馬景龍

(中國第一重型機(jī)械股份公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

西門子S7-300及工控組態(tài)軟件WinCC的應(yīng)用探究

馬景龍

(中國第一重型機(jī)械股份公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

目前，西門子S7-300系列的可編程控制器與MPI建立連接即可實現(xiàn)編程控制，PLC在工業(yè)自動化方面的應(yīng)用也十分廣泛。PLC可通過軟件編程和硬件組態(tài)的形式對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與操作。通過對S7-300多點接口網(wǎng)絡(luò)MPI和PROFIBUS的分析研究，找到適合S7-300與WinCC的通信方式，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控。

西門子 ；工控組態(tài)軟件；S7-300；WinCC；可編程控制器；PLC

德國西門子S7系列PLC(可編程控制器)采用大規(guī)模集成電路，對設(shè)備進(jìn)行控制。設(shè)備的控制方式有自動和手動兩種，在不同方式下都可以實現(xiàn)對設(shè)備的操控。在工控組態(tài)軟件WinCC的作用下，操作人員可在集控室對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控管理，排除故障，降低損壞率。WinCC的應(yīng)用大大提高了企業(yè)員工的工作率，降低了生產(chǎn)成本。

1 S7-300多點接口網(wǎng)絡(luò)MPI和PROFIBUS

1.1 S7-300軟件編程

在step7軟件的使用中，可用其獨特的語言進(jìn)行編程設(shè)計，可以采用圖表等形式進(jìn)行編程，將梯形圖、柱形圖以及流程圖等添加到軟件編程中，PLC在使用過程中不斷對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行調(diào)整，通過OB1組織塊把用戶和操作系統(tǒng)連接起來。多數(shù)編程者會采用線性程序設(shè)計法，若使用結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計法就可以運用OB1來調(diào)動。

1.2 S7-300硬件組態(tài)

不同的模塊對于組態(tài)的要求也不同，需要的硬件材料有電源模塊(ps307)、CPU模塊、計算機(jī)專用的通信卡(CP5412)及SIMATIC微型存儲卡等。需要的擴(kuò)展模塊可以根據(jù)實際需要進(jìn)行配置。在硬件組態(tài)之前，先對計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度、MPI地址等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，編程時所采用的軟件包可以使用step7，然后通過端口MPI對S7-300的相關(guān)配件進(jìn)行組態(tài)。在CPU的組態(tài)中，要對MPI地址進(jìn)行設(shè)置，這幾步完成之后把所有組態(tài)程序全部下載，讓PLC可編程控制器進(jìn)行確認(rèn)，之后便可以構(gòu)建MPI網(wǎng)絡(luò)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 兩種配置方案

整體上采用兩種配置方式：系統(tǒng)配置和PLC配置方法。PLC系統(tǒng)由主機(jī)電源模塊、接口模塊、數(shù)字輸入模塊等構(gòu)成，模塊數(shù)量多，排列結(jié)構(gòu)緊密，在使用過程中表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，在工業(yè)的設(shè)備或產(chǎn)品裝卸過程中也具有優(yōu)勢。系統(tǒng)配置是采用工控機(jī)充當(dāng)上位機(jī)，上位機(jī)的主要作用是將PLC傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對設(shè)備發(fā)出命令，進(jìn)行下一步動作，還可以報表動畫等形式展現(xiàn)。常用的功能是將系統(tǒng)的運行過程和狀態(tài)用圖表動畫的方式表現(xiàn)出來，命令發(fā)布及文檔的記錄等都由上位機(jī)完成。PLC在這個過程中通過向上位機(jī)交換信息，實現(xiàn)對電氣設(shè)備運行的監(jiān)督控制。

2.2 PLC軟件設(shè)計

我國工控組態(tài)軟件中，功能強(qiáng)大、利用率最高的是WinCC。它在工業(yè)生產(chǎn)制造中的應(yīng)用廣泛，將可視化技術(shù)引用到其中，為人們提供圖形報表等相關(guān)信息。WinCC性能強(qiáng)大，可為工作人員提供高質(zhì)量的畫面服務(wù)及精確的數(shù)據(jù)分析，可為用戶提供精確的解決方案，提高了實用性能?？蓪w檔數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，利用OLE軟件將文檔和所控制的設(shè)備進(jìn)行連接。

PLC系統(tǒng)啟動時應(yīng)對相關(guān)參數(shù)模塊等進(jìn)行初始化設(shè)置，應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行檢查，保證系統(tǒng)的正常運行。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)讓PLC自動進(jìn)行故障清除，盡量減少對設(shè)備的干擾。

