第四章S7-400與WINCC通訊連接技術(shù)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(xiàn)場應(yīng)用較為廣泛的可視化軟件技術(shù)，能實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的模擬畫面，使現(xiàn)場設(shè)備除了提供專用的通道，用于連接到SIMATIC55/57/5505等系列的PLC外，還提供了如PROFIBUSDP/FMS，DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)和OPC(用于過程控制的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。4.1過程通訊原理4.1下面列舉了一些在通訊中應(yīng)用的術(shù)語。其中有關(guān)各種通訊網(wǎng)絡(luò)的詳細介紹已經(jīng)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(shù)語，能更好的加深對本章的了解和應(yīng)用。(1)通訊通訊用于描述兩個通訊伙伴之間的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。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。(3)站站是可以作為一個單元與一個或多個子網(wǎng)連接的設(shè)備。它可以是PLC，也可以是PC。(4)子網(wǎng)、子網(wǎng)是用于描述一個通訊單元的術(shù)語。該單元包含建立鏈接所必需的所有物理組件以及相關(guān)的數(shù)據(jù)交換方式。(5)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)是由一個或多個互相連接的子網(wǎng)組成的單元，它包括所有可以互相通訊的站。(6)通訊驅(qū)動程序在WINCC中通訊驅(qū)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(shè)置連接，以便能向WINCC變量提供過程值。在WINCC中有很多通訊驅(qū)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(qū)動程序只需被集成到WINCC項目一次。通訊驅(qū)動程序具有擴展名.chn，安裝在系統(tǒng)中所有的通訊驅(qū)動程序可在WINCC安裝目錄下的子目錄、bIN中查到。通訊驅(qū)動程序具有不同通道單元用于各種通訊網(wǎng)絡(luò)。(7)通道單元通道單元指的是一種網(wǎng)絡(luò)或連接類型。每個使用的通道單元必須分配給相關(guān)的通訊處理器。一些通道單元需要附加系統(tǒng)參數(shù)的組態(tài)。(8)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(wù)。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(qū)動程序和相關(guān)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。4.1.2WINCC通訊原理1、WINCC通訊結(jié)構(gòu)及原理WINCC通訊結(jié)構(gòu)層次如圖4-1所示。圖4-1、WINCC通訊結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的數(shù)據(jù)和存儲在項目數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。在WINCC運行系統(tǒng)中，它管理WINCC變量。WINCC的所有應(yīng)用程序必須以WINCC變址的形式從變址管理器中請求數(shù)據(jù)，這些WINCC應(yīng)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(wù)是從過程中取出請求的變量表4-2通訊模塊和通訊卡WINCC通道單元通訊網(wǎng)絡(luò)SIMATICS7類型CPU或通訊模塊PC通訊卡MPIMPIS7-300CPU33XCP342-5CP343-5MPI卡CP5611CP5511CP5613S7-400CPU41XCP443-5PROFIBUSPROFIBUSS7-300CPU33XCP342-5CP343-5CP5611CP5511CP5613CP5412S7-400CPU33XCP342-5，CP343-5工業(yè)以太網(wǎng)和TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)或TCP/IPS7-200CP243-1CP1612S7-300CP343-1CP1613S7-400CP443-1CP1512SoftPLC內(nèi)部連接WINACBasis/RTX不需要不需要4.2.2添加驅(qū)動程序添加SIMATICS7ProtocolSuite驅(qū)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(qū)動程序”菜單項，打開“添加新的驅(qū)動程序”對話框，選擇SIMATICS7ProtoeolSuite.chn，如圖4-2所示。圖4-2添加驅(qū)動程序圖單擊“打開”按鈕，將添加此驅(qū)動程序到組態(tài)的WINCC項目中。4.2.3通道單元1、工業(yè)以太網(wǎng)通道單元工業(yè)以太網(wǎng)是工業(yè)環(huán)境中最有效的一種子網(wǎng)。它適用于管理層和現(xiàn)場層通訊，有利于大量成員在大范圍內(nèi)進行大數(shù)據(jù)量的交換。工業(yè)以太網(wǎng)是一種開放式的通訊網(wǎng)絡(luò)，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(wǎng)”用于通過工業(yè)以太網(wǎng)將WINCC連接到S7自動化系統(tǒng)。此通道單元是通過ISO傳輸層協(xié)議進行的。傳輸層處理數(shù)據(jù)流控制、阻塞和確認任務(wù)。下面的例子將詳細介紹WINCC通過工業(yè)以太網(wǎng)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CPU416-2DP模塊和一塊CP443-l模塊。SIMATICNET軟件和一塊CP1613通訊卡。裝有SIMATICSTEP7軟件的PC和編程電纜。WINCCV6.0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(wǎng)卡間進行連接的RJ45網(wǎng)絡(luò)電纜。一、PLC站設(shè)定方法和步驟：通過INdustrialEthernet通道單元建立WINCCS7-400PLC通訊的步驟如下：1、安裝PLC上的各模塊，并通電。2、在安裝STEP7的PC機上進行PLC的硬件組態(tài)。硬件組態(tài)如圖4-3所示。圖4-3硬件組態(tài)圖改CP443-1的參數(shù)。增加一個以太網(wǎng)絡(luò)，如果在WINCC中使用的通道是INdustrialEthernet，則應(yīng)激活復(fù)選框SetMACaddress/user150protocol，并設(shè)定MAC地址。如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道單元，則應(yīng)激活復(fù)選框IPProtocolisbeINgused，并設(shè)定IP地址及子網(wǎng)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(shè)定OB1塊和DB1塊，為便于側(cè)試，在此例定義兩個數(shù)據(jù)字：DB1.DBW6每秒加l，DB1.DBW8CPU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，并使PLC運行。