S7-200 PLC與監(jiān)控計算機通信實現(xiàn)的研究

1、s7-200 plc與監(jiān)控計算機通信實現(xiàn)的研究1 引言 西門子工控產(chǎn)品在工控領(lǐng)域應(yīng)用市場中有較高的占有率，s7-200系列plc是西門子simatic plc家族中的成員之一，在西門子工控領(lǐng)域應(yīng)用中占有重要地位。s7-200系列plc體積小，軟硬件功能強大，系統(tǒng)配置方便，由它組成的系統(tǒng)可以與強大的profibus現(xiàn)場總線相連接。它一推向市場就在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。但是在實際工程應(yīng)用中遇到了監(jiān)控計算機與s7-200系列plc通信問題。由于西門子公司s7-200系列plc比監(jiān)控組態(tài)軟件wincc推出晚，因此wincc中沒有集成s7-200系列plc的通信驅(qū)動程序；s7-200系列plc的通信協(xié)

2、議也不公開，應(yīng)用第三方軟件編制監(jiān)控程序也有問題。這些問題給s7-200系列plc的應(yīng)用帶來了一定的限制，為了解決這個實際工程問題，作者做了一些研究，本文就s7-200系列plc與監(jiān)控計算機通信問題研究結(jié)果展開討論。 2 s7-200系列plc監(jiān)控的主要方法 在大多數(shù)控制系統(tǒng)中，僅僅是實現(xiàn)控制是不夠的，在許多情況下也需要組態(tài)監(jiān)控界面對系統(tǒng)進行監(jiān)控。通過監(jiān)控可以增加人機交互的能力，使操作人員實時地監(jiān)控系統(tǒng)工作情況并使系統(tǒng)操作變得方便。 對s7-200系列plc組成的控制系統(tǒng)進行監(jiān)控一般有三種方法：組態(tài)軟件監(jiān)控、第三方軟件編制的監(jiān)控軟件監(jiān)控、觸摸屏監(jiān)控。 用組態(tài)軟件wincc實現(xiàn)監(jiān)控，功能強大，靈活

3、性好，可靠性高。但軟件價格高，并需要解決wincc與s7-200系列plc的通信問題。在復(fù)雜控制系統(tǒng)中可以采用此方法。 用第三方軟件編制的監(jiān)控軟件實現(xiàn)監(jiān)控，靈活性好，系統(tǒng)投資低，能適用于各種系統(tǒng)。但開發(fā)系統(tǒng)工作量大、可靠性難保證，對技術(shù)人員的經(jīng)驗和技術(shù)水平的要求高，還必須購買通信協(xié)議軟件。在系統(tǒng)資金投資有限，技術(shù)人員水平較高的情況下可以采用此方法。 觸摸屏進行監(jiān)控，可靠性高，監(jiān)控實現(xiàn)容易，觸摸屏與plc之間的通信問題生產(chǎn)廠商已處理好，用戶不用考慮通信問題，可以大大縮短工程周期。但靈活性一般，功能有限，不能滿足復(fù)雜控制系統(tǒng)的監(jiān)控要求，而且價格高。在系統(tǒng)可靠性要求高、工期短的情況下可以采用此方法。

4、 3 wincc組態(tài)軟件與s7-200系列plc的通信 simatic wincc采用了最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)控軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統(tǒng)，還是冗余多服務(wù)器/多用戶系統(tǒng)，wincc均是較好選擇。通過activex，opc，sql等標(biāo)準(zhǔn)接口，wincc可以方便地與其它軟件進行通信。wincc與s7-200系列plc的通信，可以采用ppi和profibus兩種通信協(xié)議之一進行。 1、wincc與s7-200系列plc通過profibus協(xié)議進行通信的實現(xiàn) （1）軟硬件要求： * pc機 ，windows 98操作系統(tǒng)； * s7-200系列plc； * cp5412板卡或者

5、其他同類板卡，例如：cp5611，cp5613； * em277 profibus dp模塊； * profibus 電纜及接頭； * 安裝cp5412板卡的驅(qū)動； * 安裝wincc 4.0或以上版本； * 安裝com profibus軟件。 （2）組態(tài) 打開simatic netcom profibus，新加一個組態(tài)，主站為softnet-dp，從站是em277 profibus-dp。主站的地址選擇從1到126。從站的地址選擇從3到99，與em277的地址一致。然后用該軟件對從站進行配置：打開從站屬性，在configure選項中，選擇8bytes in/8bytes out（可根據(jù)實際需

