基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)及其軟件

1、第六章基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)及其軟件基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)及其軟件n6.1 基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)n6.2 WinAC軟件的組成和功能6.1 基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)n6.1.1 基于PC的控制及其發(fā)展n1.基于PC的PLC的含義n以PC為平臺(tái)的PLC稱之為基于PC的PLC，就是將將PCPC機(jī)的硬軟件機(jī)的硬軟件與控制軟件控制軟件集成在一起，既具有傳統(tǒng)傳統(tǒng)PLCPLC的功能的功能，又具有PCPC機(jī)的操作監(jiān)機(jī)的操作監(jiān)視視和管理功能管理功能。 n2.2.基于基于PCPC的的PLCPLC與與傳統(tǒng)傳統(tǒng)PLCPLC的對(duì)比的對(duì)比( (優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)) )n（1）將自動(dòng)化的傳統(tǒng)工藝自動(dòng)化的傳統(tǒng)工藝與ITIT新技術(shù)新技術(shù)有機(jī)結(jié)

2、合，用戶可以不斷提高控制水平提高控制水平、提高生提高生產(chǎn)率產(chǎn)率、降低成本降低成本。 n（2）集成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一的編程工具統(tǒng)一的編程工具、統(tǒng)一的通訊網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的通訊網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供基于基于PCPC平臺(tái)的平臺(tái)的一體化的解決方案一體化的解決方案。 n（3）簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)，提高了系統(tǒng)的通訊效率提高了系統(tǒng)的通訊效率，降低了硬件和降低了硬件和備件投資備件投資，易于調(diào)試和維護(hù)易于調(diào)試和維護(hù)。n（4）其一體化設(shè)計(jì)一體化設(shè)計(jì)大大提高了控制器控制器、人人機(jī)界面機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)部件網(wǎng)絡(luò)部件的數(shù)據(jù)交換速度數(shù)據(jù)交換速度。 n（5）有高度兼容性高度兼容性，便于工程師

3、針對(duì)不同用戶需求和應(yīng)用場(chǎng)合靈活選擇靈活選擇PLCPLC或或PCPC的解的解決方案決方案,無需對(duì)程序進(jìn)行任何修改無需對(duì)程序進(jìn)行任何修改。 n（6）易學(xué)易用易學(xué)易用，熟悉的PC和操作系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，方便的編程和組態(tài)軟件，用戶可在最短的時(shí)間內(nèi)輕松掌握。 n（7）有明顯的性能價(jià)格明顯的性能價(jià)格優(yōu)勢(shì)，其集成簡(jiǎn)單集成簡(jiǎn)單和開放開放的特點(diǎn)使用戶的工程、維護(hù)、培訓(xùn)和備件的費(fèi)用大大降低。n3.3.基于基于PCPC的自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)的自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)n采用PC作為工業(yè)控制器所帶來的高性能高性能、開開放性放性、易于學(xué)習(xí)易于學(xué)習(xí)和維護(hù)維護(hù)的特點(diǎn)可滿足用戶不斷增長(zhǎng)的提高生產(chǎn)率、降低成本和企業(yè)電子商務(wù)發(fā)展的需

4、求。n（1）從控制需求角度來看：P158P158n（2）從投資角度來看n（3）從企業(yè)信息化的需求來看n（4）相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和成熟n基于基于PCPC的自動(dòng)化的自動(dòng)化與PLCPLC相互交叉應(yīng)用相互交叉應(yīng)用：n在操作安全性操作安全性非常重要的場(chǎng)合，PLCPLC仍扮演非常重要的角色；n在邏輯控制邏輯控制與運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制、視頻處理視頻處理和快速快速I/OI/O板卡的板卡的信號(hào)處理相集成信號(hào)處理相集成的應(yīng)用場(chǎng)合，基于基于PCPC的自動(dòng)化的自動(dòng)化是不可替代的；n在大量數(shù)據(jù)處理大量數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜算法復(fù)雜算法、控制集成人機(jī)界面控制集成人機(jī)界面和管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)等PC的優(yōu)勢(shì)強(qiáng)項(xiàng)領(lǐng)域，在今后3-5年內(nèi)，傳統(tǒng)的PL

5、C解決方案將會(huì)更多地被基于PC的解決方案所代替。nPCPC控制控制只是提高了PLCPLC的控制水平控制水平和操作水平操作水平，不是替代I/OI/O模塊，模塊， I/OI/O模塊仍是模塊仍是PLCPLC的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。6.1.2 基于PC的自動(dòng)化產(chǎn)品SIMATIC WinAC nSIMATIC WinAC是Siemens Automatic Windows Automation Center的縮寫，WinAC不是簡(jiǎn)單地將PLC替換為PC，而是將將PLCPLC和和PCPC的功能相結(jié)合的功能相結(jié)合，包括控制功能控制功能、通訊功能通訊功能、可視化功能可視化功能、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)功能功能以及工藝技術(shù)工藝技術(shù)功能

