1、第四章S7-400與WINCC通訊連接技術(shù)本章講述WINCC與可編程控制器間的通訊方式。WINCC是目前工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較為廣泛的可視化軟件技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的模擬畫面，使現(xiàn)場設(shè)備除了提供專用的通道，用于連 接到SIMATIC 55/57/5505等系列的PLC外，還提供了如PROFIBUS DP/FMS，DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)和OPC(用于過程控制的OLE)等通用通道連接到第三方控制器。此外，WINCC還以附加件(add-ons)的形式提供連接到其他控制器的通訊通道。另外，還提供了一個CDK選件，可以用它來開發(fā)一些專用通訊通道。4.1過程通訊原理4.1.1通訊術(shù)語下面列舉了一些在通訊中應(yīng)用的術(shù)

2、語。其中有關(guān)各種通訊網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)介紹已經(jīng)在上章里詳細(xì)介紹過，對于WINCC與PLC之間的通訊連接方式的掌握，熟悉下面幾種通訊術(shù)語，能更好的加深對本章的了解和應(yīng)用。(1)通訊通訊用于描述兩個通訊伙伴之間的數(shù)據(jù)交換。(2)通訊伙伴通訊伙伴是指可以互相進(jìn)行通訊的模塊，也就是說它們可以互相交換數(shù)據(jù)。它們可以是 PLC中的中央處理器板和通訊處理器，也可以是PC中的通訊處理器。(3)站站是可以作為一個單元與一個或多個子網(wǎng)連接的設(shè)備。它可以是PLC，也可以是PC。(4)子網(wǎng)、子網(wǎng)是用于描述一個通訊單元的術(shù)語。該單元包含建立鏈接所必需的所有物理組件以及 相關(guān)的數(shù)據(jù)交換方式。(5)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是由一個或多個互相連接的

3、子網(wǎng)組成的單元，它包括所有可以互相通訊的站。(6)通訊驅(qū)動程序在WINCC中通訊驅(qū)動程序也指通道。它是一個軟件組織，可在自動化系統(tǒng)和WINCC中的變量管理器之間設(shè)置連接，以便能向WINCC變量提供過程值。在WINCC中有很多通訊驅(qū)動程序，可通過不同的總線系統(tǒng)連接不同的自動化系統(tǒng)。每個通訊驅(qū)動程序只需被集成到WINCC項(xiàng)目一次。通訊驅(qū)動程序具有擴(kuò)展名.chn，安裝在系統(tǒng)中所有的通訊驅(qū)動程序可在WINCC安裝目錄下的子目錄、bIN中查到。通訊驅(qū)動程序具有不同通道單元用于各種通訊網(wǎng)絡(luò)。(7)通道單元通道單元指的是一種網(wǎng)絡(luò)或連接類型。每個使用的通道單元必須分配給相關(guān)的通訊處理器。一些通道單元需要附加系

4、統(tǒng)參數(shù)的組態(tài)。 (8)連接 連接是兩個通訊伙伴組態(tài)的邏輯分配，用于執(zhí)行已定義的通訊服務(wù)。每個連接有兩個端點(diǎn)。它們包含對通訊伙伴進(jìn)行尋址所必需的信息，以及用于建立連接的附件屬性。 一旦WINCC與自動化系統(tǒng)建立正確的物理連接，就需要WINCC的通訊驅(qū)動程序和相關(guān)的通道單元來建立或組態(tài)與自動化系統(tǒng)間的邏輯連接。每個通道單元下可有多個連接。4.1.2WINCC通訊原理1、WINCC通訊結(jié)構(gòu)及原理 WINCC通訊結(jié)構(gòu)層次如圖4-1所示。圖4-1、WINCC通訊結(jié)構(gòu)層次圖WINCC使用變量管理器來處理變量的集中管理，此變量管理器不為用戶所見。它處理WINCC項(xiàng)目產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和存儲在項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。在W

