基于PC的自動化系統(tǒng)及其軟件

第六章基于PC的自動化系統(tǒng)及其軟件基于PC的自動化系統(tǒng)及其軟件6.1基于PC的自動化系統(tǒng)6.2WinAC軟件的組成和功能6.1基于PC的自動化系統(tǒng)6.1.1基于PC的控制及其發(fā)展1.基于PC的PLC的含義以PC為平臺的PLC稱之為基于PC的PLC，就是將PC機的硬軟件與控制軟件集成在一起，既具有傳統(tǒng)PLC的功能，又具有PC機的操作監(jiān)視和管理功能。

2.基于PC的PLC與傳統(tǒng)PLC的對比(優(yōu)勢)（1）將自動化的傳統(tǒng)工藝與IT新技術有機結(jié)合，用戶可以不斷提高控制水平、提高生產(chǎn)率、降低成本。（2）集成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一的編程工具、統(tǒng)一的通訊網(wǎng)絡，為用戶提供基于PC平臺的一體化的解決方案。（3）簡化了系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結(jié)構和設備設計，提高了系統(tǒng)的通訊效率，降低了硬件和備件投資，易于調(diào)試和維護。（4）其一體化設計大大提高了控制器、人機界面和網(wǎng)絡部件的數(shù)據(jù)交換速度。（5）有高度兼容性，便于工程師針對不同用戶需求和應用場合靈活選擇PLC或PC的解決方案,無需對程序進行任何修改。（6）易學易用，熟悉的PC和操作系統(tǒng)，簡單的系統(tǒng)和網(wǎng)絡結(jié)構，方便的編程和組態(tài)軟件，用戶可在最短的時間內(nèi)輕松掌握。（7）有明顯的性能價格優(yōu)勢，其集成簡單和開放的特點使用戶的工程、維護、培訓和備件的費用大大降低。3.基于PC的自動化的發(fā)展趨勢采用PC作為工業(yè)控制器所帶來的高性能、開放性、易于學習和維護的特點可滿足用戶不斷增長的提高生產(chǎn)率、降低成本和企業(yè)電子商務發(fā)展的需求。（1）從控制需求角度來看（2）從投資角度來看（3）從企業(yè)信息化的需求來看（4）相關技術的發(fā)展和成熟基于PC的自動化與PLC相互交叉應用：在操作安全性非常重要的場合，PLC仍扮演非常重要的角色；在邏輯控制與運動控制、視頻處理和快速I/O板卡的信號處理相集成的應用場合，基于PC的自動化是不可替代的；在大量數(shù)據(jù)處理和復雜算法、控制集成人機界面和管理系統(tǒng)等PC的優(yōu)勢強項領域，在今后3-5年內(nèi)，傳統(tǒng)的PLC解決方案將會更多地被基于PC的解決方案所代替。6.1.2基于PC的自動化產(chǎn)品——SIMATICWinAC

SIMATICWinAC是SiemensAutomaticWindowsAutomationCenter的縮寫，WinAC不是簡單地將PLC替換為PC，而是將PLC和PC的功能相結(jié)合，包括控制功能、通訊功能、可視化功能、網(wǎng)絡功能以及工藝技術功能等。1.WinAC的功能（1）控制功能用戶使用普通PC或工業(yè)PC完成PLC的控制功能。WinAC基本型和WinAC實時型提供軟件PLC，采用PC機的資源（如CPU、內(nèi)存、硬盤）來實現(xiàn)控制要求；WinAC插槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能與S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。（2）計算功能WinAC提供標準ActiveX控件作為標準化的軟件包（如MSVisualBasic或Office），對過程數(shù)據(jù)進行實時存取。控件包括按鈕、數(shù)值顯示、診斷、數(shù)據(jù)鏈接等，用戶對過程創(chuàng)建顯示和控制，只需自行設定參數(shù)，而無需編程。同時，WinAC內(nèi)置SoftwareContainer（ActiveX容器）用于集成自帶的和第三方的ActiveX控件，可以完成簡單的過程顯示和操作功能，無需任何編程。（３）可視化功能WinAC提供兩種與監(jiān)控組態(tài)軟件相連接的方式：通過SIMATIC軟件之間的內(nèi)部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC最優(yōu)化的數(shù)據(jù)存取和可視化工具；使用WinAC內(nèi)置的OPC（用于過程控制的OLE）服務器與任何第三方監(jiān)控組態(tài)軟件軟件集成。（４）網(wǎng)絡功能WinAC提供連接PROFIBUS-DP通訊板卡的驅(qū)動程序，用于連接遠程I/O或遠程編程調(diào)試裝置，同時可以應用現(xiàn)成的PC技術實現(xiàn)與辦公網(wǎng)絡的連接。（５）工藝技術功能對于用戶的特殊工藝要求，可配合相應的功能模塊來實現(xiàn)，或使用VB、VC、JAVA等高級語言編程，由WinACODK(開放的開發(fā)工具)進行集成。2.WinAC的特點（１）提高處理性能PC與PLC相比，在CPU、內(nèi)存等方面具有明顯優(yōu)勢，當進行數(shù)據(jù)處理，尤其對于模擬量運算以及用戶控制算法上，PC的運算性能通?？梢赃_到PLC的10倍或更高。（２）滿足實時性能而PC采用的WindowsNT/2000操作系統(tǒng)并不是實時系統(tǒng)，中斷的響應時間或任務的執(zhí)行周期具有不確定性。但是隨著技術的發(fā)展，PC已具有比PLC更好的硬實時特性。（３）簡化通訊接口，降低網(wǎng)絡負擔WinAC在一臺PC機中實現(xiàn)Profibus和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，應用程序與PLC的數(shù)據(jù)交換通過PCI背板總線（WinAC插槽型）或內(nèi)部軟件接口（WinAC基本型/實時型），不占用總線資源，消除瓶頸現(xiàn)象。（４）易于集成用戶控制要求WinACODK可以將用戶編制的程序作為功能塊嵌入到PLC程序掃描中，滿足特殊控制場合的要求。（５）編程調(diào)試簡單方便WinAC具有在線調(diào)試功能，編程人員無須連接PLC即可在本機實現(xiàn)Step7程序、監(jiān)控組態(tài)程序、通訊程序的在線調(diào)試，極大地方便用戶編制程序，縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。（６）節(jié)約投資成本PLC產(chǎn)品在開發(fā)完成以后，通常會多年保持性能不變，與PC+PLC系統(tǒng)相比，基于PC的控制可節(jié)省PLC的CPU、電源、框架、控制柜、接線以及軟件編程等方面等方面的投資，在價格上有一定的優(yōu)勢。6.2WinAC軟件的使用方法

