现场总线技术第六章-基于PC的自动化及其软件(第3版)课件.ppt
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- 现场总线 技术 第六 基于 PC 自动化 及其 软件 课件
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1、第六章基于基于PCPC的自动化的自动化及其软件及其软件第六章第六章 基于基于PCPC的自动化及其软件的自动化及其软件o第一节第一节 基于基于PCPC的自动化系统的自动化系统o第二节第二节 WinAC WinAC软件的使用方法软件的使用方法o第三节第三节 其他几种基于其他几种基于PCPC的控制软件的控制软件介绍介绍第一节第一节 基于基于PCPC的自动化系统的自动化系统o在技术和经济全球化的时代,提高产品技术含量、减少资金投入、缩短工程处理时间等成为用户不断追求的目标,对于系统处理速度、开放性等方面的要求也越来越高。o要采用新的技术,不断改进软件和硬件,如采用基于PC的控制,将PC机的高速处理性能
2、和良好的开放性引入控制领域。o由于传统的PLC在功能方面的改进较之PC的发展而言是难以比拟的,传统的PLC控制系统难以实现或无法实现的功能,采用基于PC的控制将变得非常容易,如复杂算法控制以及管控一体化等。一基于一基于PCPC的控制及其发展的控制及其发展o(一)基于(一)基于PC 的的PLC的含义的含义o以PC为平台的PLC称之为基于PC的PLC,就是将PC机的硬软件与控制软件集成在一起,既具有传统PLC的功能,又具有PC机的操作监视和管理功能。o基于PC的PLC综合了计算机和PLC的优点,将控制器、通信、人机界面以及其他各种特殊功能集为一体,不仅简化了自动化的体系结构,而且可以最大限度地利用
3、PC机日新月异的软硬件发展成果。(二)基于(二)基于PC的的PLC与传统与传统PLC 的对比的对比o(1)将自动化的传统工艺与IT新技术有机结合,用户可以不断提高控制水平、提高生产率、降低成本。o(2)集成统一的数据库、统一的编程工具、统一的通讯网络,为用户提供基于PC平台的一体化的解决方案。o(3)简化了系统的网络体系结构和设备设计,提高了系统的通讯效率,降低了硬件和备件投资,易于调试和维护。o(4)其一体化设计大大提高了控制器、人机界面和网络部件的数据交换速度。o(5)有高度兼容性,便于工程师针对不同用户需求和应用场合灵活选择PLC或PC的解决方案,无需对程序进行任何修改。o(6)易学易用
4、,熟悉的PC和操作系统,简单的系统和网络结构,方便的编程和组态软件,用户可在最短的时间内轻松掌握。o(7)有明显的性能价格优势,其集成简单和开放的特点使用户的工程、维护、培训和备件的费用大大降低。(三)基于(三)基于PC的自动化的发展趋势的自动化的发展趋势o从控制需求角度来看,越来越多的大量和快速数据处理的功能加入到单纯的控制任务中。o从投资角度来看,迫切需要提高系统集成度以降低硬件投资和维护费用。o从企业信息化的需求来看,基于PC的自动化实现了控制领域和办公领域的结合,采用已有的操作和通讯标准便可方便地建立控制与管理之间的桥梁,可非常方便地集成MES、ERP等系统。二基于二基于PCPC的自动
5、化产品的自动化产品 SIMATIC WinACSIMATIC WinACoSIMATIC WinAC是Siemens Automatic Windows Automation Center的缩写。oWinAC不是简单地将PLC替换为PC,而是将PLC和PC的功能相结合,包括控制功能、通讯功能、可视化功能、网络功能以及工艺技术功能等。这种结合突破了传统PLC开放性差、硬件昂贵、开发周期长、升级困难等诸多束缚,产品系列包括WinAC基本型、WinAC插槽型、WinAC实时型和WinAC嵌入型等。(一)(一)WinACWinAC的功能的功能o1控制功能oWinAC 控制功能是指用户使用普通PC或工业
6、PC完成PLC的控制功能。o WinAC基本型和WinAC实时型提供软件PLC,采用PC机的资源(如CPU、内存、硬盘)来实现控制要求;WinAC插槽型提供硬件PCI插卡型PLC,控制性能与S7-400系列PLC中的412-2DP/416-2DP相同。2计算功能计算功能oWinAC提供标准ActiveX控件作为标准化的软件包(如MS Visual Basic或Office),对过程数据进行实时存取。控件包括按钮、数值显示、诊断、数据链接等,用户对过程创建显示和控制,只需自行设定参数,而无需编程。同时,WinAC内置Software Container(ActiveX容器)用于集成自带的和第三方