5、INCC運(yùn)行系統(tǒng)中，它管理WINCC變量。WINCC的所有應(yīng)用程序必須以WINCC變址的形式從變址管理器中請求數(shù)據(jù)，這些WINCC應(yīng)用程序包括圖形運(yùn)行系統(tǒng)、報警記錄運(yùn)行系統(tǒng)和變量記錄運(yùn)行系統(tǒng)等。WINCC變量管理器管理運(yùn)行時的WINCC變量。它的任務(wù)是從過程中取出請求的變量值。這個過程通過集成在WINCC項(xiàng)目中的通訊驅(qū)動程序來完成。通訊驅(qū)動程序利用其通道單元構(gòu)成WINCC與過程處理之間的接口。在大多數(shù)情況下，到過程處理的基于硬件的連接是利用通訊處理器來實(shí)現(xiàn)的。WINCC通訊驅(qū)動程序使用通訊處理器來向PLC發(fā)送請求消 息。然后，通訊處理器將回答相應(yīng)消息請求的過程值返回到WINCC管理器中。加入部

6、分過程介紹2、建立WINCC與PLC間通訊的步驟：1、創(chuàng)建WINCC站與自動化系統(tǒng)間的物理連接。詳細(xì)介紹各硬件2、在WINCC項(xiàng)目中添加適當(dāng)?shù)耐ǖ莉?qū)動程序。3、在通道驅(qū)動程序適當(dāng)?shù)耐ǖ绬卧陆⑴c指定通訊伙伴的連接。4、在連接下建立變量。4.2 WINCC與SIMATICS7-PLC的通訊WINCC提供了一個稱為SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅(qū)動程序。此通訊驅(qū)動程序支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和類型。通過它的通道單元提供與各種SIMATIC S7-300和S7-400 PLC 的通訊。具體選擇通道單元的類型要看WINCC與自動化系統(tǒng)的連接類型。 4.2.1通道單元的類型SIMAT

7、IC 57 Protocol Suite通訊驅(qū)動程序包括如下的通道單元：一、工業(yè)以太網(wǎng)通道單元INdustrial Ethernet和INdustrial Ethernet(11)兩個通道單元皆為工業(yè)以太網(wǎng)通道單元。它使用SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)，通過安裝在PC機(jī)上的通訊卡與SIMATIC 57PLC進(jìn)行通訊，使用的通訊協(xié)議為ISO傳輸層協(xié)議。二、MPIMPI用于通過編程設(shè)備上的外部MPI端口或PC機(jī)上通訊處理器在MPI網(wǎng)絡(luò)上與PLC進(jìn)行通訊。三、命名連接Named Connections(命名連接)通過符號連接與STEP7進(jìn)行通訊。這些符號連接是使用STEP7組態(tài)的，并且當(dāng)與S7-4

8、00的H/F冗余系統(tǒng)進(jìn)行高可靠性通訊時，必須使用此命名連接。四、現(xiàn)場總線PROFIBUS和PROFIBUS(11)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場總線PROFIBUS上的S7 PLC的通訊。另外，TCP/IP也是通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，使用的通訊協(xié)議為TCP/IP。WINCC要與網(wǎng)絡(luò)建立通訊鏈接，必須做以下工作：1、為PLC選擇與WINCC進(jìn)行通訊的合適的通訊模塊；2、為WINCC所在的站的PC機(jī)選擇合適的通訊處理器；3、在WINCC項(xiàng)目上選擇通道單元。對于WINCC與SlMATIC S7 PLC的通訊，首先要確定PLC上通訊口的類型，不同型號的CPU上集成有不同的接口類型，對于S7-300/S7-400類型的CP

9、U至少會集成一個MPI/DP口。有的CPU上還集成了第二個DP口，有的還集成了工業(yè)以太網(wǎng)口。此外，PLC上還可選PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)的通訊處理器。其次，要確定WINCC所在的PC機(jī)與自動化系統(tǒng)連接的網(wǎng)絡(luò)類型。WINCC的操作員站既可與現(xiàn)場控制設(shè)備在同一網(wǎng)絡(luò)上。也可在單獨(dú)的控制網(wǎng)絡(luò)上。連接的網(wǎng)絡(luò)類型決定了在WINCC項(xiàng)目中的通道單元類型。PC機(jī)上的通訊卡有工業(yè)以態(tài)網(wǎng)卡和PROFIBUS網(wǎng)卡，插槽有ISA插槽、PCI插槽和PC-MCIA摺。此外，通訊卡有Hardnet和Softnet兩種類型。表4-1列出了PC機(jī)上的通訊卡的類型。Hardnet通訊卡有自己的微處理器，可減輕系統(tǒng)CPU上的

