郝娟芳 張潤懷

摘? 要：PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是目前工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的主流， 西門子S7-200 PLC在小型PLC控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。WinCC是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的開放的過程可視化系統(tǒng)，WinCC可以實(shí)現(xiàn)S7-300和S7-400控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，但不能與S7-200進(jìn)行直接通信。為了讓S7-200也能與WinCC通信，西門子開發(fā)了專門用于S7-200 PLC的OPC服務(wù)器（server）軟件PC Access， S7-200 PLC可以通過PC Access與WinCC通信。本文以一個(gè)“樓宇高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)”實(shí)際應(yīng)用的簡單實(shí)例，詳細(xì)介紹了用WinCC實(shí)現(xiàn)對(duì)S7- 200控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：S7- 200? PC Access? WinCC? 遠(yuǎn)程監(jiān)控? 控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（a）-0001-05

Abstract： PLC automatic control system is the mainstream of industrial automation application at present， and siemens S7-200 PLC is widely used in small PLC control system. WinCC is an open process visualization system jointly developed by SIEMENS and Microsoft. WinCC can realize remote monitoring of S7-300 and S7-400 control systems， but cannot communicate directly with S7-200. In order to make S7-200 communicate with WinCC ， Siemens developed OPC server （Server） software PC Access， which is specially used for S7-200 PLC. S7-200 PLC can communicate with WinCC through PC Access.This paper introduces in detail the operation process of remote monitoring of S7-200 control system with WinCC with a simple example of practical application of "PLC control system for high water level of building".

Key Words： S7- 200; PC Access; W? inCC; Remote monitor and control; Control system

PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是目前工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的主流。西門子S7-200PLC具有操作簡單的硬件和軟件，體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)配置方便。S7-200PLC控制系統(tǒng)在集散自動(dòng)控制系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能，使用范圍從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)控制，與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等都在廣泛使用。為了能夠及時(shí)掌握控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，還需建立控制系統(tǒng)的在線遠(yuǎn)程監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，不但監(jiān)控畫面信息量大，畫質(zhì)細(xì)膩形象，而且可以大大減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過計(jì)算機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的歸檔、分析和報(bào)表打印等。

本文以一個(gè)實(shí)際應(yīng)用實(shí)例：樓宇高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)，說明用WinCC實(shí)現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法。

1? 高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)的硬件組成及工作原理

本控制系統(tǒng)的PLC選用CPU224XP，通信模塊選用S7-200的以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊CP243-1。整個(gè)系統(tǒng)由深井水源、潛水泵、逆止閥、上水管網(wǎng)、高位水箱、水位傳感器、供水管網(wǎng)、用戶閥門、控制箱以及遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)組成（見圖1）。潛水泵置于深井當(dāng)中，水泵起動(dòng)時(shí)，通過管道將深井水抽至高位水箱，使水箱水位升高，打開放水閥門，水箱水位降低。通過人機(jī)界面或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)設(shè)定水位上限和水位下限，則PLC程序會(huì)通過水位傳感器隨時(shí)檢測(cè)水箱水位，自動(dòng)控制水泵的起停，使水位保持在水位上下限之間。

2? 高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)的控制要求

實(shí)現(xiàn)水泵的手動(dòng)控制及水箱水位自動(dòng)控制。

（1）通過接在PLC輸入點(diǎn)上的起動(dòng)按鈕和停止按鈕，對(duì)水泵手動(dòng)控制。

（2）通過接在PLC輸入點(diǎn)上的手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)水泵手動(dòng)控制和自動(dòng)控制之間的轉(zhuǎn)換。

（3）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)起動(dòng)按鈕和停止按鈕，對(duì)水泵手動(dòng)控制。

（4）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，開關(guān)打至自動(dòng)位置時(shí)，實(shí)現(xiàn)水位自動(dòng)控制。當(dāng)水位低于水位下限時(shí)，水泵啟動(dòng)，當(dāng)水位高于水位上限或水泵過載時(shí)，水泵停止。

（5）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)過載復(fù)位按鈕。當(dāng)水泵過載解除后，按下過載復(fù)位按鈕，水泵方可重新啟動(dòng)。

