WINCC和與PLC之間的通訊方式

1、第四章S7-400與WINCC通訊連接技術本章講述WINCC與可編程控制器間的通訊方式。WINCC是目前工業(yè)現場應用較為廣 泛的可視化軟件技術，能實現工業(yè)現場的模擬畫面，使現場設備除了提供專用的通道，用于 連 接至1SIMATIC 55/57/5505等系列的PLC外，還提供了如PROFIBUS DP/FMS ,DDE(動 態(tài)數據交換)和?？谟糜谶^程控制的OLE)等通用通道連接到第三方控制器。此外，WINCC 還以附加件(add-ons)的形式提供連接到其他控制器的通訊通道。另外，還提供了一個CDK 選件，可以用它來開發(fā)一些專用通訊通道。過程通訊原理通訊術語下面列舉了一些在通訊中應用的術語。其

2、中有關各種通訊網絡的詳細介紹已經在上章里詳 細介紹過，對于WINCC與PLC之間的通訊連接方式的掌握，熟悉下面幾種通訊術語，能更 好的加深對本章的了解和應用。通訊通訊用于描述兩個通訊伙伴之間的數據交換。(2)通訊伙伴通訊伙伴是指可以互相進行通訊的模塊，也就是說它們可以互相交換數據。它們可以是 PLC中的中央處理器板和通訊處理器，也可以是PC中的通訊處理器。站站是可以作為一個單元與一個或多個子網連接的設備。它可以是PLC,也可以是PC。(4)子網、子網是用于描述一個通訊單元的術語。該單元包含建立鏈接所必需的所有物理組件以及 相關的數據交換方式。網絡網絡是由一個或多個互相連接的子網組成的單元，它包

3、括所有可以互相通訊的站。通訊驅動程序在WINCC中通訊驅動程序也指通道。它是一個軟件組織，可在自動化系統(tǒng)和WINCC 中的變量管理器之間設置連接，以便能向WINCC變量提供過程值。在WINCC中有很多通 訊驅動程序，可通過不同的總線系統(tǒng)連接不同的自動化系統(tǒng)。每個通訊驅動程序只需被集成 到WINCC項目一次。通訊驅動程序具有擴展名.chn，安裝在系統(tǒng)中所有的通訊驅動程序可在WINCC安裝目 錄下的子目錄、bIN中查到。通訊驅動程序具有不同通道單元用于各種通訊網絡。 通道單元通道單元指的是一種網絡或連接類型。每個使用的通道單元必須分配給相關的通訊處理 器。一些通道單元需要附加系統(tǒng)參數的組態(tài)。(8)

4、連接連接是兩個通訊伙伴組態(tài)的邏輯分配用于執(zhí)行已定義的通訊服務。每個連接有兩個端點。 它們包含對通訊伙伴進行尋址所必需的信息，以及用于建立連接的附件屬性。一旦WINCC與自動化系統(tǒng)建立正確的物理連接，就需要WINCC的通訊驅動程序和相關的通道單元來建立或組態(tài)與自動化系統(tǒng)間的邏輯連接。每個通道單元下可有多個連接。WINCC通訊原理1、WINCC通訊結構及原理WINCC通訊結構層次如圖4-1所示。圖4-1、WINCC通訊結構層次圖WINCC使用變量管理器來處理變量的集中管理，此變量管理器不為用戶所見。它處理 WINCC項目產生的數據和存儲在項目數據庫中的數據。在 WINCC運行系統(tǒng)中，它管理 WIN

5、CC變量。WINCC的所有應用程序必須以WINCC變址的形式從變址管理器中請求數據， 這些WINCC應用程序包括圖形運行系統(tǒng)、報警記錄運行系統(tǒng)和變量記錄運行系統(tǒng)等。WINCC變量管理器管理運行時的WINCC變量。它的任務是從過程中取出請求的變量 值。這個過程通過集成在WINCC項目中的通訊驅動程序來完成。通訊驅動程序利用其通道 單元構成WINCC與過程處理之間的接口。在大多數情況下，到過程處理的基于硬件的連接 是利用通訊處理器來實現的。WINCC通訊驅動程序使用通訊處理器來向PLC發(fā)送請求消 息、。然后，通訊處理器將回答相應消息請求的過程值返回到WINCC管理器中。加入部分過程介紹2、建立WI