至此，PLC側(cè)的任務(wù)已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成的。WINCC站設(shè)定方法和步驟安裝WINCC的PC機上安裝CP1613網(wǎng)卡。裝SIMATICNET光盤上的軟件，安裝時應(yīng)包括SIMATICNETPCProduct，NCMPC/57和NCMS7-INdustrialEthernet軟件。打開WINDOWS控制面板下的工具SetPG/PCInterface。在打開的應(yīng)用程序中單擊Select按鈕，打開InstallNg/UninstallNgInterface對話框。如果CP1613未出現(xiàn)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SetPG/PCInterface對話框中選擇CP_H1_l的訪問點為CP1613(ISO)，如圖4-6所示。圖4-6設(shè)置訪問點打開WINCC并添加驅(qū)動程序SIMATICS7ProtocolSuite，見圖4-7。在通道單元IndustrialEthernet(工業(yè)以太網(wǎng))的快捷菜單中選擇?！靶买?qū)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(wǎng)連接的參數(shù)設(shè)置單擊“屬性”按鈕，打開“連接參數(shù)-IndustrialEthernet，對話框。在“以太網(wǎng)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(yīng)與圖4-4中的MAC地址相同。在機架號文本框中輸人CPU所在的機架號，在“插槽號”文本框中指定CPU所在的插槽號。此處應(yīng)輸入的是CPU的插槽號，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。有必要可激活“發(fā)送/接收原始數(shù)據(jù)塊”復(fù)選框，并輸人連接資源。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CPU416-2DP模塊；SIMATICNET軟件和一塊CP5611通訊卡；裝有SIMATICSTEP7軟件的PC和編程電纜；WINCCV6。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S7-400PLC通訊的步驟如下：裝PLC上的各模塊，并通電。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CP443一1模塊。修改CPU416-2的DP口的參數(shù)，增加一個PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，設(shè)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(wǎng)絡(luò)的屬性設(shè)置，將組態(tài)好的配置下載到PLC中。圖4-8設(shè)置DP接口屬性加OB1和DB1，與上例中同。程序放在OBI中，將OBI和DBI下載到PLC中，并使PLC運行。至此，PLC側(cè)的任務(wù)已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成的。在安裝WINCC的PC機上安裝CP56llPROFIBUS網(wǎng)卡。安裝SIMATICNET光盤上的軟件，安裝時應(yīng)包括SIMATICNETPCProduct，NCMPC/57和NCM57-PROFIBUS軟件。打開WINDOWS控制面板下的工具SetPG/PCInterface。在打開的應(yīng)用程序中單擊Select按鈕。打開InstallNg/UninstalINg的Interface對話框。如果CP5611未出現(xiàn)在已安裝的模塊清單中，添加CP56ll模塊。如圖4-5所示。單擊Close按鈕。退出此對話框。。在SetPG/PCInterface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(shè)置CP-L2-l的訪問點圖4-9所示的對話框中選擇CP56ll(PROFIBUS)，并單擊Properties按鈕，打開如圖4-10所示的對話框，設(shè)置CP5611卡的站地址、PROFIBUS總線的傳輸率和傳輸協(xié)議。圖4-10設(shè)置CP5611卡的站地址打開WINCC并添加驅(qū)動程序SIMATIC57ProtocolSuite，見圖4-2。在通道單元PROFIBUS的快捷菜單中選擇“新驅(qū)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(shù)—PROFIBUS’對話框。在“站地址”文本框中輸人的站地址應(yīng)與圖11-8所設(shè)定的站地址相同，網(wǎng)絡(luò)段號為O，在“機架號”文本框中輸人CPU所在的機架號，在“插槽號”文本框中指定CPU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。圖4-11設(shè)定PROFIBUS連接屬性3、TCP/IP通道單元TCP/IP使用TCP/IP協(xié)議，通過工業(yè)以太網(wǎng)，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(wǎng)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(yīng)與圖4-4中的IP地址相同。機架號和插槽號也應(yīng)設(shè)置。圖4-12TCP/IP參數(shù)設(shè)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S7PLC通過MPI協(xié)議通訊時，在PLC側(cè)不須進行任何編程和組態(tài)；在WINCC上要對S7CPU的站地址和槽號及網(wǎng)卡組態(tài)。1、PC機上MPI網(wǎng)卡的安裝和設(shè)置首先,將MPI網(wǎng)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”SetPG/PCInterface“圖表,彈出窗口中就會顯示已安裝的網(wǎng)卡。如圖4-13所示：圖4-13設(shè)置MPI接口屬性2、在WINCC上添加SIAMTICS7通訊協(xié)議網(wǎng)卡安裝正確后，打開WINCC，選擇”TagManagement”擊右鍵選擇“AddNewdriver”，再彈出的窗口中選擇”SIAMTICS7protocolsuite”連接驅(qū)動，將其添加到”TagManagement”向下，如圖4-14：圖4-14添加網(wǎng)卡驅(qū)動3、在WINCC通訊連接參數(shù)設(shè)置選擇MPI通訊協(xié)議并按右鍵選擇“Systemparameter”進入如圖4-14系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面：圖4-14MPI通訊協(xié)議S7協(xié)議組包括在不同網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用的S7協(xié)議，如MPI網(wǎng)，PROFIBUS網(wǎng)，以及工業(yè)以太網(wǎng)等，在這些網(wǎng)絡(luò)上，應(yīng)用層是S7協(xié)議，這里我們通過MPI網(wǎng)通訊。4、在WINCC上建立通