以輸煤自動控制系統(tǒng)為例，操作人員在集控室通過計算機(jī)操控，在沒有警報的情況下完成閉鎖啟停等動作，控制輸煤皮帶運動方式和運動順序。PLC的模塊化處理可進(jìn)行高速運算，將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，為操作人員提供依據(jù)。在管理控制級采用WinCC組態(tài)軟件和MPI，與現(xiàn)場總線連接。另外，winCC可以與西門子S7-300實現(xiàn)高度契合，提供開放的用戶界面。

3 西門子S7-300及工控組態(tài)軟件WinCC之間的通信

3.1 工控組態(tài)軟件WinCC

WinCC作為一個新興的工控組態(tài)軟件，高效地將人機(jī)界面結(jié)合在一起，實現(xiàn)了監(jiān)控的功能。Windows 微軟公司的控制技術(shù)在WinCC上得到了充分的體現(xiàn)。在工業(yè)生產(chǎn)上各個系統(tǒng)都可以將WinCC作為其擴(kuò)展系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，對所有的系統(tǒng)都是全面開放，因此具有很高的應(yīng)用價值和實用性。WinCC可以對用戶提供各種適宜性的驅(qū)動軟件，如PLC等，所以在連接過程中很方便。Step7中變量的出現(xiàn)及和WinCC的結(jié)合更是大大提高了工程的運作速度。WinCC的多功能性在工業(yè)生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能滿足不同用戶的需求。

3.2 WinCC和S7-300通信時的方法

a.啟動WinCC軟件，新建WinCC項目，將PLC驅(qū)動程序添加到項目中。在建立MPI時，應(yīng)選擇SIMATIC作為通信驅(qū)動程序。對各個相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，使MPI的地址參數(shù)和PLC中的地址相同。用相同的方式選擇和PROFIBUS協(xié)議可以協(xié)同的驅(qū)動程序，建立現(xiàn)場總線，WinCC和可編程控制器PLC之間便建立了通信。

b.在WinCC和PLC建立連接之后，要建立S7-300和WinCC之間的數(shù)據(jù)通信。在S7-300組態(tài)完成之后，為其設(shè)立具有標(biāo)簽名、地址及數(shù)據(jù)類型的標(biāo)簽。設(shè)置標(biāo)簽地址時應(yīng)注意到其重要性，S7-300的地址是確定的，可以使用step7進(jìn)行變量配置，標(biāo)簽的地址應(yīng)和其輸入輸出等位置建立對應(yīng)的關(guān)系，設(shè)立好之后就建立了數(shù)據(jù)通信。

c.為了將畫面顯示在設(shè)備上，實現(xiàn)監(jiān)控和控制，應(yīng)先在圖形編輯器中添加相應(yīng)的基本圖形及基本設(shè)備元件等，添加對象之后開始制作生產(chǎn)線的流程圖及監(jiān)控畫面。最后，將畫面中的每個對象作為變量并添加標(biāo)簽，使標(biāo)簽變量和現(xiàn)場設(shè)備連接起來，這樣就可以從CRT畫面看到所有設(shè)備以及元件的工作狀態(tài)。

WinCC技術(shù)監(jiān)控系統(tǒng)在自動化工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。不僅如此，它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能已經(jīng)得到了亞洲企業(yè)的認(rèn)可。在工廠智能化的發(fā)展道路上，生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)更具透明性，用戶可以直接看到生產(chǎn)全過程。高效的組態(tài)形式使網(wǎng)絡(luò)具有更高的安全性能，集成自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)了雙向開放的性能，節(jié)約了成本，使工程效率大大提高。

4 結(jié)語

PLC可編程控制器不僅在計算機(jī)通信中發(fā)揮了重要的作用，可編程控制器的出現(xiàn)還使計算機(jī)廣泛用于工業(yè)大規(guī)模的自動控制。WinCC作為一個實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集整理的高效率軟件，已經(jīng)在自動化發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用。西門子S7-300和WinCC的工控組態(tài)軟件的結(jié)合使用更推動了工業(yè)的發(fā)展，這種方式簡單高效，具有良好的系統(tǒng)兼容性，在自動化控制行業(yè)中將會有廣闊的應(yīng)用前景。

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Application of Siemens S7-300 and industrial control configuration software

MA Jing-long

(China First Heavy Machinery Co., Ltd., Qiqihar 161000, China)

At present, to establish a connection between Siemens S7-300 series of programmable controller and MPI can achieve programming control, PLC is also widely used in industrial automation. PLC can monitor and operate the system through software programming and hardware configuration. Through the analysis of MP-3 and PROFIBUS of S7-300 multi-point interface network, the communication mode suitable for S7-300 and WinCC is found, and the remote control of the system is realized.

Siemens; Industrial control configuration software; S7-300; WinCC; Programmable controller; PLC

2017-04-22

馬景龍(1988-)，男，助理工程師，本科。

TP311.52

A

1674-8646(2017)14-0170-02