基于PC的自动化系统及其软件.ppt

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第六章,基于PC的自动化系统及其软件,基于PC的自动化系统及其软件,6.1基于PC的自动化系统6.2WinAC软件的组成和功能,6.1基于PC的自动化系统,6.1.1基于PC的控制及其发展1.基于PC的PLC的含义以PC为平台的PLC称之为基于PC的PLC，就是将PC机的硬软件与控制软件集成在一起，既具有传统PLC的功能，又具有PC机的操作监视和管理功能。

2.基于PC的PLC与传统PLC的对比（优势）

（1）将自动化的传统工艺与IT新技术有机结合，用户可以不断提高控制水平、提高生产率、降低成本。

（2）集成统一的数据库、统一的编程工具、统一的通讯网络，为用户提供基于PC平台的一体化的解决方案。

（3）简化了系统的网络体系结构和设备设计，提高了系统的通讯效率，降低了硬件和备件投资，易于调试和维护。

（4）其一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。

（5）有高度兼容性，便于工程师针对不同用户需求和应用场合灵活选择PLC或PC的解决方案,无需对程序进行任何修改。

（6）易学易用，熟悉的PC和操作系统，简单的系统和网络结构，方便的编程和组态软件，用户可在最短的时间内轻松掌握。

（7）有明显的性能价格优势，其集成简单和开放的特点使用户的工程、维护、培训和备件的费用大大降低。

3.基于PC的自动化的发展趋势采用PC作为工业控制器所带来的高性能、开放性、易于学习和维护的特点可满足用户不断增长的提高生产率、降低成本和企业电子商务发展的需求。

（1）从控制需求角度来看：

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（2）从投资角度来看（3）从企业信息化的需求来看（4）相关技术的发展和成熟,基于PC的自动化与PLC相互交叉应用：

在操作安全性非常重要的场合，PLC仍扮演非常重要的角色；在逻辑控制与运动控制、视频处理和快速I/O板卡的信号处理相集成的应用场合，基于PC的自动化是不可替代的；在大量数据处理和复杂算法、控制集成人机界面和管理系统等PC的优势强项领域，在今后3-5年内，传统的PLC解决方案将会更多地被基于PC的解决方案所代替。

PC控制只是提高了PLC的控制水平和操作水平，不是替代I/O模块，I/O模块仍是PLC的基础。

6.1.2基于PC的自动化产品SIMATICWinAC,SIMATICWinAC是SiemensAutomaticWindowsAutomationCenter的缩写，WinAC不是简单地将PLC替换为PC，而是将PLC和PC的功能相结合，包括控制功能、通讯功能、可视化功能、网络功能以及工艺技术功能等。

1.WinAC的功能

（1）控制功能用户使用普通PC或工业PC完成PLC的控制功能。

WinAC基本型和WinAC实时型提供软件PLC，采用PC机的资源（如CPU、内存、硬盘）来实现控制要求；WinAC插槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能与S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。

（2）计算功能WinAC提供标准ActiveX控件作为标准化的软件包（如MSVisualBasic或Office），对过程数据进行实时存取。

控件包括按钮、数值显示、诊断、数据链接等，用户对过程创建显示和控制，只需自行设定参数，而无需编程。

同时，WinAC内置SoftwareContainer（ActiveX容器）用于集成自带的和第三方的ActiveX控件，可以完成简单的过程显示和操作功能，无需任何编程。

（）可视化功能WinAC提供两种与监控组态软件相连接的方式：

通过SIMATIC软件之间的内部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC最优化的数据存取和可视化工具；使用WinAC内置的OPC（用于过程控制的OLE）服务器与任何第三方监控组态软件集成。

（）网络功能WinAC提供连接PROFIBUS-DP通讯板卡的驱动程序，用于连接远程I/O或远程编程调试装置，同时可以应用现成的PC技术实现与办公网络的连接。

（）工艺技术功能对于用户的特殊工艺要求，可配合相应的功能模块来实现，或使用VB、VC、JAVA等高级语言编程，由WinACODK（开放的开发工具）进行集成。

2.WinAC的特点（）提高处理性能PC与PLC相比，在CPU、内存等方面具有明显优势，当进行数据处理，尤其对于模拟量运算以及用户控制算法上，PC的运算性能通常可以达到PLC的10倍或更高。

（）满足实时性能而PC采用的WindowsNT/2000操作系统并不是实时系统，中断的响应时间或任务的执行周期具有不确定性。

但是随着技术的发展，PC已具有比PLC更好的硬实时特性。

（）简化通讯接口，降低网络负担WinAC在一台PC机中实现Profibus和以太网的数据交换，应用程序与PLC的数据交换通过PCI背板总线（WinAC插槽型）或内部软件接口（WinAC基本型/实时型），不占用总线资源，消除瓶颈现象。

（）易于集成用户控制要求WinACODK可以将用户编制的程序作为功能块嵌入到PLC程序扫描中，满足特殊控制场合的要求。

（）编程调试简单方便WinAC具有在线调试功能，编程人员无须连接PLC即可在本机实现Step7程序、监控组态程序、通讯程序的在线调试，极大地方便用户编制程序，缩短现场调试时间。

