第六章基于PC的自动化系统及其软件.ppt

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1、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6.2 WinAC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

2、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

3、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（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。,6.1.2 基于PC的自动化产品SIMATIC WinAC,SIMATIC WinAC

4、是Siemens Automatic Windows Automation Center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

5、的软件包（如MS Visual Basic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Software Container（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

6、组态软件软件集成。,（）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WinAC ODK(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Windows NT/2000操作系统并不是

7、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WinAC ODK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Step 7程序、监控组态程序、通讯程序的在线调试

8、，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等方面的投资，在价格上有一定的优势。,6.2 WinAC软件的使用方法,6.2.1 WinAC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WinAC Basis）：基于Windows NT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（

9、即WinAC RTX）: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WinAC Slot 412/416）: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。,6.2.2 WinAC插槽型（即WinAC Slot 412/416）的组成（1）Slot PLC“CPU 412-2 PCI”或“CPU 416-2 PCI”：两种CPU来自基于PC应用的S7-400产品系列。（2）可选的PS

10、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CPU 41x-2 PCI控件。,（4）路由器：通过SIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）或网卡与CPU 41x-2 PCI进行通讯。（5）时间同步：通过SIMATIC NET CP（工业以太网或PROFIBUS）与CPU 41x-2 PCI同步。（6）SIMATIC Computing软件：提供专门用于过程的可视化的Active X控件。在SIMATIC Computing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

11、用于处理过程数据的应用加入其中。,6.2.3 WinAC插槽型的功能1带有CPU 41x-2 PCI的WinAC Controlling实现基于PC的控制WinAC Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416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。WinAC Controlling由CPU 412-2 PCI或CPU 416-2 PCI组成。,图6-1 插槽型WinAC中的CPU 41x-2 PCI,（1）CPU 41x-2 PCI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

12、)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CPU 41x-2 PCI的组态和编程方式与带有STEP 7的SIMATIC S7相似，编程语言包括LAD，CSF，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,3CPU 41x-2 PCI的通讯选件PROFIBUS-DP接口、MPI/PROFIBUS-D

13、P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。,4CPU 41x-2 PCI的时间同步,5用SIMATIC Computing存取过程数据利用SIMATIC Computing软件访问CPU 41x-2 PCI，对过程数据进行监视和修改。（1）可以利用标准Active X控件（OCX）存取过程数据。（2）利用DCOM（D

14、istribured Component Object Model）通过网络集成分布式应用装置。（3）利用OPC（OLE for Process Control）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SIMATIC Computing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SIMATIC Computing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SIMATIC Computing,9利用OPC将第三方应用连接到SIMATIC Computing,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.SIMATIC WinAC软件主要有哪些功能？4.SIMATIC WinAC软件主要有哪几部分组成？,