基于PC的自动化系统及其软件

1、第六章基于PC的自动化系统及其软件基于PC的自动化系统及其软件n6.1 基于PC的自动化系统n6.2 WinAC软件的组成和功能6.1 基于PC的自动化系统n6.1.1 基于PC的控制及其发展n1.基于PC的PLC的含义n以PC为平台的PLC称之为基于PC的PLC，就是将将PCPC机的硬软件机的硬软件与控制软件控制软件集成在一起，既具有传统传统PLCPLC的功能的功能，又具有PCPC机的操作监机的操作监视视和管理功能管理功能。 n2.2.基于基于PCPC的的PLCPLC与与传统传统PLCPLC的对比的对比( (优势优势) )n（1）将自动化的传统工艺自动化的传统工艺与ITIT新技术新技术有机结

2、合，用户可以不断提高控制水平提高控制水平、提高生提高生产率产率、降低成本降低成本。 n（2）集成统一的数据库统一的数据库、统一的编程工具统一的编程工具、统一的通讯网络统一的通讯网络，为用户提供基于基于PCPC平台的平台的一体化的解决方案一体化的解决方案。 n（3）简化了系统的网络体系结构系统的网络体系结构和设备设设备设计计，提高了系统的通讯效率提高了系统的通讯效率，降低了硬件和降低了硬件和备件投资备件投资，易于调试和维护易于调试和维护。n（4）其一体化设计一体化设计大大提高了控制器控制器、人人机界面机界面和网络部件网络部件的数据交换速度数据交换速度。 n（5）有高度兼容性高度兼容性，便于工程师

3、针对不同用户需求和应用场合灵活选择灵活选择PLCPLC或或PCPC的解的解决方案决方案,无需对程序进行任何修改无需对程序进行任何修改。 n（6）易学易用易学易用，熟悉的PC和操作系统，简单的系统和网络结构，方便的编程和组态软件，用户可在最短的时间内轻松掌握。 n（7）有明显的性能价格明显的性能价格优势，其集成简单集成简单和开放开放的特点使用户的工程、维护、培训和备件的费用大大降低。n3.3.基于基于PCPC的自动化的发展趋势的自动化的发展趋势n采用PC作为工业控制器所带来的高性能高性能、开开放性放性、易于学习易于学习和维护维护的特点可满足用户不断增长的提高生产率、降低成本和企业电子商务发展的需

4、求。n（1）从控制需求角度来看：P158P158n（2）从投资角度来看n（3）从企业信息化的需求来看n（4）相关技术的发展和成熟n基于基于PCPC的自动化的自动化与PLCPLC相互交叉应用相互交叉应用：n在操作安全性操作安全性非常重要的场合，PLCPLC仍扮演非常重要的角色；n在逻辑控制逻辑控制与运动控制运动控制、视频处理视频处理和快速快速I/OI/O板卡的板卡的信号处理相集成信号处理相集成的应用场合，基于基于PCPC的自动化的自动化是不可替代的；n在大量数据处理大量数据处理和复杂算法复杂算法、控制集成人机界面控制集成人机界面和管理系统管理系统等PC的优势强项领域，在今后3-5年内，传统的PL

5、C解决方案将会更多地被基于PC的解决方案所代替。nPCPC控制控制只是提高了PLCPLC的控制水平控制水平和操作水平操作水平，不是替代I/OI/O模块，模块， I/OI/O模块仍是模块仍是PLCPLC的基础。的基础。6.1.2 基于PC的自动化产品SIMATIC WinAC nSIMATIC WinAC是Siemens Automatic Windows Automation Center的缩写，WinAC不是简单地将PLC替换为PC，而是将将PLCPLC和和PCPC的功能相结合的功能相结合，包括控制功能控制功能、通讯功能通讯功能、可视化功能可视化功能、网络网络功能功能以及工艺技术工艺技术功能

6、等。n1. 1. WinACWinAC的功能的功能n（1 1）控制功能控制功能n用户使用普通普通PCPC或工业工业PCPC完成完成PLCPLC的控制功能的控制功能。nWinACWinAC基本型基本型和WinACWinAC实时型实时型提供软件提供软件PLCPLC，采用PC机的资源（如CPU、内存、硬盘）来实现控制要求；nWinACWinAC插槽型插槽型提供硬件硬件PCIPCI插卡型插卡型PLCPLC，控制性能与S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP412-2DP/416-2DP相同。n（2）计算功能计算功能nWinACWinAC提供标准提供标准ActiveXActiveX控件作

