第六章基于PC的自动化系统及其软件.ppt

第六章,基于pc的自动化系统及其软件,基于pc的自动化系统及其软件,6.1 基于pc的自动化系统 6.2 winac软件的组成和功能,6.1 基于pc的自动化系统,6.1.1 基于pc的控制及其发展 1.基于pc的plc的含义 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。,2.基于pc的plc与传统plc的对比(优势) （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。 （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。 （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。,（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。 （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。 （6）易学易用，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。 （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。,3.基于pc的自动化的发展趋势 采用pc作为工业控制器所带来的高性能、开放性、易于学习和维护的特点可满足用户不断增长的提高生产率、降低成本和企业电子商务发展的需求。 （1）从控制需求角度来看 （2）从投资角度来看 （3）从企业信息化的需求来看 （4）相关技术的发展和成熟,基于pc的自动化与plc相互交叉应用： 在操作安全性非常重要的场合，plc仍扮演非常重要的角色； 在逻辑控制与运动控制、视频处理和快速i/o板卡的信号处理相集成的应用场合，基于pc的自动化是不可替代的； 在大量数据处理和复杂算法、控制集成人机界面和管理系统等pc的优势强项领域，在今后3-5年内，传统的plc解决方案将会更多地被基于pc的解决方案所代替。,6.1.2 基于pc的自动化产品simatic winac,simatic winac是siemens automatic windows automation center的缩写，winac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。,1. winac的功能 （1）控制功能 用户使用普通pc或工业pc完成plc的控制功能。 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 winac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 winac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。,（）网络功能 winac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。 （）工艺技术功能 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、vc、java等高级语言编程，由winac odk(开放的开发工具)进行集成。,2.winac的特点 （）提高处理性能 pc与plc相比，在cpu、内存等方面具有明显优势，当进行数据处理，尤其对于模拟量运算以及用户控制算法上，pc的运算性能通常可以达到plc的10倍或更高。 （）满足实时性能 而pc采用的windows nt/2000操作系统并不是实时系统，中断的响应时间或任务的执行周期具有不确定性。但是随着技术的发展，pc已具有比plc更好的硬实时特性。,（）简化通讯接口，降低网络负担 winac在一台pc机中实现profibus和以太网的数据交换，应用程序与plc的数据交换通过pci背板总线（winac插槽型）或内部软件接口（winac基本型/实时型），不占用总线资源，消除瓶颈现象。 （）易于集成用户控制要求 winac odk可以将用户编制的程序作为功能块嵌入到plc程序扫描中，满足特殊控制场合的要求。,（）编程调试简单方便 winac具有在线调试功能，编程人员无须连接plc即可在本机实现step 7程序、监控组态程序、通讯程序的在线调试，极大地方便用户编制程序，缩短现场调试时间。 （）节约投资成本 plc产品在开发完成以后，通常会多年保持性能不变，与pc+plc系统相比，基于pc的控制可节省plc的cpu、电源、框架、控制柜、接线以及软件编程等方面等方面的投资，在价格上有一定的优势。,6.2 winac软件的使用方法,6.2.1 winac软件的分类 winac是西门子公司基于pc的自动化解决方案，主要产品包括winac基本型、winac插槽型、winac实时型。 1.winac基本型（即winac basis）： 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；,2.winac实时型（即winac rtx）: 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； 3.winac插槽型（即winac slot 412/416）: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。,6.2.2 winac插槽型（即winac slot 412/416）的组成 （1）slot plc“cpu 412-2 pci”或“cpu 416-2 pci”：两种cpu来自基于pc应用的s7-400产品系列。 （2）可选的ps扩展电路板（ps：电源）：提供独立于pc的电源。 （3）控制面板：在屏幕上显示cpu 41x-2 pci控件。,（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。 （5）时间同步：通过simatic net cp（工业以太网或profibus）与cpu 41x-2 pci同步。 （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加入到s7控件的行列中监视和修改过程数据。 （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。,6.2.3 winac插槽型的功能 1带有cpu 41x -2 pci的winac controlling实现基于pc的控制 winac 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。 winac controlling由cpu 412-2 pci或cpu 416-2 pci组成。,图6-1 插槽型winac中的cpu 41x-2 pci,（1）cpu 41x-2 pci具有plc的典型特征： 1)按照命令热起动或完全重起动（利用ps电源扩展板） 2)具有实时响应时间的关键动作 3)实时时钟 4)利用后备电池进行数据备份（用ps电源扩展板） 5)独立于pc硬盘保存plc程序的外部存储器 6)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 7)集成的profibus-dp接口用于连接i/o,（2）插槽型winac的操作控制面板,（3）编程 cpu 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，s7-scl和所有的图形编程语言s7-graph，s7-higraph和cfc等。,2电源（ps）扩展板独立于pc,3cpu 41x-2 pci的通讯选件 profibus-dp接口、mpi/profibus-dp接口。 如果希望通过工业以太网或profibus子网进行通讯，必须在pc机上另外安装通讯处理器（cp）。 （1）通过集成接口与profibus-dp连接。 （2）通过第二个集成接口与mpi或profibus-dp连接。 （3）通过pci接口与pc连接 （4）通过通讯处理器（cp）与另一个网络相连，例如工业以太网/profibus。,4cpu 41x-2 pci的时间同步,5用simatic computing存取过程数据 利用simatic computing软件访问cpu 41x-2 pci，对过程数据进行监视和修改。 （1）可以利用标准active x控件（ocx）存取过程数据。 （2）利用dcom（distribured component object model）通过网络集成分布式应用装置。 （3）利用opc（ole for process control）服务器，其它opc客户机可存取所控制的设备中的数据。,图6-6 利用simatic computing访问过程数据,6用户通过标签文件使用过程数据符号,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。 标签文件在simatic computing中给标签赋值后，便可用符号名代替绝对地址，利用step7符号存取控制引擎中的数据。,图6-7 利用step7符号存取控制引擎中的数据,7用户通过标签文件访问多个控制引擎,8在dcom网络中使用simatic computing,9利