WINCC和与PLC之间的通讯方式.docx
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WINCC和与PLC之间的通讯方式
本章讲述WINCC与可编程控制器间的通讯方式。
WINCC是目前工业现场应用较为广泛的可视化软件技术，能实现工业现场的模拟画面，使现场设备除了提供专用的通道，用于连接到SIMATIC55/57/5505等系列的PLC外，还提供了如PROFIBUSDP/FMS，DDE（动态数据交换）和OPC（用于过程控制的OLE）等通用通道连接到第三方控制器。
此外，WINCC还以附加件（add-ons）的形式提供连接到其他控制器的通讯通道。
另外，还提供了一个CDK选件，可以用它来开发一些专用通讯通道。
过程通讯原理
4.1.1通讯术语
下面列举了一些在通讯中应用的术语。
其中有关各种通讯网络的详细介绍已经在上章里详细介绍过，对于WINCC与PLC之间的通讯连接方式的掌握，熟悉下面几种通讯术语，能更好的加深对本章的了解和应用。
（1）通讯
通讯用于描述两个通讯伙伴之间的数据交换。
（2）通讯伙伴
通讯伙伴是指可以互相进行通讯的模块，也就是说它们可以互相交换数据。
它们可以是PLC中的中央处理器板和通讯处理器，也可以是PC中的通讯处理器。
（3）站
站是可以作为一个单元与一个或多个子网连接的设备。
它可以是PLC，也可以是PC。
（4）子网、
子网是用于描述一个通讯单元的术语。
该单元包含建立链接所必需的所有物理组件以及相关的数据交换方式。
（5）网络
网络是由一个或多个互相连接的子网组成的单元，它包括所有可以互相通讯的站。
（6）通讯驱动程序
在WINCC中通讯驱动程序也指通道。
它是一个软件组织，可在自动化系统和WINCC中的变量管理器之间设置连接，以便能向WINCC变量提供过程值。
在WINCC中有很多通讯驱动程序，可通过不同的总线系统连接不同的自动化系统。
每个通讯驱动程序只需被集成到WINCC项目一次。
通讯驱动程序具有扩展名.chn，安装在系统中所有的通讯驱动程序可在WINCC安装目录下的子目录、bIN中查到。
通讯驱动程序具有不同通道单元用于各种通讯网络。
（7）通道单元
通道单元指的是一种网络或连接类型。
每个使用的通道单元必须分配给相关的通讯处理
器。
一些通道单元需要附加系统参数的组态。
（8）连接
连接是两个通讯伙伴组态的逻辑分配，用于执行已定义的通讯服务。
每个连接有两个端点。
它们包含对通讯伙伴进行寻址所必需的信息，以及用于建立连接的附件属性。
一旦WINCC与自动化系统建立正确的物理连接，就需要WINCC的通讯驱动程序和相关的通道单元来建立或组态与自动化系统间的逻辑连接。
每个通道单元下可有多个连接。
4.1.2WINCC通讯原理
1、WINCC通讯结构及原理
WINCC通讯结构层次如图4-1所示。
图4-1、WINCC通讯结构层次图
WINCC使用变量管理器来处理变量的集中管理，此变量管理器不为用户所见。
它处理WINCC项目产生的数据和存储在项目数据库中的数据。
在WINCC运行系统中，它管理WINCC变量。
WINCC的所有应用程序必须以WINCC变址的形式从变址管理器中请求数据，这些WINCC应用程序包括图形运行系统、报警记录运行系统和变量记录运行系统等。
WINCC变量管理器管理运行时的WINCC变量。
它的任务是从过程中取出请求的变量值。
这个过程通过集成在WINCC项目中的通讯驱动程序来完成。
通讯驱动程序利用其通道单元构成WINCC与过程处理之间的接口。
在大多数情况下，到过程处理的基于硬件的连接是利用通讯处理器来实现的。
WINCC通讯驱动程序使用通讯处理器来向PLC发送请求消息。
然后，通讯处理器将回答相应消息请求的过程值返回到WINCC管理器中。
加入部分过程介绍
2、建立WINCC与PLC间通讯的步骤：
1、创建WINCC站与自动化系统间的物理连接。
详细介绍各硬件
2、在WINCC项目中添加适当的通道驱动程序。
3、在通道驱动程序适当的通道单元下建立与指定通讯伙伴的连接。
4、在连接下建立变量。
WINCC与SIMATICS7-PLC的通讯
WINCC提供了一个称为SIMATICS7ProtocolSuite的通讯驱动程序。
此通讯驱动程序支持多种网络协议和类型。
通过它的通道单元提供与各种SIMATICS7-300和S7-400PLC的通讯。
具体选择通道单元的类型要看WINCC与自动化系统的连接类型。
4.2.1通道单元的类型
SIMATIC57ProtocolSuite通讯驱动程序包括如下的通道单元：
一、工业以太网通道单元
INdustrialEthernet和INdustrialEthernet（11）两个通道单元皆为工业以太网通道单元。
它使用SIMATICNET工业以太网，通过安装在PC机上的通讯卡与SIMATIC57PLC进行通讯，使用的通讯协议为ISO传输层协议。
二、MPI
MPI用于通过编程设备上的外部MPI端口或PC机上通讯处理器在MPI网络上与PLC进行通讯。
三、命名连接
NamedConnections（命名连接）通过符号连接与STEP7进行通讯。
这些符号连接是使用STEP7组态的，并且当与S7-400的H/F冗余系统进行高可靠性通讯时，必须使用此命名连接。
四、现场总线
PROFIBUS和PROFIBUS（11）实现与现场总线PROFIBUS上的S7PLC的通讯。
另外，TCP/IP也是通过工业以太网进行通讯，使用的通讯协议为TCP/IP。
WINCC要与网络建立通讯链接，必须做以下工作：
1、为PLC选择与WINCC进行通讯的合适的通讯模块；
2、为WINCC所在的站的PC机选择合适的通讯处理器；
3、在WINCC项目上选择通道单元。