6、要選定）。在parameterize中可以選擇偏移地址，地址對應(yīng)于s7-200系列plc的數(shù)據(jù)區(qū)（即v區(qū)），默認為0，即從vb0開始。組態(tài)完成后，導(dǎo)出(export)ncm文件，生成*.txt和*.ldb文件。 （3）設(shè)置pg/pc interface。 在access point of the application中選擇cp_l2_1，在interface parameter assignment 選擇cp5412a2(profibus)。在屬性里的激活dp協(xié)議，并在dp-database參數(shù)中輸入*.ldb文件的完全路徑。設(shè)置完成后可以診斷硬件配置是否正確、通信是否成功。 （4）winc

7、c的設(shè)置。 在wincc變量管理器中添加一個新的驅(qū)動程序，新的驅(qū)動程序選擇profibus dp.chn，選擇cp5412（a2）board 1，在system parameters設(shè)定參數(shù)。cp5412(a2)board 參數(shù)為1，表示板卡的編號；config參數(shù)為組態(tài)時生成的*.txt文件的完全路徑；watchdog time 參數(shù)為0。新建一個連接，從站地址與em277的地址一致。 （5）建立變量。 wincc中的變量類型有in和out。in和out是相對于主站來說的， 即in表示wincc從s7-200系列plc讀入數(shù)據(jù)，out表示wincc向s7-200系列plc寫出數(shù)據(jù)。in和ou

8、t與數(shù)據(jù)存儲區(qū)v區(qū)對應(yīng)。在該例中，out與plc中數(shù)據(jù)存儲區(qū)的vb0vb7對應(yīng)，in與plc中的存儲區(qū)的vb8vb15對應(yīng)。 （6）優(yōu)缺點。 優(yōu)點：該方法數(shù)據(jù)傳輸速度快，易擴展，實時性好。缺點：傳送數(shù)據(jù)區(qū)域有限（最大64字節(jié)），在plc中也必須進行相應(yīng)的處理，且硬件成本高，需要的cp5412、em277 profibus-dp、profibus總線等硬件，還需要com profibus軟件。應(yīng)用場合：適用于在要求高速數(shù)據(jù)通信和實時性要求高的系統(tǒng)。 2、wincc與s7-200系列plc通過ppi協(xié)議進行通信的實現(xiàn)。 ppi協(xié)議是西門子s7-200系列plc常用通信協(xié)議，但wincc中沒有集成該

9、協(xié)議，即wincc不能直接監(jiān)控s7-200系列plc組成的控制系統(tǒng)。s7-200 opc server是西門子公司推出的專為解決上位機監(jiān)控s7-200系列plc控制系統(tǒng)的接口軟件。因此，wincc可以通過該軟件與s7-200系列plc很方便的建立通信。 （1）軟硬件要求： * pc機 ，windows 98操作系統(tǒng)； * s7-200系列plc。 * pc/ppi電纜。 * 安裝s7-200 opc server 軟件。 * 安裝wincc 4.0軟件。 （2）連接： 在控制面板中設(shè)定pg/pc接口參數(shù)。在access point of the application中選擇computing，

10、interface參數(shù)選擇pc/ppi cable。 在wincc變量管理器中添加一個新的驅(qū)動程序，新的驅(qū)動程序選擇opc.chn，在opc group中新建一個連接，打開屬性，選擇 opc group setting，opc服務(wù)器名稱為opcserver.microcomputing。然后在新添加的連接中新建變量，變量的item name與s7-200系列plc中用于監(jiān)控的變量名對應(yīng)。例如：item name為m0.0。 （3）優(yōu)缺點 優(yōu)點：該方法連接簡單、硬件投資少、可以讀寫s7-200系列plc中所有存儲區(qū)域。缺點：通信速度比較慢、需要opc軟件及相應(yīng)授權(quán)、系統(tǒng)擴展不方便。應(yīng)用場合：用于

11、低速、實時性要求不高、系統(tǒng)投資資金有限的系統(tǒng)。 另外，也可以通過其他公司的opc軟件進行通信，例如用開普的kepserverex作為opc服務(wù)器，用wincc作為opc客戶端來讀寫s7-200系列plc內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)。實現(xiàn)與上述第二種方法類似，不同的是必須在opc服務(wù)器中建立標(biāo)簽與s7-200系列plc中存儲地址對應(yīng)。 在復(fù)雜系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)中同時有s7-200系列plc和s7-300系列plc存在，s7-200系列plc一般作為s7-300系列plc的從站掛到profibus總線上，wincc通過s7-300系列plc對s7-200系列plc進行監(jiān)控。 4 第三方軟件與plc的連接 有些系統(tǒng)具有

