1、第六章基于PC的自動化系統及其軟件基于PC的自動化系統及其軟件n6.1 基于PC的自動化系統n6.2 WinAC軟件的組成和功能6.1 基于PC的自動化系統n6.1.1 基于PC的控制及其發展n1.基于PC的PLC的含義n以PC為平臺的PLC稱之為基于PC的PLC，就是將PC機的硬軟件與控制軟件集成在一起，既具有傳統PLC的功能，又具有PC機的操作監視和管理功能。 n2.2.基于基于PCPC的的PLCPLC與傳統與傳統PLCPLC的對比的對比( (優勢優勢) )n（1）將自動化的傳統工藝與IT新技術有機結合，用戶可以不斷提高控制水平、提高生產率、降低成本。 n（2）集成統一的數據庫、統一的編程

2、工具、統一的通訊網絡，為用戶提供基于PC平臺的一體化的解決方案。 n（3）簡化了系統的網絡體系結構和設備設計，提高了系統的通訊效率，降低了硬件和備件投資，易于調試和維護。n（4）其一體化設計大大提高了控制器、人機界面和網絡部件的數據交換速度。 n（5）有高度兼容性，便于工程師針對不同用戶需求和應用場合靈活選擇PLC或PC的解決方案,無需對程序進行任何修改。 n（6）易學易用，熟悉的PC和操作系統，簡單的系統和網絡結構，方便的編程和組態軟件，用戶可在最短的時間內輕松掌握。 n（7）有明顯的性能價格優勢，其集成簡單和開放的特點使用戶的工程、維護、培訓和備件的費用大大降低。n3.3.基于基于PCPC

3、的自動化的發展趨勢的自動化的發展趨勢n采用PC作為工業控制器所帶來的高性能、開放性、易于學習和維護的特點可滿足用戶不斷增長的提高生產率、降低成本和企業電子商務發展的需求。n（1）從控制需求角度來看n（2）從投資角度來看n（3）從企業信息化的需求來看n（4）相關技術的發展和成熟n基于PC的自動化與PLC相互交叉應用：n在操作安全性非常重要的場合，PLC仍扮演非常重要的角色；n在邏輯控制與運動控制、視頻處理和快速I/O板卡的信號處理相集成的應用場合，基于PC的自動化是不可替代的；n在大量數據處理和復雜算法、控制集成人機界面和管理系統等PC的優勢強項領域，在今后3-5年內，傳統的PLC解決方案將會更

4、多地被基于PC的解決方案所代替。6.1.2 基于PC的自動化產品SIMATIC WinAC nSIMATIC WinAC是Siemens Automatic Windows Automation Center的縮寫，WinAC不是簡單地將PLC替換為PC，而是將PLC和PC的功能相結合，包括控制功能、通訊功能、可視化功能、網絡功能以及工藝技術功能等。n1. 1. WinACWinAC的功能的功能n（1 1）控制功能）控制功能n用戶使用普通PC或工業PC完成PLC的控制功能。nWinAC基本型和WinAC實時型提供軟件PLC，采用PC機的資源（如CPU、內存、硬盤）來實現控制要求；nWinAC插

5、槽型提供硬件PCI插卡型PLC，控制性能與S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。n（2）計算功能）計算功能nWinAC提供標準ActiveX控件作為標準化的軟件包（如MS Visual Basic或Office ），對過程數據進行實時存取?？丶ò粹o、數值顯示、診斷、數據鏈接等，用戶對過程創建顯示和控制，只需自行設定參數，而無需編程。同時，WinAC內置Software Container（ActiveX容器）用于集成自帶的和第三方的ActiveX控件，可以完成簡單的過程顯示和操作功能，無需任何編程。n（）可視化功能（）可視化功能nWinAC提供兩種與監控組態軟件相連

6、接的方式：n通過SIMATIC軟件之間的內部集成，WinCC和ProTool/Pro是WinAC最優化的數據存取和可視化工具；n使用WinAC內置的OPC（用于過程控制的OLE）服務器與任何第三方監控組態軟件軟件集成。n（）網絡功能（）網絡功能nWinAC提供連接PROFIBUS-DP通訊板卡的驅動程序，用于連接遠程I/O或遠程編程調試裝置，同時可以應用現成的PC技術實現與辦公網絡的連接。n（）工藝技術功能（）工藝技術功能n對于用戶的特殊工藝要求，可配合相應的功能模塊來實現，或使用VB、VC、JAVA等高級語言編程，由WinAC ODK(開放的開發工具)進行集成。n2.WinAC2.WinAC

7、的特點的特點n（）提高處理性能（）提高處理性能nPC與PLC相比，在CPU、內存等方面具有明顯優勢，當進行數據處理，尤其對于模擬量運算以及用戶控制算法上，PC的運算性能通常可以達到PLC的10倍或更高。n（）滿足實時性能（）滿足實時性能n而PC采用的Windows NT/2000操作系統并不是實時系統，中斷的響應時間或任務的執行周期具有不確定性。但是隨著技術的發展，PC已具有比PLC更好的硬實時特性。n（）簡化通訊接口，降低網絡負擔（）簡化通訊接口，降低網絡負擔nWinAC在一臺PC機中實現Profibus和以太網的數據交換，應用程序與PLC的數據交換通過PCI背板總線（WinAC插槽型）或內

8、部軟件接口（WinAC基本型/實時型），不占用總線資源，消除瓶頸現象。n（）易于集成用戶控制要求（）易于集成用戶控制要求nWinAC ODK可以將用戶編制的程序作為功能塊嵌入到PLC程序掃描中，滿足特殊控制場合的要求。n（）編程調試簡單方便（）編程調試簡單方便nWinAC具有在線調試功能，編程人員無須連接PLC即可在本機實現Step 7程序、監控組態程序、通訊程序的在線調試，極大地方便用戶編制程序，縮短現場調試時間。n（）節約投資成本（）節約投資成本nPLC產品在開發完成以后，通常會多年保持性能不變，與PC+PLC系統相比，基于PC的控制可節省PLC的CPU、電源、框架、控制柜、接線以及軟件編