对于WINCC与SlMATICS7PLC的通讯，首先要确定PLC上通讯口的类型，不同型号的CPU上集成有不同的接口类型，对于S7-300/S7-400类型的CPU至少会集成一个MPI/DP口。
有的CPU上还集成了第二个DP口，有的还集成了工业以太网口。
此外，PLC上还可选PROFIBUS或工业以太网络的通讯处理器。
其次，要确定WINCC所在的PC机与自动化系统连接的网络类型。
WINCC的操作员站既可与现场控制设备在同一网络上。
也可在单独的控制网络上。
连接的网络类型决定了在WINCC项目中的通道单元类型。
PC机上的通讯卡有工业以态网卡和PROFIBUS网卡，插槽有ISA插槽、PCI插槽和PC-MCIA摺。
此外，通讯卡有Hardnet和Softnet两种类型。
表4-1列出了PC机上的通讯卡的类型。
Hardnet通讯卡有自己的微处理器，可减轻系统CPU上的负荷，可以同时使用两种以上的通讯协议（多协议操作）。
Softnet通讯卡没有自己的微处理器，同一时间内只能使用一种通讯协议。
表4-1PC机上的通讯卡的类型
通讯卡型号
插槽类型
类型
通讯网络
CP5412
ISA
Hardnet
PROFIBUS/MPI
CP5611
PCI
Softnet
PROFIBUS/MPI
CP5613
PCI
Hardnet
PROFIBUS/MPI
CP5511
PCMCIA
Softnet
PROFIBUS/MPI
CP1413
ISA
Hardnet
工业以太网
CP1412
ISA
Softnet
工业以太网
CP1613
PCI
Hardnet
工业以太网
CP1612
PCI
Softnet
工业以太网
CP1512
PCMCIA
Softnet
工业以太网
表4-2列出了当WINCC与PLC进行通讯时，PLC上使用的通讯模块和PC机上的通讯卡。
表4-2通讯模块和通讯卡
WINCC通道单元
通讯网络
SIMATICS7类型
CPU或通讯模块
PC通讯卡
MPI
MPI
S7-300
CPU33X
CP342-5CP343-5
MPI卡
CP5611
CP5511
CP5613
S7-400
CPU41X
CP443-5
PROFIBUS
PROFIBUS
S7-300
CPU33X
CP342-5CP343-5
CP5611
CP5511
CP5613
CP5412
S7-400
CPU33X
CP342-5，CP343-5
工业以太网和TCP/IP
工业以太网或TCP/IP
S7-200
CP243-1
CP1612
S7-300
CP343-1
CP1613
S7-400
CP443-1
CP1512
SoftPLC
内部连接
WINACBasis/RTX
不需要
不需要
4.2.2添加驱动程序
添加SIMATICS7ProtocolSuite驱动程序的步骤：
在WINCC项目管理器的浏览窗口中，右击“变量管理”。
从快捷菜单中选择“添加新的驱动程序”菜单项，打开“添加新的驱动程序”对话框，选择SIMATICS7Protoeol，如图4-2所示。
图4-2添加驱动程序图
单击“打开”按钮，将添加此驱动程序到组态的WINCC项目中。
4.2.3通道单元
1、工业以太网通道单元
工业以太网是工业环境中最有效的一种子网。
它适用于管理层和现场层通讯，有利于大量成员在大范围内进行大数据量的交换。
工业以太网是一种开放式的通讯网络，符合标准。
其主要优点在于高可靠性、使用范围广、速度快、易扩展和开放性。
通道单元“工业以太网”用于通过工业以太网将WINCC连接到S7自动化系统。
此通道单元是通过ISO传输层协议进行的。
传输层处理数据流控制、阻塞和确认任务。
下面的例子将详细介绍WINCC通过工业以太网与自动化系统的连接。
在本例中需要用到如下的硬件和软件：
一个S7-400底板、一块S7-400电源、一块CPU416-2DP模块和一块CP443-l模块。
SIMATICNET软件和一块CP1613通讯卡。
装有SIMATICSTEP7软件的PC和编程电缆。
WINCC和PC机（假定STEP7和WINCC分别装在不同的PC机上）。
一条交叉的、在两网卡间进行连接的RJ45网络电缆。
一、PLC站设定方法和步骤：
通过INdustrialEthernet通道单元建立WINCCS7-400PLC通讯的步骤如下：
1、安装PLC上的各模块，并通电。
2、在安装STEP7的PC机上进行PLC的硬件组态。
硬件组态如图4-3所示。
图4-3硬件组态图
3、改CP443-1的参数。
增加一个以太网络，如果在WINCC中使用的通道是INdustrialEthernet，则应激活复选框SetMACaddress/user150protocol，并设定MAC地址。
如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道单元，则应激活复选框IPProtocolisbeINgused，并设定IP地址及子网掩码，如图4-4所示，将组态好的配置下载到PLC中。
图4-4、通道地址设定
3、OB1块和DB1块，为便于侧试，在此例定义两个数据字：
每秒加l，CPU每循环扫描一次加l。
程序放在OB1中，将OB1和DB1下载到PLC中，并使PLC运行。
至此，PLC侧的任务已完成。
下面的步骤是在WINCC站的PC上完成的。
二、WINCC站设定方法和步骤
1、安装WINCC的PC机上安装CP1613网卡。
2、装SIMATICNET光盘上的软件，安装时应包括SIMATICNETPCProduct，NCMPC/57和NCMS7-INdustrialEthernet软件。
3、打开WINDOWS控制面板下的工具SetPG/PCInterf
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