3? 電腦需安裝的應(yīng)用軟件

（1） S7-200的編程軟件：STEP 7 MicroWIN V4.0 SP9。

（2）西門子WinCC組態(tài)軟件：WinCC V7.0+SP3。

（3）專用于S7-200 PLC 服務(wù)器（Server）的V1.0 PC Access SP6。

4? 用WinCC遠(yuǎn)程監(jiān)控S7-200PLC控制系統(tǒng)

4.1 WinCC與S7-200 的以太網(wǎng)通信

為了通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，系統(tǒng)中增加了S7-200的以太網(wǎng)擴(kuò)展模塊CP243-1，首先需要在編程軟件中對(duì)該模塊進(jìn)行一些必要的配置。單擊編程軟件“操作欄”的按鈕，單擊→? ? ? →→，如圖2所示。

如果要將CP243-1連接至已有的局域網(wǎng)，則需按照該局域網(wǎng)所要求的IP地址進(jìn)行設(shè)置，本系統(tǒng)中的CP243-1只和PLC連接，因此可以任意設(shè)定，如將IP地址設(shè)為192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0，單擊? ? 按鈕，如圖3所示。

將“要為此模塊配置的連接數(shù)目”設(shè)置為1（視實(shí)際連接數(shù)而定，本系統(tǒng)為1），單擊按鈕，如圖4所示。

選中“接受所有連接請(qǐng)求”復(fù)選框，本地的TSAP默認(rèn)為10，將遠(yuǎn)程的TSAP改為11，并記住這兩個(gè)傳輸服務(wù)訪問點(diǎn)，在以后的設(shè)置中要用到。單擊→ →→→，到此完成了通信模塊的設(shè)置。

4.2 編寫以太網(wǎng)通信程序

CP243-1配置好后，在程序中調(diào)用以太網(wǎng)控制子程序才能正確通信。定義網(wǎng)絡(luò)1為“以太網(wǎng)通信”，如圖5所示，分別點(diǎn)紅色? ？，輸入地址（不可與程序在其它地址沖突）即可，如圖6所示。

首先將程序塊和系統(tǒng)塊通? 過PPI電纜下載至PLC，然后將CPU斷一次電，再重新上電，這樣上述設(shè)置才能起作用。此后，就可以通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信了。

4.3 通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)程序的下載和監(jiān)視

插好計(jì)算機(jī)與CP243-1之間的網(wǎng)線，設(shè)置本地連接屬性，如圖7所示。

計(jì)算機(jī)本地連接的IP地址必須和已經(jīng)下載至PLC中 的CP243-1的IP地址設(shè)為同一網(wǎng)段不同地址（如已下載至PLC的是192.168.1.1，此處設(shè)為192.168.1.2）連接網(wǎng)線并拼一下PLC的IP。如果連接成功，再進(jìn)行下面通信接口的設(shè)置。

打開編程軟件，單擊操作欄中的圖標(biāo)，彈出“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框，如圖8所示。

選中TCP/IP，單擊兩次按鈕，此時(shí)就可以用網(wǎng)線進(jìn)行程序的下載、監(jiān)視和測(cè)試了。這些設(shè)置也是和Win CC之間進(jìn)行以太網(wǎng)通信的必要條件。

4.4 PC Access SP3的設(shè)置和應(yīng)用

WinCC 要訪問S7-200的數(shù)據(jù)必須通過PC Access，它是連接WinCC與S7-200的橋梁。PC Access從S7-200中讀取數(shù)據(jù)，WinCC從PC Access 中讀取數(shù)據(jù)。首先在PC Access中建立與PLC的連接，然后建立WinCC需要訪問的數(shù)據(jù)，在PC Access中稱為項(xiàng)目，所建項(xiàng)目通過測(cè)試后，說明連接成功，就可以被WinCC訪問。

（1）建立PC Access 項(xiàng)目。

雙擊PC Access快捷圖標(biāo)將其打開，新建一個(gè)PC Access項(xiàng)目文件，將其起名，選擇路徑保存。

（2）建立PC Access與PLC的連接。

在新建的PC Access中，右擊MicroWin（TCP/IP），選擇“新PLC（N…）”選項(xiàng)，右擊NewPLC，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”選項(xiàng)，輸入IP地址（該地址要和下載至PLC中的IP地址完全一致），填寫本地和遠(yuǎn)程的TASP（注意與PLC中的本地和遠(yuǎn)程的TASP正好相反），單擊按鈕。