6、NCC與PLC間通訊的步驟：1、創(chuàng)建WINCC站與自動化系統(tǒng)間的物理連接。詳細介紹各硬件2、在WINCC項目中添加適當的通道驅動程序。3、在通道驅動程序適當的通道單元下建立與指定通訊伙伴的連接。4、在連接下建立變量。WINCC 與 51乂人757K的通訊WINCC提供了一個稱為SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅動程序。此通訊驅動程 序支持多種網絡協議和類型。通過它的通道單元提供與各種SIMATIC S7-300和S7-400 PLC 的通訊。具體選擇通道單元的類型要看WINCC與自動化系統(tǒng)的連接類型。通道單元的類型SIMATIC 57 Protocol Suite通訊驅

7、動程序包括如下的通道單元：一、工業(yè)以太網通道單元INdustrial Ethernet和INdustrial Ethernet(11)兩個通道單元皆為工業(yè)以太網通道單 元。它使用SIMATIC NET工業(yè)以太網，通過安裝在PC機上的通訊卡與SIMATIC 57PLC進 行通訊，使用的通訊協議為ISO傳輸層協議。二、MPIMPI用于通過編程設備上的外部MPI端口或PC機上通訊處理器在MPI網絡上與PLC 進行通訊。三、命名連接Named Connections(命名連接)通過符號連接與STEP7進行通訊。這些符號連接是使 用STEP7組態(tài)的，并且當與S7-400的H/F冗余系統(tǒng)進行高可靠性通訊時

8、，必須使用此命名連接。四、現場總線PROFIBUS和PROFIBUS(11)實現與現場總線PROFIBUS上的S7 PLC的通訊。另外， TCP/IP也是通過工業(yè)以太網進行通訊，使用的通訊協議為TCP/IP。WINCC要與網絡建立通訊鏈接，必須做以下工作：1、為PLC選擇與WINCC進行通訊的合適的通訊模塊；2、為WINCC所在的站的PC機選擇合適的通訊處理器；3、在WINCC項目上選擇通道單元。對于WINCC與SlMATIC S7 PLC的通訊，首先要確定PLC上通訊口的類型，不同型號的 CPU上集成有不同的接口類型，對于S7-300/S7-400類型的CPU至少會集成一個MPI/DP口。

9、有的CPU上還集成了第二個DP口，有的還集成了工業(yè)以太網口。此外，PLC上還可選 PROFIBUS或工業(yè)以太網絡的通訊處理器。其次，要確INCC所在的PC機與自動化系統(tǒng) 連接的網絡類型。WINCC的操作員站既可與現場控制設備在同一網絡上。也可在單獨的控制 網絡上。連接的網絡類型決定了在WINCC項目中的通道單元類型。PC機上的通訊卡有工業(yè)以態(tài)網卡和PROFIBUS網卡，插槽用SA插槽、PCI插槽和 PC-MCIA摺。此外，通訊卡有Hardnet和Softnet兩種類型。表4-1列出了PC機上的通訊卡 的類型。Hardnet通訊卡有自己的微處理器，可減輕系統(tǒng)CPU上的負荷，可以同時使用兩種以上

10、的通訊協議(多協議操作)。Softnet通訊卡沒有自己的微處理器，同一時間內只能使用一種通訊協議。表4-1 PC機上的通訊卡的類型通訊卡型號插槽類型類型通訊網絡CP5412ISAHardnetPROFIBUS/MPICP5611PCISoftnetPROFIBUS/MPICP5613PCIHardnetPROFIBUS/MPICP5511PCMCIASoftnetPROFIBUS/MPICP1413ISAHardnet工業(yè)以太網CP1412ISASoftnet工業(yè)以太網CP1613PCIHardnet工業(yè)以太網CP1612PCISoftnet工業(yè)以太網CP1512PCMCIASoftnet工業(yè)

11、以太網表4-2列出了當WINCC與PLC進行通訊時，PLC上使用的通訊模塊和PC機上的通訊卡。表4-2通訊模塊和通訊卡WINCC通道單元通訊網絡SIMATIC S7 類型CPU或通訊模塊PC通訊卡MPIMPIS7-300CPU 33XCP342-5CP343-5MPI卡CP5611CP5511CP5613S7-400CPU 41XCP443-5CPU 33XCP5611PROFIBUSPROFIBUSS7-300CP342-5CP5511CP343-5CP5613S7-400CPU 33XCP342-5，CP343-5CP5412工業(yè)以太網和TCP/IP工業(yè)以太網或TCP/IPS7-200CP

