基于西門子WinCC和S7—400的過程控制研究

趙海燕 張雨生 落寶龍

【摘 要】監(jiān)控是現(xiàn)今工業(yè)建設(shè)過程中不可缺少的一個環(huán)節(jié)，通過監(jiān)控設(shè)備的運行，能夠有效的對企業(yè)目前各區(qū)域工作的開展情況進行把握，以此在發(fā)現(xiàn)問題時能夠?qū)ζ浼皶r的采取應(yīng)對措施。目前，有很多監(jiān)控軟件可供企業(yè)進行選擇與使用，在我國現(xiàn)今工業(yè)建設(shè)中，基于WinCC監(jiān)控軟件所實現(xiàn)的主控人機界面已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，無論是在應(yīng)用效果上還是技術(shù)成熟性上都具有著一定的優(yōu)勢。在本文中，將對該軟件的監(jiān)控應(yīng)用以及硬件連接進行一定的研究。

【關(guān)鍵詞】西門子WinCC S7-400 過程 控制研究

1 引言

近年來，隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的提升， WinCC與S7-400應(yīng)用范圍的擴大，使得人們對這兩者技術(shù)具有了更多的了解。而在其工作機理方面，卻依然存在著一定的不準確、不全面情況。針對此種情況，我們特對WinCC與S7-400這兩種技術(shù)的原理與應(yīng)用進行了詳細的介紹，以此使我們對兩者技術(shù)的應(yīng)用、連接以及通訊等打好基礎(chǔ)。

2 WinCC與S7-400簡介

2.1 WinCC

WinCC（視窗控制中心）是由西門子公司開發(fā)出的一套系統(tǒng)，其能夠在設(shè)備過程自動化工作中實現(xiàn)圖形顯示以及控制的功能。其主要構(gòu)成有組態(tài)、腳本語言、人機界面以及OPC技術(shù)等。

對本系統(tǒng)來說，其可以在個人計算機環(huán)境下運行，且具有較高的可靠性。之所以具有這種特點，正是由于其所具有的安全歸檔、快速畫面更新以及強大的功能接口所決定的。通過更為人性化、友好界面的建立，能夠使用戶通過該界面對相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)編程以及管理，在單一的界面中就能夠?qū)νㄓ嵄O(jiān)視所具有的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面以及報警畫面等進行顯示，且其同時還具有著歷史趨勢曲線以及實時趨勢曲線等信息。同時，WinCC還具有著良好的整體開放性，能夠?qū)⒉煌愋偷某绦蚺c軟件在良好融合的基礎(chǔ)上使其能夠?qū)、VB等腳本進行運用。另外，由于組態(tài)軟件與運行軟件為WinCC系統(tǒng)中最為基本的一類組件，具有著較為豐富的項目設(shè)備選項以及可視窗口選項，且對于不同類型的軟件以及自動化設(shè)備也能夠以更為全面的方式開放，具有著方式靈活、功能齊全等特點。

2.2 S7-400

S7-400為西門子公司所生產(chǎn)的一種可編程控制器，其通過模塊化的設(shè)計方式在機架位置實現(xiàn)了電源的安裝。在CPU位置處，具有著標準化MPI接口，其不但是編程接口，同樣是數(shù)據(jù)通行接口。而根據(jù)I/O在對數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集的過程中，其就會在系統(tǒng)中發(fā)出控制信號。在I/O部分中，其是通過CPU單元通信同PROFIBUS現(xiàn)場總線所實現(xiàn)的，并在實際情況需要時對相關(guān)硬件進行組態(tài)，具有著處理速度快、通信性能強以及計算能力強的特點。

