西門子PLC人機(jī)通信原理

PAGE1西門子PLC人機(jī)通信原理1．STEP7概述STEP7是西門子公司的SIMATIC工業(yè)軟件中的一員，用于對(duì)SIMATICPLC進(jìn)行組態(tài)和編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的軟件包。在計(jì)算機(jī)上使用STEP7，應(yīng)配置MPI通信卡或PC/MPI通信適配器，將計(jì)算機(jī)連接到MPI或ProfiBUS網(wǎng)絡(luò)，來下載和上載PLC的用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)。STEP7允許兩個(gè)或多個(gè)用戶同時(shí)處理一個(gè)工程項(xiàng)目，但禁止兩個(gè)或多個(gè)用戶同時(shí)寫訪問。STEP7具有:硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷等功能，并且STEP7的所有功能均有大量的在線幫助。在STEP7中，用項(xiàng)目來管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATICS7、M7和C7的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)STEP7各種功能所需的SIMATIC軟件都在STEP7中。如圖1.1所示，STEP7對(duì)PLC硬件進(jìn)行編程和組態(tài)，編程設(shè)備是上位機(jī)，它通過編程電纜與PLC的CPU模塊相連。用戶可以在STEP7中編寫程序和對(duì)硬件進(jìn)行組態(tài)，并將用戶程序和硬件組態(tài)信息下載到CPU中，或從CPU上載到上位機(jī)中。當(dāng)程序下載、調(diào)試完成后，PLC系統(tǒng)就可以執(zhí)行所要的任務(wù)了。如圖1.1STEP7的應(yīng)用過程在SIMATICManager中，主對(duì)象是項(xiàng)目。在此項(xiàng)目中，處理一個(gè)自動(dòng)化任務(wù)所需要的所有數(shù)據(jù)和程序以樹型結(jié)構(gòu)存貯。此樹型結(jié)構(gòu)反映此項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目由以下組態(tài)信息構(gòu)成：(1)有關(guān)硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)(2)所使用模塊的參數(shù)數(shù)據(jù)(3)網(wǎng)絡(luò)和通信的組態(tài)數(shù)據(jù)STEP7設(shè)計(jì)完成一項(xiàng)自動(dòng)化任務(wù)的基本步驟,如圖2.2所示：(1)根據(jù)需求設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化任務(wù)解決方案；(2)在STEP7中創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目(Project)；(3)在項(xiàng)目中，可以選擇，a.先組態(tài)硬件再編寫程序；或b.先編寫程序再組態(tài)硬件；(4)硬件組態(tài)和程序設(shè)計(jì)完成后，通過編程電纜將組態(tài)信息和程序下載到硬件設(shè)備中；(5)進(jìn)行在線調(diào)試并最終完成整個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目。圖2.2使用STEP7的基本步驟對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)比較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的項(xiàng)目，一般先組態(tài)硬件再編寫程序。2．STEP7的硬件接口PC/MPI適配器用于連接安裝了STEP7的計(jì)算機(jī)的RS-232接口和PLC的MPI接口。計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為19.2kbit/s或38.4kbit/s，PLC一側(cè)的通信速率為19.2kbit/s-1.5Mbit/s。除了PC適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C通信電纜。使用計(jì)算機(jī)的通信卡CP5611(PCI卡)、CP5511或CP5512(PCMCIA卡)，可將計(jì)算機(jī)連接到MPI或ProfiBus網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。3．PLC與上位機(jī)通信現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)通常以PC機(jī)為上位機(jī)，通過與現(xiàn)場(chǎng)工控設(shè)備如PLC等的數(shù)據(jù)交換與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的過程控制。這就促進(jìn)了上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)工控設(shè)備通信手段的不斷發(fā)展和完善。上位機(jī)與PLC之間的通訊實(shí)際上是計(jì)算機(jī)與PLC的上位連接模塊之間交換命令和響應(yīng)。上位連接模塊能夠?qū)挠?jì)算機(jī)發(fā)送過來的字符串進(jìn)行分析，檢查資料格式，分析指令代碼。然后根據(jù)指令代碼進(jìn)行相應(yīng)操作，并向計(jì)算機(jī)發(fā)出響應(yīng)信號(hào)，通知計(jì)算機(jī)己完成操作或反映通訊中的錯(cuò)誤，如奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤、FCS錯(cuò)誤、代碼錯(cuò)誤。整個(gè)系統(tǒng)采用上位機(jī)主動(dòng)的通信方式，PLC內(nèi)部不需要用特定的梯形圖編程語言來做下位機(jī)程序。計(jì)算機(jī)與PLC必須遵從PLC的特定通信協(xié)議，PLC有其自身獨(dú)有的通信幀格式，通信是建立在以RS232C/RS422C/RS485C標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的異步雙向通信。上位機(jī)監(jiān)控軟件又稱組態(tài)軟件，它向用戶提供方便快捷的通訊組組態(tài)，數(shù)據(jù)組態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算塊組態(tài)，開放式用戶程序處理，流程圖組態(tài)，報(bào)表組態(tài)，歷史趨勢(shì)組態(tài)，報(bào)警組及報(bào)警提示組態(tài)以及其它監(jiān)控畫面組態(tài)。并可根據(jù)用戶需求由開發(fā)者用高級(jí)程序編制。通過監(jiān)控界面程序，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，可以遠(yuǎn)程控制設(shè)備的啟動(dòng)、停止，可以進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，還可以查看系統(tǒng)運(yùn)行的歷史記錄等等。(1)采用VB,VC等開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)軟件的控制界面和控制算法功能是靠軟件工作人員通過編程從底層來實(shí)現(xiàn)的，工作量大且設(shè)計(jì)的軟件通用型差，軟件功能可靠性也低。因?yàn)樽詣?dòng)化系統(tǒng)的差異性，每次系統(tǒng)應(yīng)用，其軟件都是新的。但科技的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化程度、可靠性要求都很高的工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域，對(duì)軟件的要求越來越高。而對(duì)軟件人員的高要求，相對(duì)于開發(fā)出來的軟件的薄弱功能的情況尤其突出。(2)采用組態(tài)軟件進(jìn)行開發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)應(yīng)用軟件的開發(fā)建立在組態(tài)軟件的基礎(chǔ)之上，是工業(yè)控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的一個(gè)方向。當(dāng)計(jì)算機(jī)硬件有了飛速發(fā)展之后，各種應(yīng)用領(lǐng)域?qū)浖岢隽烁叩囊?。所謂組態(tài)軟件，即一組功能強(qiáng)大的軟件包，它有一個(gè)友好的人機(jī)界面，且不用編什么代碼程序便可以使用自己需要的應(yīng)用“軟件”。圖形界面和可視化設(shè)計(jì)使組態(tài)軟件具備了良好的人機(jī)交互界面。開發(fā)時(shí)操作簡易靈活，開發(fā)的產(chǎn)品直觀生動(dòng)、顯示畫面豐富、工業(yè)控制中的各種顯示儀表控制表盤、回路調(diào)節(jié)圖、歷史趨勢(shì)圖、實(shí)時(shí)曲線都可通過它