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1、1 引言随着工业自动化技术的进展,人们对自动化监控系统的要求越来越高。而在设计开发实时监控系统时，现场设备与上位机软件的通讯是关键技术，下面主要介绍国产流行工控软件“组态王”与西门子S7-200 的通信方式。2 组态王简介“组态王”是在PC 机上建立工业把握对象人机接口的一种智能软件包，它以Windows 98/ Windows 2023/ Windows NT4.0 中文操作系统作为其操作平台，具有图形功能完备，界面全都友好，易学易用的特点。该软件包由工程治理器(ProjManager)、工程扫瞄器(Touch Explorer)、画面运行系统(TouchVew)三局部组成。ProjMana
2、ger 用于建工程、工程治理， 并能对已有工程进展搜寻、备份及有效恢复，实现数据字典的导入和导出。TouchExplorer 是“组态王”软件的核心局部和治理开发系统，是应用工程的开发环境，内嵌画面开发系统， 可完成对画面的设计、动画的连接等工作。TouchVew 是“组态王”软件的实时运行环境，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I/O 效劳程序的数据交换,通过实时数据库治理从一组工业把握对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形 象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。在 TouchExplorer 的画面开发系统中设计开
3、发的画面应用程序必需在TouchVew 运行环境中才能运行。3 S7-200 系列 PLC西门子公司的SIMATIC S7-200 系列属于小型可编程序把握器，可用于代替继电器的简洁把握场合，也可以用于简洁的自动化把握系统。S7-200 系列PLC 共有 5 种根本型号的CP U 模块，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM，把握点数可以从 10 点扩展到 248 点。其中，CPU221 无扩展功能，适于用做小点数的微型把握器，CPU222 有扩展功能，CPU224 是具有较强把握功能的把握器，CPU226 和CPU226 XM 适用于简洁的中小型把握系统。
4、全部型号的CPU 在内部都集成了 1 个(CPU221、CPU222、CPU224)或 2 个(CPU226， CPU226XM)通讯口，该通讯口为标准的RS485 口，可在三种方式下工作，即PPI 方式、MPI 方式和自由通讯口方式。另外，S7-200 可通过增加EM277 模块接入Profibus-DP 网络，通过 CP243-1 通讯模块连入工业以太网，通过CP243-2 模块使其成为AS-i 主站。4 组态王与西门子 S7-200 的几种通信方式4.1 组态王的通讯机制组态王把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，为实现和外部设备的通讯，组态王内置有 大量的设备驱动作为外部设备的通讯接口
5、。在开发过程中，只需依据工程扫瞄器供给的“设 备配置向导”，一步步完成连接过程，即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。在运行 期间，组态王可以通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据或指令。组 态王的驱动程序承受ActiveX 技术，每一驱动都是一个COM 对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，从而保证运行系统的高效率，如图1 所示。因此，组态王可以与一些常用I/O 设备直接进展通讯，如可编程把握器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表等。组态王与I/O 设备之间的数据交换承受五种方式:串行通讯方式、DDE 方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口卡方式。图 1 组态王与
6、外部设备通讯示意图4.2 组态王与S7-200 的PPI 通信方式PPI(Point-to-Point)是西门子专为S7-200 系列开发的一个通讯协议，为主/从协议，PC 机为主站，S7-200 为从站。该方式下有两种硬件连接方法，一种是使用PPI 电缆将PC 机串口和 S7-200 的通讯口相连，承受串行通讯方式。另一种是PC 机通过CP5611 通讯卡与S7- 200 相连。在第一种方式下，使用PLC 编程软件STEP 7-Micro/WIN32 安装通讯硬件，在“SET PG/PC Interface”对话框中配置 PC/PPI cable,选择 Interface Parameter
7、 Assignme nt 为 PPI，并设置PPI 参数默认值,双击通讯框中得刷图标后建立与S7-200 的通信连接。在其次种方式下，将CP5611 卡安装在PC 机的插槽中，用连接带缆将CP5611 卡与S7-2 00 的PORT 口相连，安装STEP 7-Micro/WIN32 和 STEP 7 V5.0 +ServicePack5(或 ST EP 7 V5.1+ServicePack 2)，运行 PG/PC-interface parameterisation，将用户界面配置为CP5611 (PPI)方式。这两种方式的上位机组态王的设置根本一样，首先使用“设备配置向导” 定义外部设备，分
8、别选择西门子S7-200 系列PPI 通信和西门子S7-200 系列通讯卡通信， 并设定如下通信参数:波特率 9600bps,数据位 8 位，停顿位 1 位，偶校验。在设定PLC 地 址时，两种方式有所不同，前者将 PLC 地址设为默认地址 2。后者承受“PLC 地址.2”地址格式，小数点前的数字为有效地址 PLC 的地址(即站号)，小数点后为数字 2，所设定的地址范围为 2.2126.2，其中PLC 的地址可通过编程软件STEP 7-Micro/WIN 设置来实现。在组态王的“数据字典”中定义相关变量，选择变量类型为I/O 型，并选择连接设备，指定所访问的存放器名及存放器类型。留意，组态王只