3 WinCC與S7-400硬件連接

對于兩者來說，其具有著多種數(shù)據(jù)通信方式，下面，我們對這幾種方式進行分別的研究：

3.1 TCP/IP模式

TCP/IP是對WinCC與S7-400兩者間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的一項有效方式。其通過WinCC中所具有的通訊處理卡實現(xiàn)該項功能。當實際工作需要對數(shù)據(jù)通訊實現(xiàn)連接后，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式對傳輸任務(wù)進行實現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)連接的實現(xiàn)方面，其同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有著相同的實現(xiàn)原理，而當進行數(shù)據(jù)通訊工作時，此時所使用的TCP/IP協(xié)議則是通過WinCC與S7-400間所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通信作為協(xié)議。

3.2 工業(yè)以太網(wǎng)模式

在WinCC與S7-400之間以以太網(wǎng)方式對數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)倪^程中，HARDNET和SOFENET是對該功能進行實現(xiàn)的主要方式。而在系統(tǒng)的WinCC站中，其中也設(shè)置了專門的處理器對不同通訊功能進行劃分。對于SOFENET方式來說，其在計算機中并沒有對其設(shè)置專門的CP卡，整個系統(tǒng)的通訊任務(wù)都會由計算機處理器對其進行處理。而在HARDNET中，其在計算機中則專門設(shè)置了CP卡，并在實際工作中通過處理器的應(yīng)用對通訊任務(wù)進行實現(xiàn)。

3.3 PROFIBUS方式

所謂PROFIBUS方式，就是通過CP通訊卡的應(yīng)用對WinCC與S7-400不同站點的數(shù)據(jù)保持連接，并在WinCC中以專門處理卡的應(yīng)用對相關(guān)需要進行通訊的數(shù)據(jù)實現(xiàn)連接。在S7-400模塊中，該方式也專門在相關(guān)的模塊中設(shè)置了處理器對PROFIBUS接口進行應(yīng)用。在該系統(tǒng)中，其由一臺智能型電控柜、4臺離心水泵、壓力傳感器、供電主回路以及缺水保護器所組成。在該系統(tǒng)中，6SE6430以及S7-200 為主要核心，其中，6SE6430為該水泵的專用變頻器，具有著較強的擴展功能。而在CPU中，其則集成了10點輸出以及14點輸出，且其中所配置的擴展模塊具有著非常好的靈活性以及適應(yīng)性，不僅安裝、操作非常方便，也能夠在滿足設(shè)計需求的同時以更高的效率實現(xiàn)工作任務(wù)。此外，本系統(tǒng)保證每一臺電動機對應(yīng)每一臺水泵，當工作人員將空氣開關(guān)閉合之后，且當交流接觸器的1、3、5觸點閉合之后，水泵則能夠保持以工頻運行；而當2、4、6觸點閉合后，水泵則會以變頻的方式運行。在這個過程中，系統(tǒng)中的熱繼電器則會對相應(yīng)的電動機實現(xiàn)保護，避免電機在過載情況下因為熱量過高而出現(xiàn)損壞。

4 WinCC與S7-400的軟件連接

在該系統(tǒng)中，軟件也是WinCC與S7-400件保持連接的重要部分。首先，需要在WinCC中安裝CP等設(shè)備的驅(qū)動程序，以此保證不同設(shè)備都能夠在系統(tǒng)中正常運行。在這方面工作結(jié)束之后，則可以通過下述方式對相關(guān)驅(qū)動程序的安裝情況進行檢驗：首先，需要在程序中設(shè)置PC/PG接口，以此對通訊處理器CP卡安裝情況進行判定；在計算機控制面板的PC/PG接口對該程序進行訪問，并通過診斷菜單中所具有的測試功能對網(wǎng)絡(luò)的連接進行進行測試，如果經(jīng)過測試顯示正常，則表明軟件連接工作完成。

5 結(jié)語

在上文中，我們對西門子WinCC和S7-400的過程控制研究進行了一定的研究?？梢哉f，通過兩者間通訊功能的良好的實現(xiàn)，能夠有效的幫助企業(yè)在對現(xiàn)有管理成本進行降低的同時獲得更高的經(jīng)濟收益。

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