程 闊

西門子S7-1200PLC與McgsPro模擬器仿真實(shí)踐探究

程 闊

（阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息與智能制造學(xué)院，安徽 阜陽 236031）

基于西門子公司的博途V17編程軟件和McgsPro組態(tài)軟件組合，進(jìn)行在線聯(lián)合仿真。西門子TIA軟件作為下位機(jī)，McgsPro模擬器作為上位機(jī)，NetToPLCsim作為橋梁，可以實(shí)現(xiàn)西門子 PLC與McgsPro模擬的通信連接，能夠幫助相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工控愛好者有效解決無硬件學(xué)習(xí)工業(yè)控制系統(tǒng)的問題。

西門子S7-1200PLC；McgsPro；聯(lián)合仿真

近幾年受新冠肺炎疫情及國內(nèi)外形勢影響，西門子PLC產(chǎn)品供貨周期變長，而且價格偏高，許多相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工控愛好者想利用其訓(xùn)練工程實(shí)踐能力，卻無法及時獲得?；诖耍狙芯坷貌┩綱17軟件實(shí)現(xiàn)西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統(tǒng)聯(lián)合仿真，希望能對相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工控愛好者在無硬件條件下學(xué)習(xí)工業(yè)控制系統(tǒng)有所幫助。

1 博途V17軟件與McgsPro組態(tài)環(huán)境的通信

1.1 NetToPLCsim與McgsPro通信原理

博途軟件是西門子公司推出的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件，可以運(yùn)用PLC編程通過內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)程序仿真，然而要想使其與其它品牌的組態(tài)軟件通信，還要借助一種網(wǎng)絡(luò)連接PLC軟件NetToPLCsim。NetToPLCsim最核心的作用是可以使博途仿真S7-PLCSIM V17與外圍的INTERNET進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。NetToPLCsim可以利用博途PLCSIM與仿真中的PLC進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)交換，支持的可編程控制器有S7-1200、S7-1500等系列。

NetToPLCsim使用S7-PLCSIM的S7ProSimCOM接口讀取/寫入數(shù)據(jù)。后臺線程等待端口102上的連接，并處理S7通信（TCP上的ISO），原理如圖1所示。

圖1 NetToPlcsim通信原理

McgsPro是一款針對昆侖通態(tài)LUNIX系統(tǒng)觸摸屏的組態(tài)軟件工具。它包括McgsPro組態(tài)軟件和McgsPro模擬器，是一套組態(tài)設(shè)計與仿真完整的工具軟件，可在計算機(jī)上仿真運(yùn)行。使用者可根據(jù)需要設(shè)置其中內(nèi)容數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)功能測試。McgsPro軟件通過485總線可以連接的智能模塊比較多，適用于功能性不強(qiáng)的中小型自動化項目。

1.2 博途軟件與McgsPro組態(tài)環(huán)境軟件的數(shù)據(jù)通信

McgsPro模擬器能夠完成組態(tài)界面的仿真以及與外部設(shè)備通信數(shù)據(jù)的傳輸。相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工控愛好者可以利用博途軟件自帶仿真S7-PLCSIM實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)組態(tài)軟件與西門子PLC之間的數(shù)據(jù)通信。具體步驟如下：

1.2.1運(yùn)用TIA Portal V17實(shí)施PLC項目工程

TIA軟件是一款專業(yè)性極強(qiáng)的西門子PLC編程軟件，其集設(shè)計、編程、組態(tài)、仿真為一身，功能相當(dāng)強(qiáng)大。啟動TIA Portal V17軟件創(chuàng)建新項目，進(jìn)行PLC工程項目硬件組態(tài)，通過程序塊編寫用戶程序，實(shí)現(xiàn)PLC軟硬件設(shè)計。本例運(yùn)用1200PLC系列1214C DC/DC/Rly型號，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計，主要功能有啟動、停止、加頻、減頻、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。應(yīng)用博途V17進(jìn)行硬件組態(tài)，設(shè)置項目IP地址應(yīng)與本地計算機(jī)IP地址處于同一網(wǎng)段，編寫變頻調(diào)速程序并進(jìn)行編譯，啟動在線仿真。