12、243-1CP1612S7-300CP343-1CP1613S7-400CP443-1CP1512Soft PLC內部連接WINACBasis/RTX不需要不需要4.2.2添加驅動程序添加SIMATIC S7 Protocol Suite驅動程序的步驟: 在WINCC項目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理。 從快捷菜單中選擇添加新的驅動程序”菜單項，打開添加新的驅動程序”對話框，選擇SIMATIC S7 Protoeol Suite.chn，如圖4-2所示。H SIMATIC 55 Ethernet 7F CHN X| SIMATIC S5 ProHbui FDL.lIhi*| SIMATIC

13、 TI 女r 國口*| SIMATIC TI 女r 國口TJ Infoxhn因5州蘇區(qū)過5里局39&4R，匚HMIsiMATlC 57 Protocol 5uite. din1|5MATC l Ethernet Layer -t.CHNIsiMATlC 57 Protocol 5uite. din1-Ll文件名邕I文件類型qpWllCC文件名邕I文件類型qpWllCC通訊驅動程序（* ctirij圖4-2添加驅動程序圖單擊“打開按鈕，將添加此驅動程序到組態(tài)的帥世。項目中。4.2.3通道單元1、工業(yè)以太網通道單元工業(yè)以太網是工業(yè)環(huán)境中最有效的一種子網。它適用于管理層和現場層通訊，有利于大 量成員

14、在大范圍內進行大數據量的交換。工業(yè)以太網是一種開放式的通訊網絡，符合 IEEE802.3標準。其主要優(yōu)點在于高可靠性、使用范圍廣、速度快、易擴展和開放性。通道單元工業(yè)以太網用于通過工業(yè)以太網將WINCC連接到57自動化系統(tǒng)。此通道 單元是通過ISO傳輸層協議進行的。傳輸層處理數據流控制、阻塞和確認任務。下面的例子將詳細介紹WINCC通過工業(yè)以太網與自動化系統(tǒng)的連接。在本例中需要用到 如下的硬件和軟件：一個S7-400底板、一塊S7-400電源、一塊CPU416-2 DP模塊和一塊CP443-l模塊。SIMATIC NET軟件和一塊CP1613通訊卡。裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編

15、程電纜。WINCC V6.0和PC機（假定STEP7和WINCC分別裝在不同的PC機上）。一條交叉的、在兩網卡間進行連接的RJ45網絡電纜。一、PLC站設定方法和步驟：通過INdustrial Ethernet通道單元建立WINCC S7-400 PLC通訊的步驟如下：1、安裝PLC上的各模塊，并通電。2、在安裝STEP72、在安裝STEP7的PC機硬件組態(tài)如圖4-3所示。上進行PLC的硬件組態(tài)。圖4-3硬件組態(tài)圖3、改CP443-1的參數 增加一個以太網絡，如果在WINCC中使用的通道是INdustrialEthernet，則應激活復選框Set MAC address/user 150 pr

16、otocol，并設定MAC地址。如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道單元，則應激活復選框 Protocol is beINgused，并設定IP地址及子網掩碼，如圖4-4所示，將組態(tài)好的配置下載到PLC中。圖4-4、通道地址設定3、OB1塊和DB1塊，為便于側試，在此例定義兩個數據字：DB1.DBW6每秒加l , DB1.DBW8 CPU每循環(huán)掃描一次加l。程序放在OB1中，？將OB1和DB1下載到PLC中，并做LC運行。至此，PLC側的任務已完 成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成的。二、WINCC站設定方法和步驟1、安裝WINCC的PC機上安裝CP1613網卡。2、裝SIMAT

17、IC NET光盤上的軟件，安裝時應包括SIMATIC NET PC Product，NCMPC/57和NCM S7-INdustrial Ethernet軟件。3、打開WINDOWS控制面板下的工具Set PG/PC Interface。在打開的應用程序中單擊Select按鈕，打開Install Ng/Uninstall Ng Interface對話框。如果CP1613未出現在已安裝的模塊清單中，添加CP1613模塊，如圖4-5所示。單擊Close按鈕。退出此對話框。圖4-5添加CP1613模塊如圖4-6所示。4、Set PG/PC Interface對話框中選擇CP_H1_l的訪問點為如圖4

