1、第四章S7-400與WINCC通訊連接技術本章講述WINCC與可編程控制器間的通訊方式。WINCC是目前工業現場應用較為廣泛的可視化軟件技術，能實現工業現場的模擬畫面，使現場設備除了提供專用的通道，用于連 接到SIMATIC 55/57/5505等系列的PLC外，還提供了如PROFIBUS DP/FMS，DDE(動態數據交換)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，可以用它來開發一些專用通訊通道。4.1過程通訊原理4.1.1通訊術語下面列舉了一些在通訊中應用的術

2、語。其中有關各種通訊網絡的詳細介紹已經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語，能更好的加深對本章的了解和應用。(1)通訊通訊用于描述兩個通訊伙伴之間的數據交換。(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據。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連接的設備。它可以是PLC，也可以是PC。(4)子網、子網是用于描述一個通訊單元的術語。該單元包含建立鏈接所必需的所有物理組件以及 相關的數據交換方式。(5)網絡網絡是由一個或多個互相連接的

3、子網組成的單元，它包括所有可以互相通訊的站。(6)通訊驅動程序在WINCC中通訊驅動程序也指通道。它是一個軟件組織，可在自動化系統和WINCC中的變量管理器之間設置連接，以便能向WINCC變量提供過程值。在WINCC中有很多通訊驅動程序，可通過不同的總線系統連接不同的自動化系統。每個通訊驅動程序只需被集成到WINCC項目一次。通訊驅動程序具有擴展名.chn，安裝在系統中所有的通訊驅動程序可在WINCC安裝目錄下的子目錄、bIN中查到。通訊驅動程序具有不同通道單元用于各種通訊網絡。(7)通道單元通道單元指的是一種網絡或連接類型。每個使用的通道單元必須分配給相關的通訊處理器。一些通道單元需要附加系

4、統參數的組態。 (8)連接 連接是兩個通訊伙伴組態的邏輯分配，用于執行已定義的通訊服務。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與自動化系統建立正確的物理連接，就需要WINCC的通訊驅動程序和相關的通道單元來建立或組態與自動化系統間的邏輯連接。每個通道單元下可有多個連接。4.1.2WINCC通訊原理1、WINCC通訊結構及原理 WINCC通訊結構層次如圖4-1所示。圖4-1、WINCC通訊結構層次圖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項目產生的數據和存儲在項目數據庫中的數據。在W

5、INCC運行系統中，它管理WINCC變量。WINCC的所有應用程序必須以WINCC變址的形式從變址管理器中請求數據，這些WINCC應用程序包括圖形運行系統、報警記錄運行系統和變量記錄運行系統等。WINCC變量管理器管理運行時的WINCC變量。它的任務是從過程中取出請求的變量值。這個過程通過集成在WINCC項目中的通訊驅動程序來完成。通訊驅動程序利用其通道單元構成WINCC與過程處理之間的接口。在大多數情況下，到過程處理的基于硬件的連接是利用通訊處理器來實現的。WINCC通訊驅動程序使用通訊處理器來向PLC發送請求消 息。然后，通訊處理器將回答相應消息請求的過程值返回到WINCC管理器中。加入部

6、分過程介紹2、建立WINCC與PLC間通訊的步驟：1、創建WINCC站與自動化系統間的物理連接。詳細介紹各硬件2、在WINCC項目中添加適當的通道驅動程序。3、在通道驅動程序適當的通道單元下建立與指定通訊伙伴的連接。4、在連接下建立變量。4.2 WINCC與SIMATICS7-PLC的通訊WINCC提供了一個稱為SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅動程序。此通訊驅動程序支持多種網絡協議和類型。通過它的通道單元提供與各種SIMATIC S7-300和S7-400 PLC 的通訊。具體選擇通道單元的類型要看WINCC與自動化系統的連接類型。 4.2.1通道單元的類型SIMAT

7、IC 57 Protocol Suite通訊驅動程序包括如下的通道單元：一、工業以太網通道單元INdustrial Ethernet和INdustrial Ethernet(11)兩個通道單元皆為工業以太網通道單元。它使用SIMATIC NET工業以太網，通過安裝在PC機上的通訊卡與SIMATIC 57PLC進行通訊，使用的通訊協議為ISO傳輸層協議。二、MPIMPI用于通過編程設備上的外部MPI端口或PC機上通訊處理器在MPI網絡上與PLC進行通訊。三、命名連接Named Connections(命名連接)通過符號連接與STEP7進行通訊。這些符號連接是使用STEP7組態的，并且當與S7-4