9、程等方面等方面的投資，在價格上有一定的優勢。6.2 WinAC軟件的使用方法n 6.2.1 WinAC軟件的分類nWinAC是西門子公司基于PC的自動化解決方案，主要產品包括WinAC基本型、WinAC插槽型、WinAC實時型。n1.WinAC1.WinAC基本型（即基本型（即WinACWinAC Basis Basis）：n基于Windows NT的純軟件PLC解決方案，用于常規PLC控制系統且需要處理大量數據的場合；n2.WinAC2.WinAC實時型（即實時型（即WinACWinAC RTX RTX）:n帶實時擴展的軟件PLC，用于實時性、確定性要求非常高的控制場合，如運動控制，快速控制

10、等；n3.WinAC3.WinAC插槽型（即插槽型（即WinACWinAC Slot 412/416 Slot 412/416）:基于PC的插槽型硬件PLC，可以獨立于Windows操作系統及PC機（帶電源擴展板），在功能上與S7- 400 的CPU412/416相同，穩定性強，適用于實時性、安全性、可靠性要求均較高的場合。n6.2.2 WinAC插槽型（即WinAC Slot 412/416）的組成n（1）Slot PLC“CPU 412-2 PCI”或“CPU 416-2 PCI”：兩種CPU來自基于PC應用的S7-400產品系列。n（2）可選的PS擴展電路板（PS：電源）：提供獨立于PC

11、的電源。n（3）控制面板：在屏幕上顯示CPU 41x-2 PCI控件。n（4）路由器：通過SIMATIC NET CP（工業以太網或PROFIBUS）或網卡與CPU 41x-2 PCI進行通訊。n（5）時間同步：通過SIMATIC NET CP（工業以太網或PROFIBUS）與CPU 41x-2 PCI同步。n（6）SIMATIC Computing軟件：提供專門用于過程的可視化的Active X控件。在SIMATIC Computing中，用戶可以將第三方控件加入到S7控件的行列中監視和修改過程數據。n（7）WinAC工具管理器：這是一個工具條，用戶可以將準備用于處理過程數據的應用加入其中。

12、n6.2.3 WinAC插槽型的功能n1 1帶有帶有CPU 41x -2 PCICPU 41x -2 PCI的的WinACWinAC ControllingControlling實現基于實現基于PCPC的控制的控制nWinAC Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416的控制組件，集成在PC中執行傳統的可編程邏輯控制器的任務。nWinAC Controlling由CPU 412-2 PCI或CPU 416-2 PCI組成。圖6-1 插槽型WinAC中的CPU 41x-2 PCIn（1）CPU 41x-2 PCI具有PLC的典型特征：n1)按照命令熱起動或

13、完全重起動（利用PS電源擴展板）n2)具有實時響應時間的關鍵動作n3)實時時鐘n4)利用后備電池進行數據備份（用PS電源擴展板）n5)獨立于PC硬盤保存PLC程序的外部存儲器n6)集成MPI連接程序員進行技術服務，或用于編程、與其它站點聯網n7)集成的PROFIBUS-DP接口用于連接I/O（2）插槽型WinAC的操作控制面板n（3）編程nCPU 41x-2 PCI的組態和編程方式與帶有STEP 7的SIMATIC S7相似，編程語言包括LAD，CSF，STL，S7-SCL和所有的圖形編程語言S7-GRAPH，S7-HiGRAPH和CFC等。n2 2電源（電源（PSPS）擴展板獨立于）擴展板獨

14、立于PCPCn3 3CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI的通訊選件的通訊選件nPROFIBUS-DP接口、MPI/PROFIBUS-DP接口。n如果希望通過工業以太網或PROFIBUS子網進行通訊，必須在PC機上另外安裝通訊處理器（CP）。n（1）通過集成接口與PROFIBUS-DP連接。n（2）通過第二個集成接口與MPI或PROFIBUS-DP連接。n（3）通過PCI接口與PC連接n（4）通過通訊處理器（CP）與另一個網絡相連，例如工業以太網/PROFIBUS。n 4 4CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI的時間同步的時間同步n5 5用用SIMATIC Com

15、putingSIMATIC Computing存取過程數據存取過程數據n利用SIMATIC Computing軟件訪問CPU 41x-2 PCI，對過程數據進行監視和修改。n（1）可以利用標準Active X控件（OCX）存取過程數據。n（2）利用DCOM（Distribured Component Object Model）通過網絡集成分布式應用裝置。n（3）利用OPC（OLE for Process Control）服務器，其它OPC客戶機可存取所控制的設備中的數據。圖6-6 利用SIMATIC Computing訪問過程數據6 6用戶通過標簽文件使用過程數據符號用戶通過標簽文件使用過程數據符號n用標簽文件（TagFile）組態器創建標簽文件，為存儲器位置和控制引擎提供符號信息源，然后標簽文件就可以在未安裝STEP7的計算機上使用。n標簽文件在SIMATIC Computing中給標簽賦值后，便可用符號名代替絕對地址，利用STEP7符號存取控制引擎中的數據。圖6-7 利用STEP7符號存取控制引擎中的數據7 7用戶通過標簽文件訪問多個控制引擎用戶通過標簽文件訪問多個控制引擎8在在DCOMDCOM網絡中使用網絡中使用SIMATIC ComputingSIMATIC Computing9 9利用利用OPCOPC將第三方應用連接到將第三方應用連接到SIM