié)構(gòu)體"Write"，以及相關(guān)變量，結(jié)構(gòu)同"Read"，用于WRIT_DBL的請求與狀態(tài)位，如圖15所示。

圖15.建立結(jié)構(gòu)體

最后同樣，利用數(shù)組的索引尋址功能，將活動配方寫入到配方數(shù)組指定索引的變量，即如果需要修改配方0，則將Index賦值為0，修改活動配方數(shù)據(jù)塊后寫入，需要修改配方1，則將Index賦值為1，修改活動配方數(shù)據(jù)塊后寫入，......，具體程序如圖16所示。

圖16.寫配方

本例如圖17所示，讀出Index為0的配方，然后修改黃油數(shù)據(jù)為2.0，點擊“寫入配方”按鈕即可修改配方DB的值。

圖17.HMI修改數(shù)據(jù)

配方數(shù)據(jù)的管理

配方數(shù)據(jù)文件以 CSV 格式存儲在永久性存儲器中?？梢允褂靡韵聝煞N方法查看、管理配方數(shù)據(jù)：

1. 通過內(nèi)置的 PLC Web 服務(wù)器功能；

2. 通過電腦查看 PLC 存儲卡中的配方文件；

S7-1200 SIMATIC 最新存儲卡訂貨號如下：

使用 PLC Web 服務(wù)器查看配方數(shù)據(jù)

激活CPU的Web服務(wù)器功能，則可以使用電腦網(wǎng)口連接CPU的PROFINET接口或者擴(kuò)展CP1243-1的網(wǎng)口，然后使用電腦的IE瀏覽器訪問 PLC 內(nèi)置的 Web 服務(wù)器。

1.啟用 Web 服務(wù)器

在目標(biāo) CPU 的設(shè)備配置中啟用 Web 服務(wù)器，具體參考Web服務(wù)器配置。

使用配方功能，需要具有“讀取文件”和“寫入/刪除文件”功能。若要求更多訪問功能，可以勾選相應(yīng)權(quán)限。本例中只用默認(rèn)用戶，實際可以根據(jù)需要設(shè)置用戶及權(quán)限，如圖 1 所示：

圖1.定義 Web 服務(wù)器的用戶權(quán)限

2. 通過 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)將 PC 連接到 PLC

通常情況下，電腦網(wǎng)口網(wǎng)線或通過交換機連接CPU的PROFINET接口或者擴(kuò)展CP1243-1的網(wǎng)口。

3. 登錄內(nèi)置 Web 服務(wù)器

在 IE 瀏覽器地址欄中，本例中輸入 192.168.1.3 或者輸入 CP1243-1的 192.168.1.28。通過 Web 服務(wù)器的文件瀏覽器頁面來讀取配方數(shù)據(jù)文件， 瀏覽器操作界面如圖 2 所示：

圖2.Web 服務(wù)器的用戶界面首頁

在左側(cè)項目欄中，選擇"文件瀏覽器"，如圖 3 所示：

圖3.Web 服務(wù)器的文件瀏覽器頁面

進(jìn)入"Recipes"文件夾后，即看到與 PLC 設(shè)置的配方數(shù)據(jù)塊名稱相同的配方數(shù)據(jù)文件，如圖 4 所示：

圖4.配方數(shù)據(jù)文件名稱

此時左鍵單擊csv文件即可以下載，下載后記得點擊刪除按鈕，將該配方文件刪除。

注意：如果配方DB名稱含有中文字符，例如本例的"DB1_蛋糕配方"，如果TIA PORTAL版本在V14以前，則無法下載，可以通過右邊重命名為只有字母和數(shù)字的名稱后下載，修改后上傳文件前，需要將文件名改為原來正確的名字。

TIA PORTAL版本V14及其以后，中文名稱的文件可以下載，但是下載的文件名將為亂碼，本例中如圖5所示。保存至本地前將文件名改為正確的名字。

正因如此，建議配方DB名稱最好不出現(xiàn)中文。

圖5.下載亂碼文件名

4.編輯配方文件

配方條目名稱的編碼，String，WString數(shù)據(jù)類型的編碼各有不同，如果需要導(dǎo)出變量到CSV文件編輯會帶來以下問題，注意：

1. 不要在配方中使用WChar與WString數(shù)據(jù)類型。

2. 如果配方條目名稱中出現(xiàn)中文，或果配方條目的String類型出現(xiàn)中文，都不要使用Excel進(jìn)行編輯，例如本例。

3. 配方條目名稱中出現(xiàn)中文，與配方條目的String類型出現(xiàn)中文，不要同時出現(xiàn)。

所以最好在配方中不出現(xiàn)任何中文，這樣導(dǎo)入導(dǎo)出不會出現(xiàn)任何問題，還可以使用Excel進(jìn)行編輯。否則就需要使用ASCII編輯器，例如Windows自帶的文本文檔，或者本例中使用的Notepad++。

編輯好的CSV如圖6所示。

圖6.CSV文件

在修改時需要注意：

1. 配方DB包含的條目數(shù)不能再增加，數(shù)組的限值限制了配方的條目數(shù)。

2. 只能修改配方內(nèi)容，不要修改第一行的配方條目名稱以及第一列的索引。

3. 使用ASCII編輯器容易數(shù)據(jù)錯位，所以最好配方全部內(nèi)容使用英文字母+數(shù)字，然后使用EXCEL等工具編輯。

5.上載配方文件

編輯好配方文件，即可以上載該文件，如圖7所示。

圖7.上載修改的CSV文件

查看 PLC 存儲卡中的配方

如果 S7-1200 CPU 中插入了存儲卡，則可以取出該存儲卡，然后將該卡插入 PG/PC 上的標(biāo)準(zhǔn) SD 卡槽或 MMC 卡槽中。在 Windows 資源管理器中導(dǎo)航至存儲卡中的 Recipes 目錄，復(fù)制配方文件到PC的本地驅(qū)動器中，使用ASCII編輯器或者Excel 打開即可。操作步驟如下：

1. 將插好 S7-1200 存儲卡的讀卡器插入 PC，以U盤形式打開該卡，全選刪除所有文件。

2. 在 TIA PORTAL 軟件中按照以下路徑和方法打開存儲卡：“項目樹”→“讀卡器/USB 存儲器”→“鼠標(biāo)選中需要打開的存儲卡盤符”（如下圖所示的 I:）→“鼠標(biāo)右鍵”→屬性”，如圖 8所示：

圖8.打開讀卡器

3. 鼠標(biāo)選中“屬性”后打開存儲卡，設(shè)置卡類型：程序。如圖9 所示：

圖9.設(shè)置“程序卡”

4. 將該卡插入S7-1200卡槽，下載程序后，程序即保存到程序卡中。

5. 配方數(shù)據(jù)塊使用指令導(dǎo)出后，會在存儲卡中生成對應(yīng)的配方文件，例如本例中的“DB1_蛋糕配方.csv”。

6. CPU斷電，將存儲卡取出，將插好 S7-1200 存儲卡的讀卡器插入 PC，以U盤形式打開該卡，打開 Recipes 目錄，找到配方文件。本例中和圖6問題相同，中文名稱出現(xiàn)亂碼，如圖 10 所示。但是這里注意，不要修改該名稱。

圖10.程序卡文件夾

7. 此時即可以對該配方文件進(jìn)行編輯，編輯文件注意事項參見通過Web導(dǎo)出的步驟4，編輯后重新拷貝回Recipes文件夾，執(zhí)行配方導(dǎo)入指令。

審核編輯：郭婷