10、負(fù)荷，可以同時使用兩種以上的通訊協(xié)議(多協(xié)議操作)。Softnet通訊卡沒有自己的微處理器，同一時間內(nèi)只能使用一種通訊協(xié)議。表4-1 PC機(jī)上的通訊卡的類型通訊卡型號插槽類型類 型通訊網(wǎng)絡(luò)CP5412ISAHardnetPROFIBUS/MPICP5611PCISoftnetPROFIBUS/MPICP5613PCIHardnetPROFIBUS/MPICP5511PCMCIASoftnetPROFIBUS/MPICP1413ISAHardnet工業(yè)以太網(wǎng)CP1412ISASoftnet工業(yè)以太網(wǎng)CP1613PCIHardnet工業(yè)以太網(wǎng)CP1612PCISoftnet工業(yè)以太網(wǎng)CP1512P

11、CMCIASoftnet工業(yè)以太網(wǎng)表4-2列出了當(dāng)WINCC與PLC進(jìn)行通訊時，PLC上使用的通訊模塊和PC機(jī)上的通訊卡。表4-2通訊模塊和通訊卡WINCC通道單元通訊網(wǎng)絡(luò)SIMATIC S7類型CPU或通訊模塊PC通訊卡MPIMPIS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5MPI卡CP5611CP5511CP5613S7-400CPU 41XCP443-5PROFIBUSPROFIBUSS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5CP5611CP5511CP5613CP5412S7-400CPU 33XCP342-5，CP343-5工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)

12、或TCP/IPS7-200CP243-1CP1612S7-300CP343-1CP1613S7-400CP443-1CP1512Soft PLC內(nèi)部連接WINACBasis/RTX不需要不需要4.2.2添加驅(qū)動程序添加SIMATIC S7 Protocol Suite驅(qū)動程序的步驟：l 在WINCC項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理”。l 從快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動程序”菜單項(xiàng)，打開“添加新的驅(qū)動程序”對話框，選擇SIMATIC S7 Protoeol Suite.chn，如圖4-2所示。 圖4-2添加驅(qū)動程序圖l 單擊“打開”按鈕，將添加此驅(qū)動程序到組態(tài)的WINCC項(xiàng)目中。4.2.3

13、通道單元1、工業(yè)以太網(wǎng)通道單元工業(yè)以太網(wǎng)是工業(yè)環(huán)境中最有效的一種子網(wǎng)。它適用于管理層和現(xiàn)場層通訊，有利于大量成員在大范圍內(nèi)進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的交換。工業(yè)以太網(wǎng)是一種開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)，符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。其主要優(yōu)點(diǎn)在于高可靠性、使用范圍廣、速度快、易擴(kuò)展和開放性。通道單元“工業(yè)以太網(wǎng)”用于通過工業(yè)以太網(wǎng)將WINCC連接到S7自動化系統(tǒng)。此通道單元是通過ISO傳輸層協(xié)議進(jìn)行的。傳輸層處理數(shù)據(jù)流控制、阻塞和確認(rèn)任務(wù)。下面的例子將詳細(xì)介紹WINCC通過工業(yè)以太網(wǎng)與自動化系統(tǒng)的連接。在本例中需要用到如下的硬件和軟件：一個S7-400底板、一塊S7-400電源、一塊CPU416-2 DP模塊和一塊CP4

14、43-l模塊。SIMATIC NET軟件和一塊CP1613通訊卡。裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編程電纜。WINCC V6.0和PC機(jī)(假定STEP7和WINCC分別裝在不同的PC機(jī)上)。一條交叉的、在兩網(wǎng)卡間進(jìn)行連接的RJ45網(wǎng)絡(luò)電纜。一、PLC站設(shè)定方法和步驟：通過INdustrial Ethernet通道單元建立WINCC S7-400 PLC通訊的步驟如下：1、安裝PLC上的各模塊，并通電。2、在安裝STEP7的PC機(jī)上進(jìn)行PLC的硬件組態(tài)。硬件組態(tài)如圖4-3所示。圖4-3 硬件組態(tài)圖3、 改CP443-1的參數(shù)。增加一個以太網(wǎng)絡(luò)，如果在 WINCC中使用的通道是INdus