7、的ActiveX控件,可以完成简单的过程显示和操作功能,无需任何编程。可视化功能可视化功能oWinAC提供两种与监控组态软件相连接的方式:通过SIMATIC软件之间的内部集成,WinCC和ProTool/Pro是WinAC最优化的数据存取和可视化工具;使用WinAC内置的OPC(用于过程控制的OLE)服务器与任何第三方监控组态软件软件集成。o网络功能网络功能oWinAC提供连接PROFIBUS-DP通讯板卡的驱动程序,用于连接远程I/O或远程编程调试装置,同时可以应用现成的PC技术实现与办公网络的连接。o工艺技术功能工艺技术功能o对于用户的特殊工艺要求,可配合相应的功能模块来实现,或使用VB、
8、VC、JAVA等高级语言编程,由WinAC ODK(开放的开发工具)进行集成。(二)(二)WinAC的特点的特点o提高处理性能提高处理性能o满足实时性能满足实时性能o简化通讯接口,降低网络负担简化通讯接口,降低网络负担o易于集成用户控制要求易于集成用户控制要求o编程调试简单方便编程调试简单方便o节约投资成本节约投资成本o节省安装空间节省安装空间第二节第二节 WinAC WinAC软件的使用方法软件的使用方法o一一 WinAC WinAC的组成的组成oWinAC基本型(即WinAC Basis):n基于Windows NT的纯软件PLC解决方案,用于常规PLC控制系统且需要处理大量数据的场合;o
9、WinAC实时型(即WinAC RTX):n带实时扩展的软件PLC,用于实时性、确定性要求非常高的控制场合,如运动控制,快速控制等;oWinAC插槽型(即WinAC Slot 412/416):n基于PC的插槽型硬件PLC,可以独立于Windows操作系统及PC机(带电源扩展板),在功能上与S7-400 的CPU412/416相同,稳定性强,适用于实时性、安全性、可靠性要求均较高的场合。(一)(一)WinACWinAC基本型基本型 (WinAC BasisWinAC Basis)的组成)的组成o1.视窗逻辑控制器(视窗逻辑控制器(Windows Logic Controller缩写为缩写为Wi
10、nLC)o 用户使用普通PC或工业PC通过视窗逻辑控制器WinLC完成PLC的控制功能。o WinLC是S7控制器家族中基于PC的逻辑控制器,它与SIMATIC系列产品的自动化工具完全兼容,如编程软件STEP7、监控组态软件WinCC ProTool/Pro等。o2.SIMATIC Computing 软件软件o SIMATIC Computing软件提供Active X控件,用于对过程的监视、创建显示画面等。通过Computing软件,用户将S7控制器和第三方的Active X控件连接起来,不仅可以用于监视,还可用于修改或处理过程数据。o3.变量标签文件组态器(变量标签文件组态器(Tag F
11、ile Configurator)o变量标签文件组态器用于建立变量标签文件,用户使用符号存取控制引擎内存中的数据和变量,可以同时存取多个控制引擎中的数据。o除了以上组成部分外,WinAC还提供了组态工具、进行快速语言切换、支持旧版本应用程序、建立OPC通讯等功能,通过工具管理器在WinAC使用时启动其它应用软件的快捷方式。(二)(二)WinAC实时型实时型 (WinAC RTX)的组成)的组成o1视窗逻辑控制器实时型(视窗逻辑控制器实时型(Windows Logic Controller Real-time 缩写为缩写为WinLC RTX)o视窗逻辑控制器实时型就像PLC一样去控制生产过程,其
12、PC操作系统使用Windows NT 4.0。WinLC在实时子系统中执行用户程序,它与NT产生的故障相隔离,并对其性能进行了确实的改进。oWinLC RTX是以S7家族控制器中的PLC为基础,与SIMATIC 系列产品提供的自动化工具完全兼容,例如STEP 7可编程软件以及Windows Control Center(WinCC)软件等。o2.SIMATIC Computing 软件软件oSIMATIC Computing软件提供Active X控件,用这些控件为生产过程创建一个完美的画面。Computing软件可以使用S7的任何组合部件,以及第三方的Active X控件,不但可以显示画面,
13、还可以对生产过程数据进行修改。o3.变量标签文件组态器(变量标签文件组态器(Tag File Configurator)oTagFile组态器生成标签文件,在访问的控制引擎存贮区域内使用这些符号。标签文件还可以在同一时刻访问几个不同控制引擎中的数据。o除了提供这些产品,WinAC还提供一个组态工具,它可以快速地改变语言形式,并支持传统应用,建立OPC通讯等。使用WinAC时,工具管理器(Tool manager)提供快速访问应用软件的功能。(三)(三)WinAC插槽型(即插槽型(即WinAC Slot 412/416)的组成)的组成o(1)Slot PLC“CPU 412-2 PCI”或“CP