6、等。n1. 1. WinACWinAC的功能的功能n（1 1）控制功能控制功能n用戶使用普通普通PCPC或工業(yè)工業(yè)PCPC完成完成PLCPLC的控制功能的控制功能。nWinACWinAC基本型基本型和WinACWinAC實(shí)時(shí)型實(shí)時(shí)型提供軟件提供軟件PLCPLC，采用PC機(jī)的資源（如CPU、內(nèi)存、硬盤）來實(shí)現(xiàn)控制要求；nWinACWinAC插槽型插槽型提供硬件硬件PCIPCI插卡型插卡型PLCPLC，控制性能與S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP412-2DP/416-2DP相同。n（2）計(jì)算功能計(jì)算功能nWinACWinAC提供標(biāo)準(zhǔn)提供標(biāo)準(zhǔn)ActiveXActiveX控件作

7、為標(biāo)準(zhǔn)化的軟控件作為標(biāo)準(zhǔn)化的軟件包件包（如MS Visual Basic或Office ），對(duì)對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存取。過程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存取?？丶ò粹o、數(shù)值顯示、診斷、數(shù)據(jù)鏈接等，用戶對(duì)過程創(chuàng)建顯示和控制，只需自行設(shè)定參數(shù)，而無需編程。同時(shí)，WinACWinAC內(nèi)置內(nèi)置Software Software ContainerContainer（ActiveXActiveX容器）用于集成自帶的容器）用于集成自帶的和第三方的和第三方的ActiveXActiveX控件，可以完成簡(jiǎn)單的控件，可以完成簡(jiǎn)單的過程顯示和操作功能，無需任何編程。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

8、nWinAC提供兩種與監(jiān)控組態(tài)軟件相連接的方式：n通過通過SIMATICSIMATIC軟件之間的內(nèi)部集成軟件之間的內(nèi)部集成，WinCCWinCC和ProToolProTool/Pro/Pro是WinAC最優(yōu)化的數(shù)據(jù)存取和可視化工具；n使用使用WinACWinAC內(nèi)置的內(nèi)置的OPCOPC（用于過程控制的用于過程控制的OLEOLE）服務(wù)器服務(wù)器與任何第三方監(jiān)控組態(tài)軟件任何第三方監(jiān)控組態(tài)軟件集成。n（）（）網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)絡(luò)功能nWinACWinAC提供連接提供連接PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP通訊板卡的驅(qū)動(dòng)通訊板卡的驅(qū)動(dòng)程序程序，用于連接遠(yuǎn)程連接遠(yuǎn)程I/OI/O或遠(yuǎn)程編程調(diào)試裝置或遠(yuǎn)程編程

9、調(diào)試裝置，同時(shí)可以應(yīng)用現(xiàn)成的應(yīng)用現(xiàn)成的PC技術(shù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)與辦公網(wǎng)絡(luò)辦公網(wǎng)絡(luò)的連接。的連接。n（）（）工藝技術(shù)功能工藝技術(shù)功能n對(duì)于用戶的特殊工藝要求，可配合相應(yīng)的功能模塊來實(shí)現(xiàn)，或使用VB、VC、JAVA等高級(jí)語言編程，由WinAC ODK(開放的開發(fā)工具)進(jìn)行集成。n2.WinAC2.WinAC的特點(diǎn)的特點(diǎn)n（）（）提高處理性能提高處理性能nPCPC與與PLCPLC相比相比，在CPUCPU、內(nèi)存、內(nèi)存等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，尤其對(duì)于模擬量運(yùn)算以及用戶控制算法控制算法上，PCPC的運(yùn)算性能通常可以達(dá)的運(yùn)算性能通?？梢赃_(dá)到到PLCPLC的的 10 10 倍或更高倍或更高。n（）（）滿足