7、为标准化的软控件作为标准化的软件包件包（如MS Visual Basic或Office ），对对过程数据进行实时存取。过程数据进行实时存取。控件包括按钮、数值显示、诊断、数据链接等，用户对过程创建显示和控制，只需自行设定参数，而无需编程。同时，WinACWinAC内置内置Software Software ContainerContainer（ActiveXActiveX容器）用于集成自带的容器）用于集成自带的和第三方的和第三方的ActiveXActiveX控件，可以完成简单的控件，可以完成简单的过程显示和操作功能，无需任何编程。过程显示和操作功能，无需任何编程。n（）（）可视化功能可视化功能

8、nWinAC提供两种与监控组态软件相连接的方式：n通过通过SIMATICSIMATIC软件之间的内部集成软件之间的内部集成，WinCCWinCC和ProToolProTool/Pro/Pro是WinAC最优化的数据存取和可视化工具；n使用使用WinACWinAC内置的内置的OPCOPC（用于过程控制的用于过程控制的OLEOLE）服务器服务器与任何第三方监控组态软件任何第三方监控组态软件集成。n（）（）网络功能网络功能nWinACWinAC提供连接提供连接PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP通讯板卡的驱动通讯板卡的驱动程序程序，用于连接远程连接远程I/OI/O或远程编程调试装置或远程编程

9、调试装置，同时可以应用现成的应用现成的PC技术技术实现与办公网络办公网络的连接。的连接。n（）（）工艺技术功能工艺技术功能n对于用户的特殊工艺要求，可配合相应的功能模块来实现，或使用VB、VC、JAVA等高级语言编程，由WinAC ODK(开放的开发工具)进行集成。n2.WinAC2.WinAC的特点的特点n（）（）提高处理性能提高处理性能nPCPC与与PLCPLC相比相比，在CPUCPU、内存、内存等方面具有明显优势，当进行数据处理，尤其对于模拟量运算以及用户控制算法控制算法上，PCPC的运算性能通常可以达的运算性能通常可以达到到PLCPLC的的 10 10 倍或更高倍或更高。n（）（）满足

10、实时性能满足实时性能n而PCPC采用的采用的Windows NT/2000Windows NT/2000操作系统并不是操作系统并不是实时系统实时系统，中断的响应时间或任务的执行周期具有不确定性。但是随着技术的发展，随着技术的发展，PCPC已具已具有比有比PLCPLC更好的硬实时特性更好的硬实时特性。n（）（）简化通讯接口，降低网络负担简化通讯接口，降低网络负担nWinAC在一台在一台PCPC机中实现机中实现ProfibusProfibus和以太网的和以太网的数据交换数据交换，应用程序与PLC的数据交换通过通过PCIPCI背板总线（背板总线（WinACWinAC插槽型）或内部软件接口插槽型）或内

11、部软件接口（WinAC基本型/实时型），不占用总线资源不占用总线资源，消除瓶颈现象。n（）（）易于集成用户控制要求易于集成用户控制要求nWinACWinAC ODK ODK可以将用户编制的程序作为功能块将用户编制的程序作为功能块嵌入到嵌入到PLCPLC程序扫描中程序扫描中，满足特殊控制场合的要求。n（）（）编程调试简单方便编程调试简单方便nWinACWinAC具有在线调试功能具有在线调试功能，编程人员无须连接PLC即可在本机实现Step 7程序、监控组态程序、通讯程序的在线调试，极大地方便用户编制程序，缩短现场调试时间。n（）（）节约投资成本节约投资成本nPLC产品在开发完成以后，通常会多年保

12、持性能不变，与PC+PLC系统相比，基于基于PCPC的控制的控制可节省节省PLCPLC的的CPUCPU、电源、框架、控制柜、接线以、电源、框架、控制柜、接线以及软件编程等方面的投资及软件编程等方面的投资，在价格上有一定的优势。6.2 WinAC软件的使用方法n 6.2.1 WinAC软件的分类nWinACWinAC是西门子公司基于基于PCPC的自动化解决方案的自动化解决方案，主要产品包括WinACWinAC基本型基本型、WinACWinAC插槽型插槽型、WinACWinAC实时型实时型。n1.WinAC1.WinAC基本型基本型（即（即WinACWinAC Basis Basis）：n基于基于

13、Windows NTWindows NT的纯软件纯软件PLCPLC解决方案解决方案，用于常常规规PLCPLC控制系统且需要处理大量数据的场合；控制系统且需要处理大量数据的场合；n2.WinAC2.WinAC实时型实时型（即（即WinACWinAC RTX RTX）:n带实时扩展的软件带实时扩展的软件PLCPLC，用于实时性、确定实时性、确定性要求非常高的控制场合性要求非常高的控制场合，如运动控制运动控制，快快速控制速控制等；n3.WinAC3.WinAC插槽型插槽型（即（即WinACWinAC Slot 412/416 Slot 412/416）:基于基于PCPC的插槽型硬件的插槽型硬件PLC