18、-6所示。圖4-6設置訪問點5、打開WINCC并添加驅動程序SIMATIC S7 Protocol Suite，見圖4-7。在通道單元Industrial Ethernet（工業(yè)以太網）的快捷菜單中選擇。新驅動程序的連接菜單項，打開連接屬性對話框，輸入連接的名稱。圖4-7工業(yè)以太網連接的參數設置6、單擊屬性按鈕，打開連接參數-Industrial Ethernet,對話框。在以太網地址” 文本框中按格式輸入所要連接的PLC上的通訊處理器地址。此處的地址應與圖4-4中的 MAC地址相同。7、在機架號文本框中輸入CPU所在的機架號，在“插槽號文本框中指PU所在的插槽 號。此處應輸入的是CPU的插槽

19、號，不是通訊處理器的插槽號。如果通訊處理器不是集 成在PLC的CPU上，則CPU與通訊處理器的插槽號不同，如圖4-7所示。8、有必要可激活發(fā)送/接收原始數據塊”復選框，并輸人連接資源。9、在剛剛建立的連接上新建兩個變量進行測試。2、PROFIBUS和MPI通道單元WINCC通過這兩種通道單元與自動化系統(tǒng)連接的建立過程基本相同。下面以PROFIBUS為例講述WINCC與PLC連接的過程。該過程需要使用到如下的硬件和軟件：一個S7-400底板、一塊S7-400電源、一塊CPU416-2 DP模塊；SIMATIC NET軟件和一塊CP5611通訊卡；裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編程電纜

20、；WINCC V6。0和PC機（似定STEP7和WINCC分別裝在不同的PC機上）;一條PROFIBUS連接電纜。通過PROFIBUS通道單元建立WINCC和S7-400 PLC通訊的步驟如下: 1、裝PLC上的各模塊，并通電。2、安裝STEP7的PC機上進行PLC的硬件組態(tài)。硬件組態(tài)見圖4-3（但不需要放置在第5槽的 CP4431模塊。3、修改CPU416-2的DP口的參數，增加一個PROFIBUS網絡，設置PROFIBUS站地址和傳 輸速率，如圖4-8所示。單擊Properties按鈕，打開這條網絡的屬性設置，將組態(tài)好的配 置下載到PLC中。圖4-8設置DP接口屬性4、加OB1和DB1，與

21、上例中同。程序放在OBI中，將OBI和DBI下載到PLC中，并使PLC運行。至此，PLC側的任務已完成。下面的步驟是在亞山3站的PC上完成的。5、在安裝WINCC的PC機上安裝CP56ll PROFIBUS網卡。6、安裝SIMATIC NET光盤上的軟件，安裝時應包括SIMATIC NET PC Product，NCMPC/57和NCM 57-PROFIBUS軟件。7、打開WINDOWS控制面板下的工具Set PG/PC Interface。在打開的應用程序中單擊Select按鈕。打開Install Ng/UninstalI Ng的Interface對話框。如果CP5611未出現在已安裝的模塊

22、清單中，添力KP56ll模塊。如圖4-5所示。單擊Close按鈕。退出此對話框。在Set PG/PC Interface對話框中選擇CP-L2-l的訪問點為CP56ll(PROFIBUS)，如圖4-9所示。圖4-9設置CP-L2-1的訪問點8、圖4-9所示的對話框中選擇CP5611(PROFIBUS)，并單擊Properties按鈕，打開如圖4-10所示的對話框，設置CP5611卡的站地址、PROFIBUS總線的傳輸率和傳輸協議。圖4-10設置CP5611卡的站地址9、打開WINCC并添加驅動程序SIMATIC 57 Protocol Suite，見圖4-2。在通道單元PROFIBUS的快捷菜

