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PC机的硬软件与控制软件集成在一起，既具有传统PLC的功能，又具有PC机的操作监视和管理功能。 n2.2.基于基于PCPC的的PLCPLC与传统与传统PLCPLC的对比的对比( (优势优势) )n（1）将自动化的传统工艺与IT新技术有机结合，用户可以不断提高控制水平、提高生产率、降低成本。 n（2）集成统一的数据库、统一的编程

2、工具、统一的通讯网络，为用户提供基于PC平台的一体化的解决方案。 n（3）简化了系统的网络体系结构和设备设计，提高了系统的通讯效率，降低了硬件和备件投资，易于调试和维护。n（4）其一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。 n（5）有高度兼容性，便于工程师针对不同用户需求和应用场合灵活选择PLC或PC的解决方案,无需对程序进行任何修改。 n（6）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）有明显的性能价格优势，其集成简单和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

3、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、开放性、易于学习和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求。n（1）从控制需求角度来看n（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PC的自动化与PLC相互交叉应用：n在操作安全性非常重要的场合，PLC仍扮演非常重要的角色；n在逻辑控制与运动控制、视频处理和快速I/O板卡的信号处理相集成的应用场合，基于PC的自动化是不可替代的；n在大量数据处理和复杂算法、控制集成人机界面和管理系统等PC的优势强项领域，在今后3-5年内，传统的PLC解决方案将会更

4、多地被基于PC的解决方案所代替。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PLC和PC的功能相结合，包括控制功能、通讯功能、可视化功能、网络功能以及工艺技术功能等。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PC或工业PC完成PLC的控制功能。nWinAC基本型和WinAC实时型提供软件PLC，采用PC机的资源（如CPU、内存、硬盘）来实现控制要求；nWinAC插

5、槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能与S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。n（2）计算功能）计算功能nWinAC提供标准ActiveX控件作为标准化的软件包（如MS Visual Basic或Office ），对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，WinAC内置Software Container（ActiveX容器）用于集成自带的和第三方的ActiveX控件，可以完成简单的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nWinAC提供两种与监控组态软件相连

6、接的方式：n通过SIMATIC软件之间的内部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC最优化的数据存取和可视化工具；n使用WinAC内置的OPC（用于过程控制的OLE）服务器与任何第三方监控组态软件软件集成。n（）网络功能（）网络功能nWinAC提供连接PROFIBUS-DP通讯板卡的驱动程序，用于连接远程I/O或远程编程调试装置，同时可以应用现成的PC技术实现与办公网络的连接。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

7、的特点的特点n（）提高处理性能（）提高处理性能nPC与PLC相比，在CPU、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上，PC的运算性能通常可以达到PLC的10倍或更高。n（）满足实时性能（）满足实时性能n而PC采用的Windows NT/2000操作系统并不是实时系统，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，PC已具有比PLC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PC机中实现Profibus和以太网的数据交换，应用程序与PLC的数据交换通过PCI背板总线（WinAC插槽型）或内

8、部软件接口（WinAC基本型/实时型），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nWinAC ODK可以将用户编制的程序作为功能块嵌入到PLC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nWinAC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，通常会多年保持性能不变，与PC+PLC系统相比，基于PC的控制可节省PLC的CPU、电源、框架、控制柜、接线以及软件编

9、程等方面等方面的投资，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nWinAC是西门子公司基于PC的自动化解决方案，主要产品包括WinAC基本型、WinAC插槽型、WinAC实时型。n1.WinAC1.WinAC基本型（即基本型（即WinACWinAC Basis Basis）：n基于Windows NT的纯软件PLC解决方案，用于常规PLC控制系统且需要处理大量数据的场合；n2.WinAC2.WinAC实时型（即实时型（即WinACWinAC RTX RTX）:n带实时扩展的软件PLC，用于实时性、确定性要求非常高的控制场合，如运动控制，快速控制

10、等；n3.WinAC3.WinAC插槽型（即插槽型（即WinACWinAC Slot 412/416 Slot 412/416）:基于PC的插槽型硬件PLC，可以独立于Windows操作系统及PC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 PCI”或“CPU 416-2 PCI”：两种CPU来自基于PC应用的S7-400产品系列。n（2）可选的PS扩展电路板（PS：电源）：提供独立于PC

11、的电源。n（3）控制面板：在屏幕上显示CPU 41x-2 PCI控件。n（4）路由器：通过SIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）或网卡与CPU 41x-2 PCI进行通讯。n（5）时间同步：通过SIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）与CPU 41x-2 PCI同步。n（6）SIMATIC Computing软件：提供专门用于过程的可视化的Active X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）WinAC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。

12、n6.2.3 WinAC插槽型的功能n1 1带有带有CPU 41x -2 PCICPU 41x -2 PCI的的WinACWinAC ControllingControlling实现基于实现基于PCPC的控制的控制nWinAC Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416的控制组件，集成在PC中执行传统的可编程逻辑控制器的任务。nWinAC Controlling由CPU 412-2 PCI或CPU 416-2 PCI组成。图6-1 插槽型WinAC中的CPU 41x-2 PCIn（1）CPU 41x-2 PCI具有PLC的典型特征：n1)按照命令热起动或

13、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n3)实时时钟n4)利用后备电池进行数据备份（用PS电源扩展板）n5)独立于PC硬盘保存PLC程序的外部存储器n6)集成MPI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PROFIBUS-DP接口用于连接I/O（2）插槽型WinAC的操作控制面板n（3）编程nCPU 41x-2 PCI的组态和编程方式与带有STEP 7的SIMATIC S7相似，编程语言包括LAD，CSF，STL，S7-SCL和所有的图形编程语言S7-GRAPH，S7-HiGRAPH和CFC等。n2 2电源（电源（PSPS）扩展板独立于）扩展板独

14、立于PCPCn3 3CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI的通讯选件的通讯选件nPROFIBUS-DP接口、MPI/PROFIBUS-DP接口。n如果希望通过工业以太网或PROFIBUS子网进行通讯，必须在PC机上另外安装通讯处理器（CP）。n（1）通过集成接口与PROFIBUS-DP连接。n（2）通过第二个集成接口与MPI或PROFIBUS-DP连接。n（3）通过PCI接口与PC连接n（4）通过通讯处理器（CP）与另一个网络相连，例如工业以太网/PROFIBUS。n 4 4CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI的时间同步的时间同步n5 5用用SIMATIC Com

15、putingSIMATIC Computing存取过程数据存取过程数据n利用SIMATIC Computing软件访问CPU 41x-2 PCI，对过程数据进行监视和修改。n（1）可以利用标准Active X控件（OCX）存取过程数据。n（2）利用DCOM（Distribured Component Object Model）通过网络集成分布式应用装置。n（3）利用OPC（OLE for Process Control）服务器，其它OPC客户机可存取所控制的设备中的数据。图6-6 利用SIMATIC Computing访问过程数据6 6用户通过标签文件使用过程数据符号用户通过标签文件使用过程数据符号n用标签文件（TagFile）组态器创建标签文件，为存储器位置和控制引擎提供符号信息源，然后标签文件就可以在未安装STEP7的计算机上使用。n标签文件在SIMATIC Computing中给标签赋值后，便可用符号名代替绝对地址，利用STEP7符号存取控制引擎中的数据。图6-7 利用STEP7符号存取控制引擎中的数据7 7用户通过标签文件访问多个控制引擎用户通过标签文件访问多个控制引擎8在在DCOMDCOM网络中使用网络中使用SIMATIC ComputingSIMATIC Computing9 9利用利用OPCOPC将第三方应用连接到将第三方应用连接到SIM