10、實(shí)時(shí)性能滿足實(shí)時(shí)性能n而PCPC采用的采用的Windows NT/2000Windows NT/2000操作系統(tǒng)并不是操作系統(tǒng)并不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)，中斷的響應(yīng)時(shí)間或任務(wù)的執(zhí)行周期具有不確定性。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，隨著技術(shù)的發(fā)展，PCPC已具已具有比有比PLCPLC更好的硬實(shí)時(shí)特性更好的硬實(shí)時(shí)特性。n（）（）簡(jiǎn)化通訊接口，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)簡(jiǎn)化通訊接口，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)nWinAC在一臺(tái)在一臺(tái)PCPC機(jī)中實(shí)現(xiàn)機(jī)中實(shí)現(xiàn)ProfibusProfibus和以太網(wǎng)的和以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換，應(yīng)用程序與PLC的數(shù)據(jù)交換通過通過PCIPCI背板總線（背板總線（WinACWinAC插槽型）或內(nèi)部軟件接口插槽型）或內(nèi)

11、部軟件接口（WinAC基本型/實(shí)時(shí)型），不占用總線資源不占用總線資源，消除瓶頸現(xiàn)象。n（）（）易于集成用戶控制要求易于集成用戶控制要求nWinACWinAC ODK ODK可以將用戶編制的程序作為功能塊將用戶編制的程序作為功能塊嵌入到嵌入到PLCPLC程序掃描中程序掃描中，滿足特殊控制場(chǎng)合的要求。n（）（）編程調(diào)試簡(jiǎn)單方便編程調(diào)試簡(jiǎn)單方便nWinACWinAC具有在線調(diào)試功能具有在線調(diào)試功能，編程人員無須連接PLC即可在本機(jī)實(shí)現(xiàn)Step 7程序、監(jiān)控組態(tài)程序、通訊程序的在線調(diào)試，極大地方便用戶編制程序，縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。n（）（）節(jié)約投資成本節(jié)約投資成本nPLC產(chǎn)品在開發(fā)完成以后，通常會(huì)多年保

12、持性能不變，與PC+PLC系統(tǒng)相比，基于基于PCPC的控制的控制可節(jié)省節(jié)省PLCPLC的的CPUCPU、電源、框架、控制柜、接線以、電源、框架、控制柜、接線以及軟件編程等方面的投資及軟件編程等方面的投資，在價(jià)格上有一定的優(yōu)勢(shì)。6.2 WinAC軟件的使用方法n 6.2.1 WinAC軟件的分類nWinACWinAC是西門子公司基于基于PCPC的自動(dòng)化解決方案的自動(dòng)化解決方案，主要產(chǎn)品包括WinACWinAC基本型基本型、WinACWinAC插槽型插槽型、WinACWinAC實(shí)時(shí)型實(shí)時(shí)型。n1.WinAC1.WinAC基本型基本型（即（即WinACWinAC Basis Basis）：n基于基于

13、Windows NTWindows NT的純軟件純軟件PLCPLC解決方案解決方案，用于常常規(guī)規(guī)PLCPLC控制系統(tǒng)且需要處理大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；控制系統(tǒng)且需要處理大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合；n2.WinAC2.WinAC實(shí)時(shí)型實(shí)時(shí)型（即（即WinACWinAC RTX RTX）:n帶實(shí)時(shí)擴(kuò)展的軟件帶實(shí)時(shí)擴(kuò)展的軟件PLCPLC，用于實(shí)時(shí)性、確定實(shí)時(shí)性、確定性要求非常高的控制場(chǎng)合性要求非常高的控制場(chǎng)合，如運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制，快快速控制速控制等；n3.WinAC3.WinAC插槽型插槽型（即（即WinACWinAC Slot 412/416 Slot 412/416）:基于基于PCPC的插槽型硬件的插槽型硬件PLC

14、PLC，可以獨(dú)立于獨(dú)立于WindowsWindows操作系統(tǒng)及操作系統(tǒng)及PCPC機(jī)機(jī)（帶電源擴(kuò)展板），在功能上與S7- 400 的CPU412/416相同，穩(wěn)定性強(qiáng)，適用于實(shí)時(shí)性、安全性、可靠性要求均較高的場(chǎng)合。n6.2.2 WinAC插槽型（即WinAC Slot 412/416）的組成n（1）Slot PLC “CPU 412-2 PCICPU 412-2 PCI”或“CPUCPU 416-2 PCI416-2 PCI”：兩種兩種CPUCPU來自基于來自基于PCPC應(yīng)用的應(yīng)用的S7-400S7-400產(chǎn)品系列。產(chǎn)品系列。n（2）可選的可選的PSPS擴(kuò)展電路板擴(kuò)展電路板（PS：電源）：提供獨(dú)