15、trial Ethernet，則應(yīng)激活復(fù)選框Set MAC address/user 150 protocol，并設(shè)定MAC地址。如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道單元，則應(yīng)激活復(fù)選框IP Protocol is beINg used，并設(shè)定IP地址及子網(wǎng)掩碼，如圖4-4所示，將組態(tài)好的配置下載到PLC中。圖4-4、通道地址設(shè)定3、 OB1塊和DB1塊，為便于側(cè)試，在此例定義兩個數(shù)據(jù)字：DB1.DBW6每秒加l，DB1.DBW8 CPU每循環(huán)掃描一次加l。程序放在OB1中，將OB1和DB1下載到PLC中，并使PLC運(yùn)行。至此，PLC側(cè)的任務(wù)已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成

16、的。二、 WINCC站設(shè)定方法和步驟1、 安裝WINCC的PC機(jī)上安裝CP1613網(wǎng)卡。2、 裝SIMATIC NET光盤上的軟件，安裝時應(yīng)包括SIMATIC NET PC Product，NCM PC/57和NCM S7-INdustrial Ethernet軟件。3、 打開WINDOWS控制面板下的工具Set PG/PC Interface。在打開的應(yīng)用程序中單擊 Select按鈕，打開Install Ng/Uninstall Ng Interface對話框。如果CP1613未出現(xiàn)在已安裝的模塊清單中，添加CP1613模塊，如圖4-5所示。單擊Close按鈕。退出此對話框。圖4-5 添加C

17、P1613模塊4、 Set PG/PC Interface對話框中選擇CP_H1_l的訪問點(diǎn)為CP1613(ISO)， 如圖4-6所示。圖4-6 設(shè)置訪問點(diǎn)5、 打開WINCC并添加驅(qū)動程序SIMATIC S7 Protocol Suite，見圖4-7。在通道單元 Industrial Ethernet(工業(yè)以太網(wǎng))的快捷菜單中選擇?！靶买?qū)動程序的連接”菜單項(xiàng)，打開“連接屬性”對話框，輸入連接的名稱。圖4-7工業(yè)以太網(wǎng)連接的參數(shù)設(shè)置6、 單擊“屬性”按鈕，打開“連接參數(shù)-Industrial Ethernet，對話框。在“以太網(wǎng)地址”文本 框中按格式輸入所要連接的PLC上的通訊處理器地址。此處

18、的地址應(yīng)與圖4-4中的MAC地址相同。7、 在機(jī)架號文本框中輸人CPU所在的機(jī)架號，在“插槽號”文本框中指定CPU所在的插槽號。此處應(yīng)輸入的是CPU的插槽號，不是通訊處理器的插槽號。如果通訊處理器不是集成在PLC的CPU上，則CPU與通訊處理器的插槽號不同，如圖4-7所示。8、 有必要可激活“發(fā)送/接收原始數(shù)據(jù)塊”復(fù)選框，并輸人連接資源。9、 在剛剛建立的連接上新建兩個變量進(jìn)行測試。2、PROFIBUS和MPI通道單元 WINCC通過這兩種通道單元與自動化系統(tǒng)連接的建立過程基本相同。下面以PROFIBUS為例講述WINCC與PLC連接的過程。 該過程需要使用到如下的硬件和軟件： 一個S7-40

19、0底板、一塊S7-400電源、一塊CPU416-2 DP模塊； SIMATIC NET軟件和一塊CP5611通訊卡； 裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編程電纜； WINCC V6。0和PC機(jī)(似定STEP7和WINCC分別裝在不同的PC機(jī)上)；一條PROFIBUS連接電纜。通過PROFIBUS通道單元建立WINCC和S7-400 PLC通訊的步驟如下：1、 裝PLC上的各模塊，并通電。2、 安裝STEP7的PC機(jī)上進(jìn)行PLC的硬件組態(tài)。硬件組態(tài)見圖4-3(但不需要放置在第5槽的CP443一1模塊。3、 修改CPU416-2的DP口的參數(shù)，增加一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置PROFIB