6.2.1WinAC軟件的分類WinAC是西門子公司基于PC的自動化解決方案，主要產(chǎn)品包括WinAC基本型、WinAC插槽型、WinAC實時型。1.WinAC基本型（即WinACBasis）：基于WindowsNT的純軟件PLC解決方案，用于常規(guī)PLC控制系統(tǒng)且需要處理大量數(shù)據(jù)的場合；2.WinAC實時型（即WinACRTX）:帶實時擴展的軟件PLC，用于實時性、確定性要求非常高的控制場合，如運動控制，快速控制等；3.WinAC插槽型（即WinACSlot412/416）:基于PC的插槽型硬件PLC，可以獨立于Windows操作系統(tǒng)及PC機（帶電源擴展板），在功能上與S7-400的CPU412/416相同，穩(wěn)定性強，適用于實時性、安全性、可靠性要求均較高的場合。6.2.2WinAC插槽型（即WinACSlot412/416）的組成（1）SlotPLC“CPU412-2PCI”或“CPU416-2PCI”：兩種CPU來自基于PC應用的S7-400產(chǎn)品系列。（2）可選的PS擴展電路板（PS：電源）：提供獨立于PC的電源。（3）控制面板：在屏幕上顯示CPU41x-2PCI控件。（4）路由器：通過SIMATICNETCP（工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUS）或網(wǎng)卡與CPU41x-2PCI進行通訊。（5）時間同步：通過SIMATICNETCP（工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUS）與CPU41x-2PCI同步。（6）SIMATICComputing軟件：提供專門用于過程的可視化的ActiveX控件。在SIMATICComputing中，用戶可以將第三方控件加入到S7控件的行列中監(jiān)視和修改過程數(shù)據(jù)。（7）WinAC工具管理器：這是一個工具條，用戶可以將準備用于處理過程數(shù)據(jù)的應用加入其中。6.2.3WinAC插槽型的功能1．帶有CPU41x-2PCI的WinACControlling實現(xiàn)基于PC的控制WinACControlling是WinACSlot412/WinACSlot416的控制組件，集成在PC中執(zhí)行傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器的任務。WinACControlling由CPU412-2PCI或CPU416-2PCI組成。圖6-1插槽型WinAC中的CPU41x-2PCI（1）CPU41x-2PCI具有PLC的典型特征：1)按照命令熱起動或完全重起動（利用PS電源擴展板）2)具有實時響應時間的關鍵動作3)實時時鐘4)利用后備電池進行數(shù)據(jù)備份（用PS電源擴展板）5)獨立于PC硬盤保存PLC程序的外部存儲器6)集成MPI連接程序員進行技術服務，或用于編程、與其它站點聯(lián)網(wǎng)7)集成的PROFIBUS-DP接口用于連接I/O（2）插槽型WinAC的操作——控制面板（3）編程CPU41x-2PCI的組態(tài)和編程方式與帶有STEP7的SIMATICS7相似，編程語言包括LAD，CSF，STL，S7-SCL和所有的圖形編程語言S7-GRAPH，S7-HiGRAPH和CFC等。2．電源（PS）擴展板獨立于PC3．CPU41x-2PCI的通訊選件PROFIBUS-DP