12、特殊性，沒有現(xiàn)成的通用軟件用于進行數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)監(jiān)控，這就需要用戶用第三方軟件開發(fā)平臺開發(fā)滿足系統(tǒng)要求的監(jiān)控軟件。這樣做既可以滿足系統(tǒng)要求，又可以節(jié)約系統(tǒng)投資。但對軟件開發(fā)人員的經(jīng)驗和技術(shù)要求較高。 第三方軟件開發(fā)平臺開發(fā)的監(jiān)控軟件與s7-200系列plc通信使用ppi協(xié)議的接口軟件有：prodave、microcomputing、opc。 第三方軟件開發(fā)平臺開發(fā)的監(jiān)控軟件與s7-200系列plc通過自由口進行通信，協(xié)議自定的話，開發(fā)的監(jiān)控軟件可以調(diào)用mscomm控件實現(xiàn)兩者的通信。 1、用prodave軟件包實現(xiàn)通信連接 prodave是西門子公司推出的專門用于西門子plc產(chǎn)品（s7-200

13、、300、400系列plc）與pc/pg進行數(shù)據(jù)交換處理的軟件包。prodave在*.dll或*.lib文件中集成了數(shù)據(jù)交換的函數(shù)。在自行開發(fā)的監(jiān)控軟件中可以方便地調(diào)用該軟件中的各種函數(shù)。 主要函數(shù)有： （1）load_tool pc機與plc系統(tǒng)初始化鏈接； （2）unload_tool 斷開pc機與plc系統(tǒng)鏈接； （3）以及讀寫plc內(nèi)部存儲區(qū)的函數(shù)。 監(jiān)控軟件通過讀寫函數(shù)可以方便監(jiān)控plc控制系統(tǒng)。 2、用microcomputing軟件實現(xiàn)通信連接 安裝microcomputing后，在vb或delphi中可以直接插入控件?？刹迦氲目丶饕校篸ata controls、edit c

14、ontrols、button controls、label controls、slider control。data controls的主要功能是把以上剩余的四個控件與s7-200系列plc相連接、設(shè)置事件觸發(fā)條件以及設(shè)定s7-200系列plc地址等。而edit controls、button controls、label controls、 slider control可以與s7-200系列plc存儲資源直接對應(yīng)。第三方軟件可以直接調(diào)用上列控件對plc進行監(jiān)控，也可以通過函數(shù)對s7-200系列plc進行讀寫操作。 3、用opc server軟件實現(xiàn)通信連接 安裝s7-200 opc serv

15、er軟件后，在操作系統(tǒng)中將增加一個opc服務(wù)器，服務(wù)器的名字是“opcserver.computing”。vb或delphi中可編寫opc客戶端程序與opc服務(wù)器通信。 以下給出在vb開發(fā)環(huán)境下編寫opc客戶端程序的過程：首先在vb開發(fā)環(huán)境中的projectreferences中添加opc automation 2.0，然后編寫連接opc server、添加組、添加條目、讀寫數(shù)據(jù)的程序。 使用到的函數(shù)如下： connect函數(shù)：與opc server建立連接； opcgroups.add函數(shù)：添加組； opcitems.additems函數(shù)：添加條目； syncread函數(shù)：同步讀； sync

16、write函數(shù)：同步寫。 opc 服務(wù)器名為“opcserver.computing”, 條目名稱與s7-200系列plc中用于監(jiān)控的變量名對應(yīng)。4、用自由口實現(xiàn)通信連接 在vb或delphi下插入mscomm控件，按照自定協(xié)議通過串口來收發(fā)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理并實現(xiàn)監(jiān)控。 在plc中也必須編寫通信程序。 5、優(yōu)缺點總結(jié)： 用prodave，實現(xiàn)簡單，靈活性較好，可以直接調(diào)用prodave的函數(shù)對s7-200系列plc內(nèi)部存儲區(qū)進行讀寫，并能滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸，調(diào)試簡單，很適合在工程中應(yīng)用。但需要購買軟件，編程較復(fù)雜。 用microcomputing，使用方便，編程以控件實現(xiàn)，編寫簡單。但靈活性差，并需要購買軟件和授權(quán)。 用opc實現(xiàn)通信，編程靈活也較簡單，調(diào)試簡單，由于opc協(xié)議是通用協(xié)議，得到了許