用WinCC實現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控

郝娟芳 張潤懷

摘? 要：PLC自動控制系統(tǒng)是目前工業(yè)自動化應用的主流， 西門子S7-200 PLC在小型PLC控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。WinCC是SIEMENS與Microsoft公司合作開發(fā)的開放的過程可視化系統(tǒng)，WinCC可以實現(xiàn)S7-300和S7-400控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，但不能與S7-200進行直接通信。為了讓S7-200也能與WinCC通信，西門子開發(fā)了專門用于S7-200 PLC的OPC服務器（server）軟件PC Access， S7-200 PLC可以通過PC Access與WinCC通信。本文以一個“樓宇高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)”實際應用的簡單實例，詳細介紹了用WinCC實現(xiàn)對S7- 200控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。

關鍵詞：S7- 200? PC Access? WinCC? 遠程監(jiān)控? 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0001-05

Abstract： PLC automatic control system is the mainstream of industrial automation application at present， and siemens S7-200 PLC is widely used in small PLC control system. WinCC is an open process visualization system jointly developed by SIEMENS and Microsoft. WinCC can realize remote monitoring of S7-300 and S7-400 control systems， but cannot communicate directly with S7-200. In order to make S7-200 communicate with WinCC ， Siemens developed OPC server （Server） software PC Access， which is specially used for S7-200 PLC. S7-200 PLC can communicate with WinCC through PC Access.This paper introduces in detail the operation process of remote monitoring of S7-200 control system with WinCC with a simple example of practical application of "PLC control system for high water level of building".

Key Words： S7- 200; PC Access; W? inCC; Remote monitor and control; Control system

PLC自動控制系統(tǒng)是目前工業(yè)自動化應用的主流。西門子S7-200PLC具有操作簡單的硬件和軟件，體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能強，可靠性高，系統(tǒng)配置方便。S7-200PLC控制系統(tǒng)在集散自動控制系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能，使用范圍從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動控制，與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等都在廣泛使用。為了能夠及時掌握控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，還需建立控制系統(tǒng)的在線遠程監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)的遠程計算機監(jiān)控，不但監(jiān)控畫面信息量大，畫質(zhì)細膩形象，而且可以大大減少操作人員的勞動強度。通過計算機還可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的歸檔、分析和報表打印等。

本文以一個實際應用實例：樓宇高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)，說明用WinCC實現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控的方法。

1? 高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)的硬件組成及工作原理

本控制系統(tǒng)的PLC選用CPU224XP，通信模塊選用S7-200的以太網(wǎng)擴展模塊CP243-1。整個系統(tǒng)由深井水源、潛水泵、逆止閥、上水管網(wǎng)、高位水箱、水位傳感器、供水管網(wǎng)、用戶閥門、控制箱以及遠程計算機組成（見圖1）。潛水泵置于深井當中，水泵起動時，通過管道將深井水抽至高位水箱，使水箱水位升高，打開放水閥門，水箱水位降低。通過人機界面或遠程計算機設定水位上限和水位下限，則PLC程序會通過水位傳感器隨時檢測水箱水位，自動控制水泵的起停，使水位保持在水位上下限之間。

2? 高位水箱水位PLC控制系統(tǒng)的控制要求

實現(xiàn)水泵的手動控制及水箱水位自動控制。

（1）通過接在PLC輸入點上的起動按鈕和停止按鈕，對水泵手動控制。

（2）通過接在PLC輸入點上的手自動轉(zhuǎn)換開關，實現(xiàn)水泵手動控制和自動控制之間的轉(zhuǎn)換。

（3）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)起動按鈕和停止按鈕，對水泵手動控制。

（4）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)手自動轉(zhuǎn)換開關，開關打至自動位置時，實現(xiàn)水位自動控制。當水位低于水位下限時，水泵啟動，當水位高于水位上限或水泵過載時，水泵停止。

（5）在WinCC組態(tài)畫面上組態(tài)過載復位按鈕。當水泵過載解除后，按下過載復位按鈕，水泵方可重新啟動。

3? 電腦需安裝的應用軟件

（1） S7-200的編程軟件：STEP 7 MicroWIN V4.0 SP9。

（2）西門子WinCC組態(tài)軟件：WinCC V7.0+SP3。

（3）專用于S7-200 PLC 服務器（Server）的V1.0 PC Access SP6。

4? 用WinCC遠程監(jiān)控S7-200PLC控制系統(tǒng)

4.1 WinCC與S7-200 的以太網(wǎng)通信

為了通過以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機的遠程監(jiān)控，系統(tǒng)中增加了S7-200的以太網(wǎng)擴展模塊CP243-1，首先需要在編程軟件中對該模塊進行一些必要的配置。單擊編程軟件“操作欄”的按鈕，單擊→? ? ? →→，如圖2所示。

如果要將CP243-1連接至已有的局域網(wǎng)，則需按照該局域網(wǎng)所要求的IP地址進行設置，本系統(tǒng)中的CP243-1只和PLC連接，因此可以任意設定，如將IP地址設為192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼設為255.255.255.0，單擊? ? 按鈕，如圖3所示。

將“要為此模塊配置的連接數(shù)目”設置為1（視實際連接數(shù)而定，本系統(tǒng)為1），單擊按鈕，如圖4所示。

選中“接受所有連接請求”復選框，本地的TSAP默認為10，將遠程的TSAP改為11，并記住這兩個傳輸服務訪問點，在以后的設置中要用到。單擊→ →→→，到此完成了通信模塊的設置。

