趙海燕　張雨生　落寶龍（內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠，內(nèi)蒙古包頭 014010）

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
（內(nèi)蒙古包頭市包鋼鋼聯(lián)無縫鋼管廠，內(nèi)蒙古包頭 014010）

監(jiān)控是現(xiàn)今工業(yè)建設(shè)過程中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行，能夠有效的對(duì)企業(yè)目前各區(qū)域工作的開展情況進(jìn)行把握，以此在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)能夠?qū)ζ浼皶r(shí)的采取應(yīng)對(duì)措施。目前，有很多監(jiān)控軟件可供企業(yè)進(jìn)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(shí)現(xiàn)的主控人機(jī)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(shì)。在本文中，將對(duì)該軟件的監(jiān)控應(yīng)用以及硬件連接進(jìn)行一定的研究。

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(kuò)大，使得人們對(duì)這兩者技術(shù)具有了更多的了解。而在其工作機(jī)理方面，卻依然存在著一定的不準(zhǔn)確、不全面情況。針對(duì)此種情況，我們特對(duì)WinCC與S7-400這兩種技術(shù)的原理與應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，以此使我們對(duì)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(jiǎn)介

2.1WinCC

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(dòng)化工作中實(shí)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(jī)界面以及OPC技術(shù)等。

對(duì)本系統(tǒng)來說，其可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境下運(yùn)行，且具有較高的可靠性。之所以具有這種特點(diǎn)，正是由于其所具有的安全歸檔、快速畫面更新以及強(qiáng)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)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(bào)警畫面等進(jìn)行顯示，且其同時(shí)還具有著歷史趨勢(shì)曲線以及實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線等信息。同時(shí)，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(jìn)行運(yùn)用。另外，由于組態(tài)軟件與運(yùn)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(xiàng)目設(shè)備選項(xiàng)以及可視窗口選項(xiàng)，且對(duì)于不同類型的軟件以及自動(dòng)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(diǎn)。

2.2S7-400

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(jì)方式在機(jī)架位置實(shí)現(xiàn)了電源的安裝。在CPU位置處，具有著標(biāo)準(zhǔn)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(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集的過程中，其就會(huì)在系統(tǒng)中發(fā)出控制信號(hào)。在I/O部分中，其是通過CPU單元通信同PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線所實(shí)現(xiàn)的，并在實(shí)際情況需要時(shí)對(duì)相關(guān)硬件進(jìn)行組態(tài)，具有著處理速度快、通信性能強(qiáng)以及計(jì)算能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

3　WinCC與S7-400硬件連接

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

3.1TCP/IP模式

TCP/IP是對(duì)WinCC與S7-400兩者間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的一項(xiàng)有效方式。其通過WinCC中所具有的通訊處理卡實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能。當(dāng)實(shí)際工作需要對(duì)數(shù)據(jù)通訊實(shí)現(xiàn)連接后，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式對(duì)傳輸任務(wù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)連接的實(shí)現(xiàn)方面，其同工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有著相同的實(shí)現(xiàn)原理，而當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊工作時(shí)，此時(shí)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，HARDNET和SOFENET是對(duì)該功能進(jìn)行實(shí)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(duì)不同通訊功能進(jìn)行劃分。對(duì)于SOFENET方式來說，其在計(jì)算機(jī)中并沒有對(duì)其設(shè)置專門的CP卡，整個(gè)系統(tǒng)的通訊任務(wù)都會(huì)由計(jì)算機(jī)處理器對(duì)其進(jìn)行處理。而在HARDNET中，其在計(jì)算機(jī)中則專門設(shè)置了CP卡，并在實(shí)際工作中通過處理器的應(yīng)用對(duì)通訊任務(wù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3.3PROFIBUS方式

所謂PROFIBUS方式，就是通過CP通訊卡的應(yīng)用對(duì)WinCC與S7-400不同站點(diǎn)的數(shù)據(jù)保持連接，并在WinCC中以專門處理卡的應(yīng)用對(duì)相關(guān)需要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)實(shí)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(duì)PROFIBUS接口進(jìn)行應(yīng)用。在該系統(tǒng)中，其由一臺(tái)智能型電控柜、4臺(tái)離心水泵、壓力傳感器、供電主回路以及缺水保護(hù)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(qiáng)的擴(kuò)展功能。而在CPU中，其則集成了10點(diǎn)輸出以及14點(diǎn)輸出，且其中所配置的擴(kuò)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(jì)需求的同時(shí)以更高的效率實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)。此外，本系統(tǒng)保證每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)每一臺(tái)水泵，當(dāng)工作人員將空氣開關(guān)閉合之后，且當(dāng)交流接觸器的1、3、5觸點(diǎn)閉合之后，水泵則能夠保持以工頻運(yùn)行；而當(dāng)2、4、6觸點(diǎn)閉合后，水泵則會(huì)以變頻的方式運(yùn)行。在這個(gè)過程中，系統(tǒng)中的熱繼電器則會(huì)對(duì)相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，避免電機(jī)在過載情況下因?yàn)闊崃窟^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(dòng)程序，以此保證不同設(shè)備都能夠在系統(tǒng)中正常運(yùn)行。在這方面工作結(jié)束之后，則可以通過下述方式對(duì)相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序的安裝情況進(jìn)行檢驗(yàn)：首先，需要在程序中設(shè)置PC/PG接口，以此對(duì)通訊處理器CP卡安裝情況進(jìn)行判定；在計(jì)算機(jī)控制面板的PC/PG接口對(duì)該程序進(jìn)行訪問，并通過診斷菜單中所具有的測(cè)試功能對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連接進(jìn)行進(jìn)行測(cè)試，如果經(jīng)過測(cè)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(duì)西門子WinCC和S7-400的過程控制研究進(jìn)行了一定的研究?？梢哉f，通過兩者間通訊功能的良好的實(shí)現(xiàn)，能夠有效的幫助企業(yè)在對(duì)現(xiàn)有管理成本進(jìn)行降低的同時(shí)獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益。

［1］孫建業(yè)，吳頌曦，張斌.基于WinCC的托輥?zhàn)詣?dòng)組裝線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2013（19）：255-257.

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