20、US站地址和傳輸速率，如圖4-8所示。單擊Properties按鈕，打開這條網(wǎng)絡(luò)的屬性設(shè)置，將組態(tài)好的配置下載到PLC中。圖4-8 設(shè)置DP接口屬性4、 加OB1和DB1，與上例中同。程序放在OBI中，將OBI和DBI下載到PLC中，并使PLC運(yùn)行。至此，PLC側(cè)的任務(wù)已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成的。5、 在安裝WINCC的PC機(jī)上安裝CP56ll PROFIBUS網(wǎng)卡。6、 安裝SIMATIC NET光盤上的軟件，安裝時應(yīng)包括SIMATIC NET PC Product，NCM PC/57和NCM 57-PROFIBUS軟件。7、 打開WINDOWS控制面板下的工具Set

21、PG/PC Interface。在打開的應(yīng)用程序中單擊 Select按鈕。打開Install Ng/UninstalI Ng的Interface對話框。如果CP5611未出現(xiàn)在已安裝的模塊清單中，添加CP56ll模塊。如圖4-5所示。單擊Close按鈕。退出此對話框。在Set PG/PC Interface對話框中選擇CP-L2-l的訪問點(diǎn)為CP56ll(PROFIBUS)，如圖4-9所示。 圖4-9設(shè)置CP-L2-l的訪問點(diǎn)8、 圖4-9所示的對話框中選擇CP56ll(PROFIBUS)，并單擊Properties按鈕，打開如圖4-10所示的對話框，設(shè)置CP5611卡的站地址、PROFIBU

22、S總線的傳輸率和傳輸協(xié)議。圖4-10設(shè)置CP5611卡的站地址9、 打開WINCC并添加驅(qū)動程序SIMATIC 57 Protocol Suite，見圖4-2。在通道單元 PROFIBUS的快捷菜單中選擇“新驅(qū)動程序的連接”菜單項(xiàng)，打開“連接屬性”對話框， 輸人連接的名稱。10、 點(diǎn)擊“屬性”按鈕。打開“連接參數(shù)PROFIBUS對話框。在“站地址”文本框中輸人的站地址應(yīng)與圖11-8所設(shè)定的站地址相同，網(wǎng)絡(luò)段號為O，在“機(jī)架號”文本框中輸人CPU所在的機(jī)架號，在“插槽號”文本框中指定CPU所在的插槽號，如圖4-11所示。11、 剛剛建立的PROFIBUS連接上建立變量，測試連接正常與否。圖4-1

23、1 設(shè)定PROFIBUS連接屬性3 、TCP/IP 通道單元TCP/IP使用TCP/IP協(xié)議，通過工業(yè)以太網(wǎng)，將WINCC連接到自動化系統(tǒng)S7上。它的連接的創(chuàng)建方式與工業(yè)以太網(wǎng)相同。在WINCC和STEP7的組態(tài)上也與Ethernet通道單元基本相同。在WINCC中建立TCP/IP的通道連接，如圖4-12所示。此處的IP地址應(yīng)與圖4-4中的IP地址相同。機(jī)架號和插槽號也應(yīng)設(shè)置。圖4-12 TCP/IP參數(shù)設(shè)置4、PLC 與監(jiān)控軟件WINCC 的MPI 通訊與連接操作員面板類似，WINCC 與S7 PLC 通過MPI 協(xié)議通訊時，在PLC 側(cè)不須進(jìn)行任何編程和組態(tài)；在WINCC 上要對S7 CP

24、U 的站地址和槽號及網(wǎng)卡組態(tài)。1、 PC機(jī)上MPI網(wǎng)卡的安裝和設(shè)置首先,將MPI 網(wǎng)卡CP5611 插入PC 機(jī)上并不固定好, 然后,啟動計算機(jī),在PC 機(jī)的控制面板 中雙擊”Set PG/PC Interface “ 圖表, 彈出窗口中就會顯示已安裝的網(wǎng)卡。如圖4-13所示：圖4-13 設(shè)置MPI接口屬性2、 在WINCC上添加SIAMTIC S7 通訊協(xié)議網(wǎng)卡安裝正確后，打開WINCC，選擇”Tag Management”擊右鍵選擇“AddNew driver” ，再彈出的窗口中選擇”SIAMTIC S7 protocol suite” 連接驅(qū)動，將其添加到”Tag Management”向下，如圖4-14：