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S7-200系列PLC与监控计算机通信实现的研究
作者:周晓平 姜建芳 苏少  时间:2007/11/24 15:53:00  来源:论文天下论文网

论文作者:周晓平 姜建芳 苏少钰 陈迅

 

摘要:针对控制系统中上位机与S7-200系列PLC通信的实际问题,总结了几种监控计算机与S7-200系列PLC的通信方法,这几种方法在不同的控制系统中能较好解决监控计算机与S7-200系列PLC通信问题。

关键词:PLC 通信 WINCC组态软件 OPC;Profibus现场总线 PPI

 

引言

西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率,S7-200系列PLC是西门子SIMATIC PLC家族中的成员之一,在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7-200系列PLC体积小,软硬件功能强大,系统配置方便,由它组成的系统可以与强大的Profibus现场总线相连接。它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。但是在实际工程应用中遇到了监控计算机与S7-200系列PLC通信问题。由于西门子公司S7-200系列PLC比监控组态软件WinCC推出晚,因此WinCC中没有集成S7-200系列PLC的通信驱动程序;S7-200系列PLC的通信协议也不公开,应用第三方软件编制监控程序也有问题。这些问题给S7-200系列PLC的应用带来了一定的限制,为了解决这个实际工程问题,作者做了一些研究,本文就S7-200系列PLC与监控计算机通信问题研究结果展开讨论。

2  S7-200系列PLC监控的主要方法

在大多数控制系统中,仅仅是实现控制是不够的,在许多情况下也需要组态监控界面对系统进行监控。通过监控可以增加人机交互的能力,使操作人员实时地监控系统工作情况并使系统操作变得方便。

对S7-200系列PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法:组态软件监控、第三方软件编制的监控软件监控、触摸屏监控。

用组态软件WinCC实现监控,功能强大,灵活性好,可靠性高。但软件价格高,并需要解决WinCC与S7-200系列PLC的通信问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。

用第三方软件编制的监控软件实现监控,灵活性好,系统投资低,能适用于各种系统。但开发系统工作量大、可靠性难保证,对技术人员的经验和技术水平的要求高,还必须购买通信协议软件。在系统资金投资有限,技术人员水平较高的情况下可以采用此方法。

触摸屏进行监控,可靠性高,监控实现容易,触摸屏与PLC之间的通信问题生产厂商已处理好,用户不用考虑通信问题,可以大大缩短工程周期。但灵活性一般,功能有限,不能满足复杂控制系统的监控要求,而且价格高。在系统可靠性要求高、工期短的情况下可以采用此方法。

3  WinCC组态软件与S7-200系列PLC的通信

SIMATIC WinCC采用了最新的32位技术的过程监控软件,具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统,还是冗余多服务器/多用户系统,WinCC均是较好选择。通过ActiveX,OPC,SQL等标准接口,WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7-200系列PLC的通信,可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行。

1、WinCC与S7-200系列PLC通过Profibus协议进行通信的实现

(1)软硬件要求:

*  PC机 ,Windows 98操作系统;

*  S7-200系列PLC;

*  CP5412板卡或者其他同类板卡,例如:CP5611,CP5613;

*  EM277 Profibus DP模块;

*  Profibus 电缆及接头;

*  安装CP5412板卡的驱动;

*  安装WinCC 4.0或以上版本;

*  安装COM Profibus软件。

硬件连接如图1。

通信实现硬件连接

(2)组态

打开SIMATIC NET\COM Profibus,新加一个组态,主站为SOFTNET-DP,从站是EM277 Profibus-DP。主站的地址选择从1到126。从站的地址选择从3到99,与EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置:打开从站属性,在Configure选项中,选择8bytes in/8bytes out(可根据实际需要选定)。在Parameterize中可以选择偏移地址,地址对应于S7-200系列PLC的数据区(即V区),默认为0,即从VB0开始。组态完成后,导出(Export)NCM文件,生成*.txt和*.ldb文件。

(3)设置PG/PC interface。

在Access Point of the Application中选择CP_L2_1,在Interface Parameter Assignment 选择CP5412A2(Profibus)。在属性里的激活DP协议,并在DP-Database参数中输入*.ldb文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。

(4)WinCC的设置。

在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序,新的驱动程序选择PROFIBUS DP.CHN,选择CP5412(A2)Board 1,在System Parameters设定参数。CP5412(A2)board 参数为1,表示板卡的编号;Config参数为组态时生成的*.txt文件的完全路径;Watchdog time 参数为0。新建一个连接,从站地址与EM277的地址一致。

(5)建立变量。

WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的, 即In表示WinCC从S7-200系列PLC读入数据,Out表示WinCC向S7-200系列PLC写出数据。In和Out与数据存储区V区对应。在该例中,Out与PLC中数据存储区的VB0~VB7对应,In与PLC中的存储区的VB8~VB15对应。

(6)优缺点。

优点:该方法数据传输速度快,易扩展,实时性好。缺点:传送数据区域有限(最大64字节),在PLC中也必须进行相应的处理,且硬件成本高,需要的CP5412、EM277 Profibus-DP、Profibus总线等硬件,还需要Com Profibus软件。应用场合:适用于在要求高速数据通信和实时性要求高的系统。

2、WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协议进行通信的实现。

PPI协议是西门子S7-200系列PLC常用通信协议,但WinCC中没有集成该协议,即WinCC不能直接监控S7-200系列PLC组成的控制系统。S7-200 OPC Server是西门子公司推出的专为解决上位机监控S7-200系列PLC控制系统的接口软件。因此,WinCC可以通过该软件与S7-200系列PLC很方便的建立通信。

(1)软硬件要求:

*  PC机 ,Windows 98操作系统;

*  S7-200系列PLC。

*  PC/PPI电缆。

*  安装S7-200 OPC Server 软件。

*  安装WinCC 4.0软件。

(2)连接:

在控制面板中设定PG/PC接口参数。在Access Point of the Application中选择Computing,Interface参数选择PC/PPI Cable。

在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序,新的驱动程序选择OPC.CHN,在OPC GROUP中新建一个连接,打开属性,选择 OPC Group Setting,OPC服务器名称为OPCServer.MicroComputing。然后在新添加的连接中新建变量,变量的Item Name与S7-200系列PLC中用于监控的变量名对应。例如:Item Name为M0.0。

(3)优缺点

优点:该方法连接简单、硬件投资少、可以读写S7-200系列PLC中所有存储区域。缺点:通信速度比较慢、需要OPC软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合:用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。

另外,也可以通过其他公司的OPC软件进行通信,例如用开普的KEPServerEx作为OPC服务器,用WinCC作为OPC客户端来读写S7-200系列PLC内部数据区。实现与上述第二种方法类似,不同的是必须在OPC服务器中建立标签与S7-200系列PLC中存储地址对应。

在复杂系统中,如果系统中同时有S7-200系列PLC和S7-300系列PLC存在,S7-200系列PLC一般作为S7-300系列PLC的从站挂到Profibus总线上,WinCC通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。



4 第三方软件与PLC的连接

有些系统具有特殊性,没有现成的通用软件用于进行数据处理和系统监控,这就需要用户用第三方软件开发平台开发满足系统要求的监控软件。这样做既可以满足系统要求,又可以节约系统投资。但对软件开发人员的经验和技术要求较高。

第三方软件开发平台开发的监控软件与S7-200系列PLC通信使用PPI协议的接口软件有:Prodave、MicroComputing、OPC。

第三方软件开发平台开发的监控软件与S7-200系列PLC通过自由口进行通信,协议自定的话,开发的监控软件可以调用MSComm控件实现两者的

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