9、支持V 存放器，假设要监控Q、M 存放器，可以先在PLC 程序中将Q、M 存放器传至V 存放器，组态王通过对V 存放器的操作来实现对Q、M 存放器的监控。另外，组态王不支持直接以I/O 离散变量的定义， 需以字节(BYTE)形式存取，每一 BYTE 类型(8 个BIT 位)对应 8 个开关量的输入或输出状态， 即 BYTE 的 07 位分别对应输入或输出的 07 开关量通道，假设要显示或把握某一开关量通道的状态，可以使用组态王供给的 BIT或 BITSET函数进展取位或置位。在制作好的监 控画面中，将画面的图素与定义的变量建立“动画连接”，在TouchVew 中运行，即可建立实时通信，得到一个
10、反映工业现场的监控画面。4.3 组态王与S7-200 的MPI 通信方式MPI(Multi-Point)为多主站的通信方式。在西门子公司的可编程把握器、操作员界面和编程器上的集成有MPI 口，可与PC 机、S7-200 建立小型的MPI 网。由于S7-200 只能作为M PI 从站，所以装有组态王的PC 机与S7-200 仍为主/从协议。PC 机通过MPI 卡(如CP5611 通讯卡)接入MPI 网中作为主站。其通信设置和使用与前类同。4.4 组态王与S7-200 的自由口通信方式自由口通讯方式是S7-200 的一个很有特色的功能。它是一种通讯协议完全开放的工作方式， 不受PPI 协议的限制,
11、是PPI 方式的一个补充。在该方式下的通讯口的协议由外设打算，PL C 通过程序来适应外设。从而使得S7-200 系列PLC 可以与任何具有通讯力气的并且协议 公开的设备相通讯,即S7-200 可以由用户自己定义通讯协议。在与组态王承受自由口协议方式通讯时，为主从的问答方式，装有组态王的上位机为主呼方， 下位机S7-200 为应答方。亚控公司供给了使用 STEP 7 Micro/WIN 编写的自由口通讯的P LC 初始化程序，该梯形图程序通过接收中断和发送中断以及发送指令(XMT)把握通信口的操作，其默认的PLC 通讯端口为PORT0，地址为 2,波特率 9600bps。假设要更改通讯端口、地
12、址和波特率，可在 STEP 7-Micro/WIN 编程软件中将中断程序 6(INT_6)中 XMT 指令的P ORT 0 口改为所用端口，并在系统块中进展相应更改;将 VW8(存放PLC 的地址的存放器) 传送PLC 的实际地址值;波特率设置可通过更改SMB30 的值，该存放器是自由口把握存放器，用于存放自由口把握字节。在使用亚控的PLC 初始化程序具体操作时，首先用PC/PPI 电缆将PC 机的串口与S7-200 的通讯口相连，当CPU 为 226 时，有两个通讯口:PORT0 和PORT1,应选择PORT0 与组态王进展通讯，由于此时使用PORT1 通讯不上。在PC/PPI 电缆上有DI
13、P 开关，用于设置通讯的波特率，此处设为 9600bps,与 SET PG/PC intererface 中的设置全都。使用PLC 编程软件STEP 7-Micro/WIN32 安装和设置PC/PPI 电缆，建立计算机与 S7-200 的连接后将亚控公司供给的自由口通讯的初始化程序下传至PLC 中去。在组态王中定义外部设备为西门子S7-200 系列编程口通信，并设定如下通信参数:波特率 9600bps,数据位 8 位，停顿位 1 位，无校验，设定PLC 地址为默认地址 2。其它操作与前一样，运行TouchVew，则可建立组态王与S7-200 的自由口通信方式。4.5 组态王与S7-200 的P
14、rofibus-DP 通信方式Profibus-DP 是用于分布式的I/O 设备高速通信的一种协议，该协议定义了主站和从站，支持单主或多主系统，各主站间为令牌传递，主站与从站间为主/从传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。S7-200 可通过增加EM277 Profibus-DP 扩展模块的方法支持Profibus-DP 网络协议，作为DP 从站。使用 Profibus-DP 协议方式S7-200 和组态王通讯时，需要通过 OPC 方式来实现， 组态王不再供给直接的DP 驱动，其中西门子供给OPC Server，组态王作为OPC Client 进展数据通讯。具体配置过程
15、为:(1) 将 CP5611 通讯卡安装在PC 机中，并依据硬件安装向导安装卡的驱动程序，用Profib us-DP 通讯电缆将CP5611 卡与EM277 通讯口相连，CP5611 作为DP 主站。(2) 在 PC 机上安装Simatic net 6.0 软件，它用于组态整个Profibus-DP 网络。软件安装后，首先选择 SIMATIC NETSettingsConfiguration Console，在 PC Station 中添加O PC Server 程序及CP5611 通讯卡;然后使用SIMATIC NETSettingsCommissioning WizardPC Statio
16、n Wizard 创立工程和虚拟PC Station;更改硬件组态时，在弹出PC St ation 的配置图中添加EM277 的 GSD 文件后，设置CP5611 卡的地址和通讯波特率及协议模式，此处我们将 CP5611 卡的地址设为 1，通讯波特率设为 1.5M，协议选择 DP，并将CP5611 卡操作模式选择设为DP Master;在 HW Config 窗口的DP Master 总线上添加E M277 模块作为DP 从站，双击总线上的EM277 模块设置其地址(要求与实际模块的拨码设置全都) ,此处我们设为 2，并为 EM277 建立数据交换区，可依据实际需要选择交换区大小; 在SET PG/PC Interface 设置为S7ONLINE(STEP 7)PC
