WINCC和与PLC之间的通讯方式

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1、- - . - 第四章S7-400与WINCC通讯连接技术本章讲述WINCC与可编程控制器间的通讯方式。WINCC是目前工业现场应用较为广泛的可视化软件技术，能实现工业现场的模拟画面，使现场设备除了提供专用的通道，用于连 接到SIMATIC 55/57/5505等系列的PLC外，还提供了如PROFIBUS DP/FMS，DDE(动态数据交换)和OPC(用于过程控制的OLE)等通用通道连接到第三方控制器。此外，WINCC还以附加件(add-ons)的形式提供连接到其他控制器的通讯通道。另外，还提供了一个CDK选件，可以用它来开发一些专用通讯通道。4.1过程通讯原理4.1.1通讯术语下面列举了一些

2、在通讯中应用的术语。其中有关各种通讯网络的详细介绍已经在上章里详细介绍过，对于WINCC与PLC之间的通讯连接方式的掌握，熟悉下面几种通讯术语，能更好的加深对本章的了解和应用。(1)通讯通讯用于描述两个通讯伙伴之间的数据交换。(2)通讯伙伴通讯伙伴是指可以互相进行通讯的模块，也就是说它们可以互相交换数据。它们可以是 PLC中的中央处理器板和通讯处理器，也可以是PC中的通讯处理器。(3)站站是可以作为一个单元与一个或多个子网连接的设备。它可以是PLC，也可以是PC。(4)子网、子网是用于描述一个通讯单元的术语。该单元包含建立链接所必需的所有物理组件以及 相关的数据交换方式。(5)网络网络是由一个

3、或多个互相连接的子网组成的单元，它包括所有可以互相通讯的站。(6)通讯驱动程序在WINCC中通讯驱动程序也指通道。它是一个软件组织，可在自动化系统和WINCC中的变量管理器之间设置连接，以便能向WINCC变量提供过程值。在WINCC中有很多通讯驱动程序，可通过不同的总线系统连接不同的自动化系统。每个通讯驱动程序只需被集成到WINCC项目一次。通讯驱动程序具有扩展名.chn，安装在系统中所有的通讯驱动程序可在WINCC安装目录下的子目录、bIN中查到。通讯驱动程序具有不同通道单元用于各种通讯网络。(7)通道单元通道单元指的是一种网络或连接类型。每个使用的通道单元必须分配给相关的通讯处理器。一些通

4、道单元需要附加系统参数的组态。 (8)连接 连接是两个通讯伙伴组态的逻辑分配，用于执行已定义的通讯服务。每个连接有两个端点。它们包含对通讯伙伴进行寻址所必需的信息，以及用于建立连接的附件属性。 一旦WINCC与自动化系统建立正确的物理连接，就需要WINCC的通讯驱动程序和相关的通道单元来建立或组态与自动化系统间的逻辑连接。每个通道单元下可有多个连接。4.1.2WINCC通讯原理1、WINCC通讯结构及原理 WINCC通讯结构层次如图4-1所示。图4-1、WINCC通讯结构层次图WINCC使用变量管理器来处理变量的集中管理，此变量管理器不为用户所见。它处理WINCC项目产生的数据和存储在项目数据

5、库中的数据。在WINCC运行系统中，它管理WINCC变量。WINCC的所有应用程序必须以WINCC变址的形式从变址管理器中请求数据，这些WINCC应用程序包括图形运行系统、报警记录运行系统和变量记录运行系统等。WINCC变量管理器管理运行时的WINCC变量。它的任务是从过程中取出请求的变量值。这个过程通过集成在WINCC项目中的通讯驱动程序来完成。通讯驱动程序利用其通道单元构成WINCC与过程处理之间的接口。在大多数情况下，到过程处理的基于硬件的连接是利用通讯处理器来实现的。WINCC通讯驱动程序使用通讯处理器来向PLC发送请求消 息。然后，通讯处理器将回答相应消息请求的过程值返回到WINCC

6、管理器中。加入部分过程介绍2、建立WINCC与PLC间通讯的步骤：1、创建WINCC站与自动化系统间的物理连接。详细介绍各硬件2、在WINCC项目中添加适当的通道驱动程序。3、在通道驱动程序适当的通道单元下建立与指定通讯伙伴的连接。4、在连接下建立变量。4.2 WINCC与SIMATICS7-PLC的通讯WINCC提供了一个称为SIMATIC S7 Protocol Suite的通讯驱动程序。此通讯驱动程序支持多种网络协议和类型。通过它的通道单元提供与各种SIMATIC S7-300和S7-400 PLC 的通讯。具体选择通道单元的类型要看WINCC与自动化系统的连接类型。 4.2.1通道单元

7、的类型SIMATIC 57 Protocol Suite通讯驱动程序包括如下的通道单元：一、工业以太网通道单元INdustrial Ethernet和INdustrial Ethernet(11)两个通道单元皆为工业以太网通道单元。它使用SIMATIC NET工业以太网，通过安装在PC机上的通讯卡与SIMATIC 57PLC进行通讯，使用的通讯协议为ISO传输层协议。二、MPIMPI用于通过编程设备上的外部MPI端口或PC机上通讯处理器在MPI网络上与PLC进行通讯。三、命名连接Named Connections(命名连接)通过符号连接与STEP7进行通讯。这些符号连接是使用STEP7组态的，