23、單中選擇新驅動程序的連接菜單項，打開“連接屬性對話框，輸人連接的名稱。點擊屬性按鈕。打開“連接參數一PROFIBUS對話框。在站地址文本框中輸人的站地址應與圖11-8所設定的站地址相同，網絡段號為O，在“機架號”文本框中輸入CPU所在的機架號，在“插槽號文本框中指PU所在的插槽號，如圖4-11所示。剛剛建立的PROFIBUS連接上建立變量，測試連接正常與否。輸?控制器的站地姒 二法地址品用 T至- r送，接收百包數型塊（3】輸?控制器的站地姒 二法地址品用 T至- r送，接收百包數型塊（3】這接資源:（02-57 碓 Htl1t站地tt國機手號加喟號（XJ連褲專取PROflBUS圖4-11設定

24、PROFIBUS連接屬性3、TCP/IP通道單元TCP/IP使用TCP/IP協議，通過工業(yè)以太網，將WINCC連接到自動化系統(tǒng)S7上。它的連接的創(chuàng)建方式與工業(yè)以太網相同。在WINCC和STEP7的組態(tài)上也與Ethernet通道單元 基本相同。在WINCC中建立TCP/IP的通道連接，如圖4-12所示。此處的IP地址應與圖4-4中的IP地 址相同。機架號和插槽號也應設置。圖4-12 TCP/卬參數設置4、PLC與監(jiān)控軟件WINCC的MPI通訊與連接操作員面板類似，WINCC與S7 PLC通過MPI協議通訊時，在PLC側不須進行任何編程和組態(tài)；INCC上要對S7 CPU的站地址和槽號及網卡組態(tài)。1

25、、PC機上MPI網卡的安裝和設置首先，將MPI網卡CP5611 插入PC機上并不固定好，然后，啟動計算機，在PC機的控制面板中雙擊”Set PG/PC Interface 圖表，彈出窗口中就會顯示已安裝的網卡。如圖4-13 所示：圖4-13設置MPI接口屬性2、在WINCC上添加SIAMTIC S7通訊協議網卡安裝正確后，打開WINCC,選擇Tag Management”擊右鍵選擇“AddNew driver，再彈出的窗口中選擇“ SIAMTIC S7 protocol suite” 連接驅動，將其FindInternal ta(三型test： Computer:NameFindInterna

26、l ta(三型test： Computer:Name.Internal tags J 5IMATIC 57 PROTOCOL 5UITEPropertiesMPI Named Connections PROFIBU5 PROHBUS (II) Slot PLG：Soft PLC TCP/IPSIMATiqS： ，Industr H IndustrTag Manage meAdd New Driver.添加到Tag Management”向下，如圖4-14 :圖4-14添加網卡驅動3、在WINCC通訊連接參數設置選擇MPI通訊協議并按右鍵選擇“System paramete（進入如圖4-14系統(tǒng)

27、參數設置界面：圖4-14 MPI通訊協議S7協議組包括在不同網絡上應用的S7協議，如MPI網，PROFIBUS網，以及工業(yè)以太網等，在這些網絡上，應用層是S7協議，這里我們通過MPI網通訊。4、在WINCC上建立通訊連接選擇MPI通訊驅動并按右鍵選擇“New driver connection”建立一個連接，如果連接多個CPU，每連接一ZPU就需要建立一個連接，所能連接的CPU的數量與上位機所用網 卡有關，例如CP5611所能支持的最大連接數是8個，網卡的連接數可以在手冊中查找。這里需要修改每個連接的屬性，如選擇CPU的站地址和槽號等，具體如下圖4-15 ：Slct NumbedSendAec

28、eivlata blockr7 M白腐akA里需要修改每個連接的屬性，如選擇CPU的站地址和槽號等，具體如下圖4-15 ：Slct NumbedSendAeceivlata blockr7 M白腐akA比年蟋ConnectioriStation Address：Segment-ID:Flack. Number:Connection ReecyarceMPI地址CPU槽號圖4-15乂1參數連接CPU MPI地址CPU的槽號連接S7-300 CPU時槽號都是2，連接S7-400 CPU時,槽號應參照STEP7硬件組態(tài)中的槽號，所有這些工作完成之后通訊就可直接以建立起來。5、通訊診斷如果此時通訊有問題，應檢查網卡是否安裝正確，通訊電纜和接頭是否接觸良好，組態(tài)參數是否正確等，如果使用CP5511，CP5611或CP5613通訊卡，診斷起來就比較簡單， 在PC機的控制面板PG/PC接口中，利用這些CP自身的診斷功能讀就能出MPI網絡上所以 站地址，具體可參見圖4-16。SIMATIC NET diagnostics - CP5611(MP