14、U 416-2 PCI”:两种CPU来自基于PC应用的S7-400产品系列。o(2)可选的PS扩展电路板(PS:电源):提供独立于PC的电源。o(3)控制面板:在屏幕上显示CPU 41x-2 PCI控件。o(4)路由器:通过SIMATIC NET CP(工业以太网或PROFIBUS)或网卡与CPU 41x-2 PCI进行通讯。o(5)时间同步:通过SIMATIC NET CP(工业以太网或PROFIBUS)与CPU 41x-2 PCI同步。o(6)SIMATIC Computing软件:提供专门用于过程的可视化的Active X控件。在SIMATIC Computing中,用户可以将第三方控件
15、加入到S7控件的行列中监视和修改过程数据。其中包括一个OPC(用于过程控制的OLE)服务器,其它OPC应用可以用此来访问控制设备中的数据。o(7)WinAC工具管理器:这是一个工具条,用户可以将准备用于处理过程数据的应用加入其中。二二 WinAC WinAC的功能的功能o1带有带有CPU 41x-2 PCI的的WinAC Controlling实实现基于现基于PC的控制的控制oWinAC Controlling是WinAC Slot 412/WinAC Slot 416的控制组件,集成在PC中执行传统的可编程逻辑控制器的任务。o(1)CPU 41x-2 PCI具有具有PLC的典型特征的典型特征
16、o按照命令热起动或完全重起动(利用PS电源扩展板)o具有实时响应时间的关键动作o实时时钟o利用后备电池进行数据备份(利用PS电源扩展板)o独立于PC硬盘保存PLC程序的外部装入存储器o集成MPI连接程序员进行技术服务,或用于编程、与其它站点联网o集成的PROFIBUS-DP接口用于连接I/Oo(2)插槽型WinAC的操作控制面板oCPU 41x-2 PCI的控制面板显示在PC屏幕上,该面板是S7 CPU的前面板模型,操作控制面板,完成CPU的实际功能。o(3)编程)编程oCPU 41x-2 PCI的组态和编程方式与带有STEP 7的SIMATIC S7相似,编程语言包括LAD,CSF,STL,
17、S7-SCL和所有的图形编程语言S7-GRAPH,S7-HiGRAPH和CFC等。o2电源(电源(PS)扩展板独立于)扩展板独立于PC oPS扩展电路板独立于PC电源,可以单独为CPU 41x-2 PCI提供电压,这样即使PC掉电也可以继续操作CPU 41x-2 PCI。通过连接后备电池,可以对CPU 41x-2 PCI进行重起动和完全重起动。另外,用户还可以利用PS扩展电路板操作电扇。o3CPU 41x-2 PCI的通讯选件的通讯选件oCPU 41x-2 PCI可以选用如下通讯选件。CPU 41x-2 PCI带有一个PROFIBUS-DP接口和一个MPI/PROFIBUS-DP接口。o4CP
18、U 41x-2 PCI的时间同步的时间同步oCPU 41x-2 PCI利用中央日-时传输器与其它节点(例如S7组件)实现同步。oPC中的时间同步服务装置定时为CPU提供当前的日期和时间,日-时传输器在工业以太网或PROFIBUS(IE/PB)上周期性地传输对时信号。o5用用SIMATIC Computing创建对过程数据的创建对过程数据的存取存取o(1)可以利用标准Active X控件(OCX)存取过程数据。o(2)利用DCOM(Distribured Component Object Model)通过网络集成分布式应用装置。o(3)利用OPC(OLE for Process Control)
19、服务器,其它OPC客户机可存取所控制的设备中的数据。o6用户通过标签文件使用过程数据符号用户通过标签文件使用过程数据符号o用标签文件(TagFile)组态器创建标签文件,为存储器位置和控制引擎提供符号信息源,然后标签文件就可以在未安装STEP7的计算机上使用。o7用户通过标签文件访问多个控制引用户通过标签文件访问多个控制引擎擎o多个STEP 7程序可以映射到一个标签文件中,每个程序可以访问不同的计算机和控制引擎,这样SIMATIC Computing可以同时存取来自不同计算机和控制引擎的数据。o8在在DCOM网络中使用网络中使用SIMATIC Computingn微软的分布式组件对象模型(DC
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