8、并且当与S7-400的H/F冗余系统进行高可靠性通讯时，必须使用此命名连接。四、现场总线PROFIBUS和PROFIBUS(11)实现与现场总线PROFIBUS上的S7 PLC的通讯。另外，TCP/IP也是通过工业以太网进行通讯，使用的通讯协议为TCP/IP。WINCC要与网络建立通讯链接，必须做以下工作：1、为PLC选择与WINCC进行通讯的合适的通讯模块；2、为WINCC所在的站的PC机选择合适的通讯处理器；3、在WINCC项目上选择通道单元。对于WINCC与SlMATIC S7 PLC的通讯，首先要确定PLC上通讯口的类型，不同型号的CPU上集成有不同的接口类型，对于S7-300/S7-

9、400类型的CPU至少会集成一个MPI/DP口。有的CPU上还集成了第二个DP口，有的还集成了工业以太网口。此外，PLC上还可选PROFIBUS或工业以太网络的通讯处理器。其次，要确定WINCC所在的PC机与自动化系统连接的网络类型。WINCC的操作员站既可与现场控制设备在同一网络上。也可在单独的控制网络上。连接的网络类型决定了在WINCC项目中的通道单元类型。PC机上的通讯卡有工业以态网卡和PROFIBUS网卡，插槽有ISA插槽、PCI插槽和PC-MCIA摺。此外，通讯卡有Hardnet和Softnet两种类型。表4-1列出了PC机上的通讯卡的类型。Hardnet通讯卡有自己的微处理器，可减

10、轻系统CPU上的负荷，可以同时使用两种以上的通讯协议(多协议操作)。Softnet通讯卡没有自己的微处理器，同一时间内只能使用一种通讯协议。表4-1 PC机上的通讯卡的类型通讯卡型号插槽类型类 型通讯网络CP5412ISAHardnetPROFIBUS/MPICP5611PCISoftnetPROFIBUS/MPICP5613PCIHardnetPROFIBUS/MPICP5511PCMCIASoftnetPROFIBUS/MPICP1413ISAHardnet工业以太网CP1412ISASoftnet工业以太网CP1613PCIHardnet工业以太网CP1612PCISoftnet工业以太

11、网CP1512PCMCIASoftnet工业以太网表4-2列出了当WINCC与PLC进行通讯时，PLC上使用的通讯模块和PC机上的通讯卡。表4-2通讯模块和通讯卡WINCC通道单元通讯网络SIMATIC S7类型CPU或通讯模块PC通讯卡MPIMPIS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5MPI卡CP5611CP5511CP5613S7-400CPU 41XCP443-5PROFIBUSPROFIBUSS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5CP5611CP5511CP5613CP5412S7-400CPU 33XCP342-5，CP343-5工业以太网和TCP

12、/IP工业以太网或TCP/IPS7-200CP243-1CP1612S7-300CP343-1CP1613S7-400CP443-1CP1512Soft PLC内部连接WINACBasis/RTX不需要不需要4.2.2添加驱动程序添加SIMATIC S7 Protocol Suite驱动程序的步骤：l 在WINCC项目管理器的浏览窗口中，右击“变量管理”。l 从快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”菜单项，打开“添加新的驱动程序”对话框，选择SIMATIC S7 Protoeol Suite.chn，如图4-2所示。 图4-2添加驱动程序图l 单击“打开”按钮，将添加此驱动程序到组态的WINCC项

13、目中。4.2.3通道单元1、工业以太网通道单元工业以太网是工业环境中最有效的一种子网。它适用于管理层和现场层通讯，有利于大量成员在大范围内进行大数据量的交换。工业以太网是一种开放式的通讯网络，符合IEEE802.3标准。其主要优点在于高可靠性、使用范围广、速度快、易扩展和开放性。通道单元“工业以太网”用于通过工业以太网将WINCC连接到S7自动化系统。此通道单元是通过ISO传输层协议进行的。传输层处理数据流控制、阻塞和确认任务。下面的例子将详细介绍WINCC通过工业以太网与自动化系统的连接。在本例中需要用到如下的硬件和软件：一个S7-400底板、一块S7-400电源、一块CPU416-2 DP

14、模块和一块CP443-l模块。SIMATIC NET软件和一块CP1613通讯卡。装有SIMATIC STEP7软件的PC和编程电缆。WINCC V6.0和PC机(假定STEP7和WINCC分别装在不同的PC机上)。一条交叉的、在两网卡间进行连接的RJ45网络电缆。一、PLC站设定方法和步骤：通过INdustrial Ethernet通道单元建立WINCC S7-400 PLC通讯的步骤如下：1、安装PLC上的各模块，并通电。2、在安装STEP7的PC机上进行PLC的硬件组态。硬件组态如图4-3所示。图4-3 硬件组态图3、 改CP443-1的参数。增加一个以太网络，如果在 WINCC中使用的通道是INdustrial Ethernet，则应激活复选框Set MAC address/user 150 protocol，并设定MAC地址。如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道单元，则应激活复选框IP Protocol is beINg used，并设定IP地址及子网掩码，如图4-4所示，将组态好的配置下载到PLC中。