第七章 系统集成及应用

《现场总线技术及其应用》(第3版）2第七章系统集成及其应用一、系统集成内涵及方法二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统三、S7-200PLC与S7-300PLC的系统集成四、自动生产线系统集成

1.系统集成内涵

系统集成是将原来没有联系或联系不紧密的元素组合起来，成为具有一定功能的、满足一定目标的、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程。在工业控制领域，系统集成用于解决不同设备、不同软件及软硬件间的网络连接，并实现数据在不同设备、不同系统及不同层次间的传输，最终达到设备信息、生产信息等信息的互联互通互操作。一、

系统集成内涵及方法

2.系统集成方法

系统集成可使用API函数、WebService等方法自行开发中间软件或接口，也可选用SCADA、HMI等系统自带的通信驱动器，还可采用适用于工业应用领域的OPC、OPCUA等接口标准。

2.系统集成方法

1）中间文件交换技术

基于中间文件的系统集成是指将各个子系统需要交换的信息按照统一的文件格式和接口要求进行存储，子系统通过各自编制的数据导入/导出接口来实现子系统之间的信息交换。

通过中间文件实现ERP与MES的集成，可以将ERP系统与MES系统所需要的数据文件以统一接口的方式转换为中间文件格式Excel。

2.系统集成方法

2）OPC（UA）技术OPC（OLEforProcessControl，OPC）是一种通用的工业标准，用于过程控制的对象链接与嵌入技术。它是由世界上多个自动化公司、软硬件供应商与微软合作开发的一套数据交换接口的工业标准，能够为现场设备、自动控制应用、企业管理应用软件之间提供开放的、一致的接口规范，为来自不同供应商的软硬件提供“即插即用”的连接。

2.系统集成方法

2）OPC（UA）技术

2.系统集成方法

3）SCADA（或组态）软件SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，涉及到组态软件、数据传输链路和工业隔离安全网关。SCADA（组态）系统自带的通讯网关进行异构网络连接，再对不同的操作者，赋予不同的操作权限，可保证整个系统的安全可靠运行，实现异构网络的无缝连接。

2.系统集成方法

4）自动化通讯协议

自动化通讯协议包括本书前面章节介绍的Profibus-DP、CC-Link、ModbusRTU、ModbusTCP、Profinet、Ethercat等协议，可实现具有支持相同协议的设备之间的通信，或通过网桥、中继器等转换接口来实现设备与设备、设备与局域网的互联互通，例如S7-1200PLC配有以太网口，通过该通信口可实现S7-1200PLC与第三方通信设备的ModbusTCP通信，也可配置RS232/RS485等模块实现与其它设备的互联互通。二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

1．系统介绍

采用Modbus协议通信可实现低成本、高性能的主从式计算机网络远程监控,尤其适用于小型控制系统且操作环境恶劣的场所。

搭建ModbusRTU通信系统如下图所示。系统中两台PLC都可以做Modbus通信主站，本例设置S7-1200PLC为主站，FX3UPLC及智能仪表为从站，采用Modbus通信功能码H03/H10(读出/写入多个保持寄存器),完成PLC读取智能仪表当前测量数据及PLC之间数据交互功能。二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

在通信系统硬件接线时需要注意的是：1)西门子S7-1200PLC系统的通信接口A端接至三菱FX3UPLC系统的B端和智能仪表的B端；S7-1200PLC的通信接口B端接至FX3UPLC的A端和接至智能仪表的A端；不可接错，否则无法通信；2)Modbus数据通信采用Master/Slave方式，网络中只能有一个主设备，且在设置通信参数时必须确保同一网络中所有通信设备的数据格式及通信速度一致。二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_S7-1200设置IP地址二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_S7-1200启用系统及时钟存储器字节二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_S7-1200通信端口操作模式二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_S7-1200通信端口数据格式二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_S7-1200硬件标识符界面二、基于ModbusRTU的多站点互联通信系统通信

2．硬件配置及通信参数设置_智能仪表

系统采用5.4.2节介绍的智能温度调节仪和智能湿度调节仪做Modbus网络从站地址分别设为1#、3#，其Modbus通信性能是：波特率为1200、2400、4800、9600四档可选，数据格式为1个起始位、8个数据位、1个停止位、无校验位，提供RS485通信接口，可进行单字读写通信。仪表测量的温度、湿度当前值对应的Modbus通信地址为H1001(K4097)。

4．S7-1200PLC通信指令调用MB_COMM_LOAD指令用于组态通信端口使用ModbusRTU协议通信，必须调用MB_COMM_LOAD一次。完成组态后，MB_MASTER和MB_SLAVE指令才可以使用该端口。

1)调用并设置串口参数初始化函数MB_COMM_LOAD

4．S7-1200PLC通信指令调用

调用“通信处理器”-“MB_MASTER”主站指令，自动生成其背景数据块。

2)读取智能温度仪（地址为1）实时温度值

4．S7-1200PLC通信指令调用

右键点击已生成的“MB_MASTER”指令块，选择“复制”并在下一个程序段进行“粘贴”操作，保证其背景数据块一致。

3)读取智能湿度仪（地址为2）实时湿度数值二、实现S7-1200PLC与智能仪表之间的Modbus通信

5．系统调试运行

1.Wincc软件介绍

三、S7-200PLC与S7-300PLC的系统集成

Wincc是由西门子公司开发的上位机组态软件，主要用于对生产过程进行监控。2.控制要求及硬件配置

三、S7-200PLC与S7-300PLC的系统集成系统控制要求如下：1）S7-200PLC控制第一台电机运行，S7-300PLC控制第二台电机运行；2）第一台电机启动5s后第二台电机启动；3）如果第一台电机启动，则第二台电机不能单独启动/停止；4）按下停止按钮，电机停止。2.控制要求及硬件配置

三、S7-200PLC与S7-300PLC的系统集成3.S7-200PLC与WinCC通信的建立三、S7-200PLC与S7-300PLC的系统集成

-添加驱动-选择驱动类型3.S7-200PLC与WinCC通信的建立

|建立驱动连接3.S7-200PLC与WinCC通信的建立

新建变量-13.S7-200PLC与WinCC通信的建立

新建变量-23.S7-200PLC与WinCC通信的建立

S7200PLC通信变量4.S7-300PLC与WinCC通信的建立

S7300PLC通信建立4.S7-300PLC与WinCC通信的建立

S7300PLC通信变量5.系统功能的实现

S7200PLC梯形图5.系统功能的实现

S7300PLC梯形图5.系统功能的实现

WinCC全局脚本程序6.系统联调

延时5s运行监控6.系统联调

5s后第二台电机运行

1.自动生产线控制