（3）增添PLC項(xiàng)目（變量連接）。

將WinCC項(xiàng)目中要訪問的所有PLC變量都添加到PC Access中。方法：右擊NewPLC，依次選擇“新”、“項(xiàng)目”，彈出項(xiàng)目屬性對(duì)話框，填寫變量的符號(hào)、地址、讀寫要求、數(shù)據(jù)類型，單擊按鈕，即定義了一個(gè)變量。如圖9為本系統(tǒng)需要定義的全部變量。

（4）測(cè)試客戶機(jī)。

通過測(cè)試客戶機(jī)，可以檢驗(yàn)各變量的通信質(zhì)量，左鍵拖動(dòng)任意變量至“客戶機(jī)測(cè)試窗口”，在工具欄中單擊圖標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，如果變量后面的“質(zhì)量”一欄顯示“好”，說明通信及變量測(cè)試正常，可以在WinCC中調(diào)用了。

4.5 WinCC組態(tài)

（1）新建項(xiàng)目。

雙擊快捷圖標(biāo)打開WinCC，單擊圖標(biāo)，選擇新建一個(gè)“單用戶項(xiàng)目”，單擊按鈕，填寫項(xiàng)目名稱和保存路徑，單擊按鈕。注意，WinCC項(xiàng)目的保存路徑不可嵌套太多，而且無論保存路徑中各文件夾以及項(xiàng)目名稱里，都不要包含漢字，否則運(yùn)行可能不正常。等待新建項(xiàng)目全部打開后，如圖10所示。

（2）添加驅(qū)動(dòng)程序。

必須添加OPC驅(qū)動(dòng)程序WinCC才能實(shí)現(xiàn)對(duì)PC Access的訪問。右擊“變量管理”，在彈出的快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動(dòng)程序”命令，選擇OPC.chn，單擊? ? 按鈕，展開OPC，可以看到添加的驅(qū)動(dòng)程序，如圖11所示。

（3）建立新的連接，引入OPC服務(wù)中的變量。

右擊OPC Groups（OPCHN Unit #1），在彈出的快捷菜單中選擇“系統(tǒng)參數(shù)”選項(xiàng)，彈出“OPC條目管理器”窗口，單擊前的“+”號(hào)，選擇S7-200 OPCServer，單擊按鈕，單擊按鈕，雙擊，界面中會(huì)顯示在OPC服務(wù)器中建立的變量，將這些變量選中，單擊，單擊按鈕，單擊按鈕，選中選項(xiàng)，單擊? ? ? ? ? ? ? ? 按鈕，即可將變量導(dǎo)入WinCC中。如圖12所示。

在新建的連接中可以看到添加進(jìn)來的變量，這些變量都可以在組態(tài)畫面時(shí)調(diào)用。

5? 結(jié)語

以上是用WinCC實(shí)現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的一個(gè)簡單實(shí)例。通過以上步驟，即可用WinCC實(shí)現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。S7-200在小型自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。在計(jì)算機(jī)高度普及的今天，常常需要把舊的小型控制系統(tǒng)納入遠(yuǎn)程監(jiān)控范疇。該實(shí)例的操作過程可以作為S7-200遠(yuǎn)程監(jiān)控的一個(gè)范例。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬潤.對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性問題與其設(shè)計(jì)方案的探究[J].中國高新區(qū)，2018（2）：26.

[2] 陳萍.對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性問題與其設(shè)計(jì)方案的教學(xué)探究[J].當(dāng)代教育實(shí)踐與教學(xué)研究，2017（10）：74.

[3] 新型數(shù)字隔離器提升PLC效能[J].電子元器件與信息技術(shù)，2018，2（3）：66-68.

[4] 谷靈莉.基于ZigBee協(xié)議的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].科技資訊，2016，14（26）：14-15，17.

[5] 劉剛.用于電梯的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（23）：139，141.

[6] 賁雪.電子信息工程綜合實(shí)踐中信號(hào)處理系統(tǒng)的研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（30）：108-109.

[7] 曠利平.探討城軌中信號(hào)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（33）：61-62.