1.2.2利用NetToPLCsim 連接S7-PLCSIM V17

運(yùn)用NetToPLCsim軟件獲取102端口占有權(quán)和使用權(quán)，用戶以管理員身份運(yùn)行該軟件。啟動博途S7-PLCSIM V17軟件進(jìn)行仿真。利用NetToPLCsim軟件添加工程名稱PLC#001，設(shè)置相關(guān)IP地址——分別是本地計算機(jī)IP地址、PLC的IP地址。本例中本地計算機(jī)IP地址設(shè)為192.168.2.2，博途硬件1200PLC的IP地址為192.168.2.10，然后單擊“Start server”進(jìn)行端口連接，如果狀態(tài)欄出現(xiàn)“Port 102 OK”則表明以太網(wǎng)通信成功。

1.2.3使用McgsPro軟件連接博途軟件

利用上述NetToPLCsim軟件設(shè)置，實(shí)現(xiàn)博途仿真與外部以太網(wǎng)通信后，在McgsPro組態(tài)軟件中選擇設(shè)備窗口，在設(shè)備管理中選擇通用TCP/IP父設(shè)備并添加，然后選擇Simemens_S71200作為子設(shè)備。雙擊通用TCP/IP父設(shè)備0，即可打開如圖2所示界面，更改本地IP地址192.168.2.19（與計算機(jī)IP地址于同一網(wǎng)段即可），遠(yuǎn)程IP地址（即為本地計算機(jī)IP地址），遠(yuǎn)程端口號確保是102（與NetToPLCsim獲取的102端口一致），其他默認(rèn)選項即可。

1.2.4利用McgsPro軟件編寫工程組態(tài)

新建變頻控制系統(tǒng)仿真項目，運(yùn)用TIA軟件PLC程序設(shè)置所使用的電動機(jī)變頻調(diào)速項目中的數(shù)據(jù)變量，在組態(tài)軟件中設(shè)置相關(guān)監(jiān)測與控制變量，然后進(jìn)行動畫組態(tài)、實(shí)時數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，在設(shè)備編輯窗口完成數(shù)據(jù)連接（通道名稱與博途軟件程序設(shè)計使用的變量名稱一致）。這樣利用S7-1200PLC與McgsPro組態(tài)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)聯(lián)合仿真基本構(gòu)建完成。按照上述操作，能夠通過計算機(jī)仿真，在不使用PLC硬件的情況下，將組態(tài)工程與PLC功能連接起來，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的仿真通信功能。

圖2 McgsPro TCP/IP 設(shè)置

2 系統(tǒng)仿真驗證

運(yùn)用TIA軟件編寫電動機(jī)變頻控制程序，使用McgsPro軟件新建變頻控制工程，制作監(jiān)控畫面，在組態(tài)軟件中啟動工程下載，運(yùn)行方式選擇模擬，點(diǎn)擊工程下載，打開仿真畫面后，按下啟動按鈕，監(jiān)控畫面的電動機(jī)啟動，工作指示燈轉(zhuǎn)為綠色，輸入工作頻率，點(diǎn)擊正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)指示燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)開始工作。此刻，利用博途軟件在線監(jiān)控，可以看到相應(yīng)的西門子PLC的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)隨之改變，Q0．1（開始）由0變?yōu)?，MW20頻率為45HZ。此時，可以判斷，利用博途軟件實(shí)現(xiàn)西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統(tǒng)聯(lián)合仿真可以滿足工程仿真論證的需要。

3 結(jié)語

本研究表明，利用博途V17軟件實(shí)現(xiàn)西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統(tǒng)聯(lián)合仿真是可行的。在此系統(tǒng)中，西門子TIA軟件作為下位機(jī)，McgsPro模擬器作為上位機(jī)，NetToPLCsim作為橋梁，可以實(shí)現(xiàn)西門子PLC與McgsPro模擬軟件的數(shù)據(jù)傳輸，能夠幫助相關(guān)專業(yè)學(xué)生和工控愛好者有效解決無硬件學(xué)習(xí)工業(yè)控制系統(tǒng)的問題。

[1]魏紅星.西門子 PLC 與組態(tài)王的聯(lián)合仿真方法研究[J].工業(yè)控制計算機(jī),2021,34(9):70.

[2]廖常初.S7-1200 PLC應(yīng)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2018.

[3]程闊.自動線安裝與調(diào)試[M].合肥:中國科技大學(xué)出版社,2015.

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1672-4437（2022）04-0071-02

2022-05-09

程闊（1978―），男，安徽潁上人，阜陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，碩士，主要研究方向：電氣工程及其自動化。