8、00的H/F冗余系統進行高可靠性通訊時，必須使用此命名連接。四、現場總線PROFIBUS和PROFIBUS(11)實現與現場總線PROFIBUS上的S7 PLC的通訊。另外，TCP/IP也是通過工業以太網進行通訊，使用的通訊協議為TCP/IP。WINCC要與網絡建立通訊鏈接，必須做以下工作：1、為PLC選擇與WINCC進行通訊的合適的通訊模塊；2、為WINCC所在的站的PC機選擇合適的通訊處理器；3、在WINCC項目上選擇通道單元。對于WINCC與SlMATIC S7 PLC的通訊，首先要確定PLC上通訊口的類型，不同型號的CPU上集成有不同的接口類型，對于S7-300/S7-400類型的CP

9、U至少會集成一個MPI/DP口。有的CPU上還集成了第二個DP口，有的還集成了工業以太網口。此外，PLC上還可選PROFIBUS或工業以太網絡的通訊處理器。其次，要確定WINCC所在的PC機與自動化系統連接的網絡類型。WINCC的操作員站既可與現場控制設備在同一網絡上。也可在單獨的控制網絡上。連接的網絡類型決定了在WINCC項目中的通道單元類型。PC機上的通訊卡有工業以態網卡和PROFIBUS網卡，插槽有ISA插槽、PCI插槽和PC-MCIA摺。此外，通訊卡有Hardnet和Softnet兩種類型。表4-1列出了PC機上的通訊卡的類型。Hardnet通訊卡有自己的微處理器，可減輕系統CPU上的

10、負荷，可以同時使用兩種以上的通訊協議(多協議操作)。Softnet通訊卡沒有自己的微處理器，同一時間內只能使用一種通訊協議。表4-1 PC機上的通訊卡的類型通訊卡型號插槽類型類 型通訊網絡CP5412ISAHardnetPROFIBUS/MPICP5611PCISoftnetPROFIBUS/MPICP5613PCIHardnetPROFIBUS/MPICP5511PCMCIASoftnetPROFIBUS/MPICP1413ISAHardnet工業以太網CP1412ISASoftnet工業以太網CP1613PCIHardnet工業以太網CP1612PCISoftnet工業以太網CP1512P

11、CMCIASoftnet工業以太網表4-2列出了當WINCC與PLC進行通訊時，PLC上使用的通訊模塊和PC機上的通訊卡。表4-2通訊模塊和通訊卡WINCC通道單元通訊網絡SIMATIC S7類型CPU或通訊模塊PC通訊卡MPIMPIS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5MPI卡CP5611CP5511CP5613S7-400CPU 41XCP443-5PROFIBUSPROFIBUSS7-300CPU 33XCP342-5 CP343-5CP5611CP5511CP5613CP5412S7-400CPU 33XCP342-5，CP343-5工業以太網和TCP/IP工業以太網

12、或TCP/IPS7-200CP243-1CP1612S7-300CP343-1CP1613S7-400CP443-1CP1512Soft PLC內部連接WINACBasis/RTX不需要不需要4.2.2添加驅動程序添加SIMATIC S7 Protocol Suite驅動程序的步驟：l 在WINCC項目管理器的瀏覽窗口中，右擊“變量管理”。l 從快捷菜單中選擇“添加新的驅動程序”菜單項，打開“添加新的驅動程序”對話框，選擇SIMATIC S7 Protoeol Suite.chn，如圖4-2所示。 圖4-2添加驅動程序圖l 單擊“打開”按鈕，將添加此驅動程序到組態的WINCC項目中。4.2.3

13、通道單元1、工業以太網通道單元工業以太網是工業環境中最有效的一種子網。它適用于管理層和現場層通訊，有利于大量成員在大范圍內進行大數據量的交換。工業以太網是一種開放式的通訊網絡，符合IEEE802.3標準。其主要優點在于高可靠性、使用范圍廣、速度快、易擴展和開放性。通道單元“工業以太網”用于通過工業以太網將WINCC連接到S7自動化系統。此通道單元是通過ISO傳輸層協議進行的。傳輸層處理數據流控制、阻塞和確認任務。下面的例子將詳細介紹WINCC通過工業以太網與自動化系統的連接。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CPU416-2 DP模塊和一塊CP4

14、43-l模塊。SIMATIC NET軟件和一塊CP1613通訊卡。裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編程電纜。WINCC V6.0和PC機(假定STEP7和WINCC分別裝在不同的PC機上)。一條交叉的、在兩網卡間進行連接的RJ45網絡電纜。一、PLC站設定方法和步驟：通過INdustrial Ethernet通道單元建立WINCC S7-400 PLC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。硬件組態如圖4-3所示。圖4-3 硬件組態圖3、 改CP443-1的參數。增加一個以太網絡，如果在 WINCC中使用的通道是INdus

15、trial Ethernet，則應激活復選框Set MAC address/user 150 protocol，并設定MAC地址。如果在WINCC中打算使用TCP/IP通道單元，則應激活復選框IP Protocol is beINg used，并設定IP地址及子網掩碼，如圖4-4所示，將組態好的配置下載到PLC中。圖4-4、通道地址設定3、 OB1塊和DB1塊，為便于側試，在此例定義兩個數據字：DB1.DBW6每秒加l，DB1.DBW8 CPU每循環掃描一次加l。程序放在OB1中，將OB1和DB1下載到PLC中，并使PLC運行。至此，PLC側的任務已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成