4.2 編寫以太網(wǎng)通信程序

CP243-1配置好后，在程序中調(diào)用以太網(wǎng)控制子程序才能正確通信。定義網(wǎng)絡1為“以太網(wǎng)通信”，如圖5所示，分別點紅色? ？，輸入地址（不可與程序在其它地址沖突）即可，如圖6所示。

首先將程序塊和系統(tǒng)塊通? 過PPI電纜下載至PLC，然后將CPU斷一次電，再重新上電，這樣上述設置才能起作用。此后，就可以通過以太網(wǎng)實現(xiàn)計算機與PLC之間的通信了。

4.3 通過以太網(wǎng)實現(xiàn)程序的下載和監(jiān)視

插好計算機與CP243-1之間的網(wǎng)線，設置本地連接屬性，如圖7所示。

計算機本地連接的IP地址必須和已經(jīng)下載至PLC中 的CP243-1的IP地址設為同一網(wǎng)段不同地址（如已下載至PLC的是192.168.1.1，此處設為192.168.1.2）連接網(wǎng)線并拼一下PLC的IP。如果連接成功，再進行下面通信接口的設置。

打開編程軟件，單擊操作欄中的圖標，彈出“設置PG/PC接口”對話框，如圖8所示。

選中TCP/IP，單擊兩次按鈕，此時就可以用網(wǎng)線進行程序的下載、監(jiān)視和測試了。這些設置也是和Win CC之間進行以太網(wǎng)通信的必要條件。

4.4 PC Access SP3的設置和應用

WinCC 要訪問S7-200的數(shù)據(jù)必須通過PC Access，它是連接WinCC與S7-200的橋梁。PC Access從S7-200中讀取數(shù)據(jù)，WinCC從PC Access 中讀取數(shù)據(jù)。首先在PC Access中建立與PLC的連接，然后建立WinCC需要訪問的數(shù)據(jù)，在PC Access中稱為項目，所建項目通過測試后，說明連接成功，就可以被WinCC訪問。

（1）建立PC Access 項目。

雙擊PC Access快捷圖標將其打開，新建一個PC Access項目文件，將其起名，選擇路徑保存。

（2）建立PC Access與PLC的連接。

在新建的PC Access中，右擊MicroWin（TCP/IP），選擇“新PLC（N…）”選項，右擊NewPLC，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”選項，輸入IP地址（該地址要和下載至PLC中的IP地址完全一致），填寫本地和遠程的TASP（注意與PLC中的本地和遠程的TASP正好相反），單擊按鈕。

（3）增添PLC項目（變量連接）。

將WinCC項目中要訪問的所有PLC變量都添加到PC Access中。方法：右擊NewPLC，依次選擇“新”、“項目”，彈出項目屬性對話框，填寫變量的符號、地址、讀寫要求、數(shù)據(jù)類型，單擊按鈕，即定義了一個變量。如圖9為本系統(tǒng)需要定義的全部變量。

（4）測試客戶機。

通過測試客戶機，可以檢驗各變量的通信質(zhì)量，左鍵拖動任意變量至“客戶機測試窗口”，在工具欄中單擊圖標進行測試，如果變量后面的“質(zhì)量”一欄顯示“好”，說明通信及變量測試正常，可以在WinCC中調(diào)用了。

4.5 WinCC組態(tài)

（1）新建項目。

雙擊快捷圖標打開WinCC，單擊圖標，選擇新建一個“單用戶項目”，單擊按鈕，填寫項目名稱和保存路徑，單擊按鈕。注意，WinCC項目的保存路徑不可嵌套太多，而且無論保存路徑中各文件夾以及項目名稱里，都不要包含漢字，否則運行可能不正常。等待新建項目全部打開后，如圖10所示。

（2）添加驅(qū)動程序。

必須添加OPC驅(qū)動程序WinCC才能實現(xiàn)對PC Access的訪問。右擊“變量管理”，在彈出的快捷菜單中選擇“添加新的驅(qū)動程序”命令，選擇OPC.chn，單擊? ? 按鈕，展開OPC，可以看到添加的驅(qū)動程序，如圖11所示。

（3）建立新的連接，引入OPC服務中的變量。

右擊OPC Groups（OPCHN Unit #1），在彈出的快捷菜單中選擇“系統(tǒng)參數(shù)”選項，彈出“OPC條目管理器”窗口，單擊前的“+”號，選擇S7-200 OPCServer，單擊按鈕，單擊按鈕，雙擊，界面中會顯示在OPC服務器中建立的變量，將這些變量選中，單擊，單擊按鈕，單擊按鈕，選中選項，單擊? ? ? ? ? ? ? ? 按鈕，即可將變量導入WinCC中。如圖12所示。

在新建的連接中可以看到添加進來的變量，這些變量都可以在組態(tài)畫面時調(diào)用。

5? 結(jié)語

以上是用WinCC實現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控的一個簡單實例。通過以上步驟，即可用WinCC實現(xiàn)S7-200控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。S7-200在小型自動控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。在計算機高度普及的今天，常常需要把舊的小型控制系統(tǒng)納入遠程監(jiān)控范疇。該實例的操作過程可以作為S7-200遠程監(jiān)控的一個范例。

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