15、立于PC的電源。n（3）控制面板控制面板：在屏幕上顯示CPU 41x-2 PCI控件。n（4）路由器路由器：通過SIMATIC NET CPSIMATIC NET CP（工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUS）或網(wǎng)卡網(wǎng)卡與CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI進(jìn)行通訊。n（5）時(shí)間同步時(shí)間同步：通過SIMATIC NET CPSIMATIC NET CP（工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUS）與CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI同步。n（6）SIMATIC ComputingSIMATIC Computing軟件軟件：提供專門用于過程的可提供專門用于過程的可視化的視化的Activ

16、e XActive X控件控件。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(jiān)視和修改過程數(shù)據(jù)。n（7）WinACWinAC工具管理器工具管理器：這是一個(gè)工具條，用戶可以將準(zhǔn)備用于處理過程數(shù)據(jù)的應(yīng)用加入其中。n6.2.3 WinAC插槽型的功能n1帶有帶有CPU 41x -2 PCI的的WinAC Controlling實(shí)現(xiàn)基于實(shí)現(xiàn)基于PC的控制的控制nWinACWinAC Controlling Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416的控制組件，集成在集成在PCPC中執(zhí)行傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器的任務(wù)中執(zhí)行傳統(tǒng)的

17、可編程邏輯控制器的任務(wù)。nWinAC Controlling由由CPU 412-2 PCICPU 412-2 PCI或或CPU CPU 416-2 PCI416-2 PCI組成。組成。圖6-1 插槽型WinAC中的CPU 41x-2 PCIn（1）CPU 41x-2 PCI具有具有PLC的典型特征：的典型特征：n1)按照命令熱起動(dòng)或完全重起動(dòng)熱起動(dòng)或完全重起動(dòng)（利用PS電源擴(kuò)展板）n2)具有實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵動(dòng)作實(shí)時(shí)響應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵動(dòng)作n3)實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)時(shí)時(shí)鐘n4)利用后備電池進(jìn)行數(shù)據(jù)備份后備電池進(jìn)行數(shù)據(jù)備份（用PS電源擴(kuò)展板）n5)獨(dú)立于獨(dú)立于PCPC硬盤保存硬盤保存PLCPLC程序的外部存儲(chǔ)器

18、程序的外部存儲(chǔ)器n6)集成集成MPIMPI連接程序員進(jìn)行技術(shù)服務(wù)，或用于編程、與其它站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)n7)集成的集成的PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP接口用于連接接口用于連接I/OI/O（2）插槽型）插槽型WinAC的操作的操作控制面板控制面板n（3）編程）編程nCPU 41x-2 PCI的組態(tài)和編程方式與帶組態(tài)和編程方式與帶有有STEP 7STEP 7的的SIMATIC S7SIMATIC S7相似相似，編程語言包括LADLAD，STLSTL，S7-SCLS7-SCL和所有的圖形編和所有的圖形編程語言程語言S7-GRAPHS7-GRAPH，S7-HiGRAPHS7-HiGRAPH和和CF

19、CCFC等。等。n2電源（電源（PS）擴(kuò)展板獨(dú)立于）擴(kuò)展板獨(dú)立于PCn3CPU 41x-2 PCI的通訊選件的通訊選件nPROFIBUS-DPPROFIBUS-DP接口、接口、MPI/PROFIBUS-DPMPI/PROFIBUS-DP接口。接口。n如果希望通過工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUSPROFIBUS子網(wǎng)子網(wǎng)進(jìn)行通訊，必須在PC機(jī)上另外安裝通訊處理器（安裝通訊處理器（CPCP）。n（1）通過集成接口與集成接口與PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP連接連接。n（2）通過第二個(gè)集成接口與第二個(gè)集成接口與MPIMPI或或PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP連連接接。n（

20、3）通過PCIPCI接口與接口與PCPC連接連接n（4）通過通訊處理器（通訊處理器（CPCP）與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連，例如工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)/PROFIBUS/PROFIBUS。n 4CPU 41x-2 PCI的時(shí)間同步的時(shí)間同步中央日中央日- -時(shí)傳輸器時(shí)傳輸器n5用用SIMATIC Computing存取過程數(shù)據(jù)存取過程數(shù)據(jù)n利用利用SIMATIC ComputingSIMATIC Computing軟件訪問軟件訪問CPU 41x-2 PCICPU 41x-2 PCI，對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和修改。對(duì)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和修改。n（1）可以利用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)Active X控件控件（OCX）存取過程數(shù)據(jù)。n（2）利用DCOM（DistriburedDistribured Component Component Object ModelObject Model）通過網(wǎng)絡(luò)集成分布式應(yīng)用裝置。n（3）利用OPC（OLE for Process Control）服服務(wù)器務(wù)器，其它OPC客戶機(jī)可存取所控制的設(shè)備中的數(shù)據(jù)。圖6-