14、PLC，可以独立于独立于WindowsWindows操作系统及操作系统及PCPC机机（带电源扩展板），在功能上与S7- 400 的CPU412/416相同，稳定性强，适用于实时性、安全性、可靠性要求均较高的场合。n6.2.2 WinAC插槽型（即WinAC Slot 412/416）的组成n（1）Slot PLC “CPU 412-2 PCICPU 412-2 PCI”或“CPUCPU 416-2 PCI416-2 PCI”：两种两种CPUCPU来自基于来自基于PCPC应用的应用的S7-400S7-400产品系列。产品系列。n（2）可选的可选的PSPS扩展电路板扩展电路板（PS：电源）：提供独

15、立于PC的电源。n（3）控制面板控制面板：在屏幕上显示CPU 41x-2 PCI控件。n（4）路由器路由器：通过SIMATIC NET CPSIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）或网卡网卡与CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI进行通讯。n（5）时间同步时间同步：通过SIMATIC NET CPSIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）与CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI同步。n（6）SIMATIC ComputingSIMATIC Computing软件软件：提供专门用于过程的可提供专门用于过程的可视化的视化的Activ

16、e XActive X控件控件。在SIMATIC Computing中，用户可以将第三方控件加入到S7控件的行列中监视和修改过程数据。n（7）WinACWinAC工具管理器工具管理器：这是一个工具条，用户可以将准备用于处理过程数据的应用加入其中。n6.2.3 WinAC插槽型的功能n1带有带有CPU 41x -2 PCI的的WinAC Controlling实现基于实现基于PC的控制的控制nWinACWinAC Controlling Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416的控制组件，集成在集成在PCPC中执行传统的可编程逻辑控制器的任务中执行传统的

17、可编程逻辑控制器的任务。nWinAC Controlling由由CPU 412-2 PCICPU 412-2 PCI或或CPU CPU 416-2 PCI416-2 PCI组成。组成。图6-1 插槽型WinAC中的CPU 41x-2 PCIn（1）CPU 41x-2 PCI具有具有PLC的典型特征：的典型特征：n1)按照命令热起动或完全重起动热起动或完全重起动（利用PS电源扩展板）n2)具有实时响应时间的关键动作实时响应时间的关键动作n3)实时时钟实时时钟n4)利用后备电池进行数据备份后备电池进行数据备份（用PS电源扩展板）n5)独立于独立于PCPC硬盘保存硬盘保存PLCPLC程序的外部存储器

18、程序的外部存储器n6)集成集成MPIMPI连接程序员进行技术服务，或用于编程、与其它站点联网n7)集成的集成的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP接口用于连接接口用于连接I/OI/O（2）插槽型）插槽型WinAC的操作的操作控制面板控制面板n（3）编程）编程nCPU 41x-2 PCI的组态和编程方式与带组态和编程方式与带有有STEP 7STEP 7的的SIMATIC S7SIMATIC S7相似相似，编程语言包括LADLAD，STLSTL，S7-SCLS7-SCL和所有的图形编和所有的图形编程语言程语言S7-GRAPHS7-GRAPH，S7-HiGRAPHS7-HiGRAPH和和CF

19、CCFC等。等。n2电源（电源（PS）扩展板独立于）扩展板独立于PCn3CPU 41x-2 PCI的通讯选件的通讯选件nPROFIBUS-DPPROFIBUS-DP接口、接口、MPI/PROFIBUS-DPMPI/PROFIBUS-DP接口。接口。n如果希望通过工业以太网工业以太网或PROFIBUSPROFIBUS子网子网进行通讯，必须在PC机上另外安装通讯处理器（安装通讯处理器（CPCP）。n（1）通过集成接口与集成接口与PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP连接连接。n（2）通过第二个集成接口与第二个集成接口与MPIMPI或或PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP连连接接。n（

20、3）通过PCIPCI接口与接口与PCPC连接连接n（4）通过通讯处理器（通讯处理器（CPCP）与另一个网络相连另一个网络相连，例如工业以太网工业以太网/PROFIBUS/PROFIBUS。n 4CPU 41x-2 PCI的时间同步的时间同步中央日中央日- -时传输器时传输器n5用用SIMATIC Computing存取过程数据存取过程数据n利用利用SIMATIC ComputingSIMATIC Computing软件访问软件访问CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI，对过程数据进行监视和修改。对过程数据进行监视和修改。n（1）可以利用标准标准Active X控件控件（OCX）存取过程数据。n（2）利用DCOM（DistriburedDistribured Component Component Object ModelObject Model）通过网络集成分布式应用装置。n（3）利用OPC（OLE for Process Control）服服务器务器，其它OPC客户机可存取所控制的设备中的数据。图6-