（）节约投资成本PLC产品在开发完成以后，通常会多年保持性能不变，与PC+PLC系统相比，基于PC的控制可节省PLC的CPU、电源、框架、控制柜、接线以及软件编程等方面的投资，在价格上有一定的优势。

6.2WinAC软件的使用方法,6.2.1WinAC软件的分类WinAC是西门子公司基于PC的自动化解决方案，主要产品包括WinAC基本型、WinAC插槽型、WinAC实时型。

1.WinAC基本型（即WinACBasis）：

基于WindowsNT的纯软件PLC解决方案，用于常规PLC控制系统且需要处理大量数据的场合；,2.WinAC实时型（即WinACRTX）:

带实时扩展的软件PLC，用于实时性、确定性要求非常高的控制场合，如运动控制，快速控制等；3.WinAC插槽型（即WinACSlot412/416）:

基于PC的插槽型硬件PLC，可以独立于Windows操作系统及PC机（带电源扩展板），在功能上与S7-400的CPU412/416相同，稳定性强，适用于实时性、安全性、可靠性要求均较高的场合。

6.2.2WinAC插槽型（即WinACSlot412/416）的组成

（1）SlotPLC“CPU412-2PCI”或“CPU416-2PCI”：

两种CPU来自基于PC应用的S7-400产品系列。

（2）可选的PS扩展电路板（PS：

电源）：

提供独立于PC的电源。

（3）控制面板：

在屏幕上显示CPU41x-2PCI控件。

（4）路由器：

通过SIMATICNETCP（工业以太网或PROFIBUS）或网卡与CPU41x-2PCI进行通讯。

（5）时间同步：

通过SIMATICNETCP（工业以太网或PROFIBUS）与CPU41x-2PCI同步。

（6）SIMATICComputing软件：

提供专门用于过程的可视化的ActiveX控件。

在SIMATICComputing中，用户可以将第三方控件加入到S7控件的行列中监视和修改过程数据。

（7）WinAC工具管理器：

这是一个工具条，用户可以将准备用于处理过程数据的应用加入其中。

6.2.3WinAC插槽型的功能1带有CPU41x-2PCI的WinACControlling实现基于PC的控制WinACControlling是WinACSlot412/WinACSlot416的控制组件，集成在PC中执行传统的可编程逻辑控制器的任务。

WinACControlling由CPU412-2PCI或CPU416-2PCI组成。

图6-1插槽型WinAC中的CPU41x-2PCI,

（1）CPU41x-2PCI具有PLC的典型特征：

1）按照命令热起动或完全重起动（利用PS电源扩展板）2）具有实时响应时间的关键动作3）实时时钟4）利用后备电池进行数据备份（用PS电源扩展板）5）独立于PC硬盘保存PLC程序的外部存储器6）集成MPI连接程序员进行技术服务，或用于编程、与其它站点联网7）集成的PROFIBUS-DP接口用于连接I/O,

（2）插槽型WinAC的操作控制面板,（3）编程CPU41x-2PCI的组态和编程方式与带有STEP7的SIMATICS7相似，编程语言包括LAD，STL，S7-SCL和所有的图形编程语言S7-GRAPH，S7-HiGRAPH和CFC等。

2电源（PS）扩展板独立于PC,3CPU41x-2PCI的通讯选件PROFIBUS-DP接口、MPI/PROFIBUS-DP接口。

如果希望通过工业以太网或PROFIBUS子网进行通讯，必须在PC机上另外安装通讯处理器（CP）。

（1）通过集成接口与PROFIBUS-DP连接。

（2）通过第二个集成接口与MPI或PROFIBUS-DP连接。

（3）通过PCI接口与PC连接（4）通过通讯处理器（CP）与另一个网络相连，例如工业以太网/PROFIBUS。

4CPU41x-2PCI的时间同步,中央日-时传输器,5用SIMATICComputing存取过程数据利用SIMATICComputing软件访问CPU41x-2PCI，对过程数据进行监视和修改。

（1）可以利用标准ActiveX控件（OCX）存取过程数据。

（2）利用DCOM（DistriburedComponentObjectModel）通过网络集成分布式应用装置。

（3）利用OPC（OLEforProcessControl）服务器，其它OPC客户机可存取所控制的设备中的数据。

图6-6利用SIMATICComputing访问过程数据,6用户通过标签文件使用过程数据符号,用标签文件（TagFile）组态器创建标签文件，为存储器位置和控制引擎提供符号信息源，然后标签文件就可以在未安装STEP7的计算机上使用。

标签文件在SIMATICComputing中给标签赋值后，便可用符号名代替绝对地址，利用STEP7符号存取控制引擎中的数据。

图6-7利用STEP7符号存取控制引擎中的数据,7用户通过标签文件访问多个控制引擎,8在DCOM网络中使用SIMATICComputing,9利用OPC将第三方应用连接到SIMATICComputing,用户在WinAC工具管理器的空白区域插入任意用户程序的快捷图标，然后即可利用WinAC工具管理器启动这些程序。

10WinAC工具管理器提供用户程序快捷键,第二部分第6章复习题1.基于PC的PLC与硬件PLC相对比有那些优势？

2.基于PC的PLC与与软PLC有何区别？

3.SIMATICWinAC软件主要有哪些功能？

4.SIMATICWinAC软件主要有哪几部分组成？