16、的。二、 WINCC站設定方法和步驟1、 安裝WINCC的PC機上安裝CP1613網卡。2、 裝SIMATIC NET光盤上的軟件，安裝時應包括SIMATIC NET PC Product，NCM PC/57和NCM S7-INdustrial Ethernet軟件。3、 打開WINDOWS控制面板下的工具Set PG/PC Interface。在打開的應用程序中單擊 Select按鈕，打開Install Ng/Uninstall Ng Interface對話框。如果CP1613未出現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C

17、P1613模塊4、 Set PG/PC Interface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 設置訪問點5、 打開WINCC并添加驅動程序SIMATIC S7 Protocol Suite，見圖4-7。在通道單元 Industrial Ethernet(工業以太網)的快捷菜單中選擇。“新驅動程序的連接”菜單項，打開“連接屬性”對話框，輸入連接的名稱。圖4-7工業以太網連接的參數設置6、 單擊“屬性”按鈕，打開“連接參數-Industrial Ethernet，對話框。在“以太網地址”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

18、的地址應與圖4-4中的MAC地址相同。7、 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。8、 有必要可激活“發送/接收原始數據塊”復選框，并輸人連接資源。9、 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S7-40

19、0底板、一塊S7-400電源、一塊CPU416-2 DP模塊； SIMATIC NET軟件和一塊CP5611通訊卡； 裝有SIMATIC STEP7軟件的PC和編程電纜； WINCC V6。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S7-400 PLC通訊的步驟如下：1、 裝PLC上的各模塊，并通電。2、 安裝STEP7的PC機上進行PLC的硬件組態。硬件組態見圖4-3(但不需要放置在第5槽的CP443一1模塊。3、 修改CPU416-2的DP口的參數，增加一個PROFIBUS網絡，設置PROFIB

20、US站地址和傳輸速率，如圖4-8所示。單擊Properties按鈕，打開這條網絡的屬性設置，將組態好的配置下載到PLC中。圖4-8 設置DP接口屬性4、 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側的任務已完成。下面的步驟是在WINCC站的PC上完成的。5、 在安裝WINCC的PC機上安裝CP56ll PROFIBUS網卡。6、 安裝SIMATIC NET光盤上的軟件，安裝時應包括SIMATIC NET PC Product，NCM PC/57和NCM 57-PROFIBUS軟件。7、 打開WINDOWS控制面板下的工具Set

21、PG/PC Interface。在打開的應用程序中單擊 Select按鈕。打開Install Ng/UninstalI Ng的Interface對話框。如果CP5611未出現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Set PG/PC Interface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設置CP-L2-l的訪問點8、 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，設置CP5611卡的站地址、PROFIBU

22、S總線的傳輸率和傳輸協議。圖4-10設置CP5611卡的站地址9、 打開WINCC并添加驅動程序SIMATIC 57 Protocol Suite，見圖4-2。在通道單元 PROFIBUS的快捷菜單中選擇“新驅動程序的連接”菜單項，打開“連接屬性”對話框， 輸人連接的名稱。10、 點擊“屬性”按鈕。打開“連接參數PROFIBUS對話框。在“站地址”文本框中輸人的站地址應與圖11-8所設定的站地址相同，網絡段號為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。11、 剛剛建立的PROFIBUS連接上建立變量，測試連接正常與否。圖4-1

23、1 設定PROFIBUS連接屬性3 、TCP/IP 通道單元TCP/IP使用TCP/IP協議，通過工業以太網，將WINCC連接到自動化系統S7上。它的連接的創建方式與工業以太網相同。在WINCC和STEP7的組態上也與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地址應與圖4-4中的IP地址相同。機架號和插槽號也應設置。圖4-12 TCP/IP參數設置4、PLC 與監控軟件WINCC 的MPI 通訊與連接操作員面板類似，WINCC 與S7 PLC 通過MPI 協議通訊時，在PLC 側不須進行任何編程和組態；在WINCC 上要對S7 CP

24、U 的站地址和槽號及網卡組態。1、 PC機上MPI網卡的安裝和設置首先,將MPI 網卡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”Set PG/PC Interface “ 圖表, 彈出窗口中就會顯示已安裝的網卡。如圖4-13所示：圖4-13 設置MPI接口屬性2、 在WINCC上添加SIAMTIC S7 通訊協議網卡安裝正確后，打開WINCC，選擇”Tag Management”擊右鍵選擇“AddNew driver” ，再彈出的窗口中選擇”SIAMTIC S7 protocol suite” 連接驅動，將其添加到”Tag Management”向下，如圖4-14：