PLC第五章(集成开发环境).ppt

PLC的集成开发环境 自动化 电气工程专业 PLC原理与实践ProgrammableLogicController 第五章PLC的集成开发环境 引言 工业自动化技术发展之迅速 到今天若仍用PLC DCS或诸如IPC 工业控制计算机 PCC 可编程计算机控制器 PCS 过程控制系统 FCS 现场总线控制系统 等来描述已不再合适 全面 德国西门子公司于1998年提出了 TIA TotallyIntegratedAutomation 全集成自动化 的概念 它代表了一种将生产制造和工艺过程技术领域统一起来的革命性的新方法 从而使所有的软硬件都能合成为一个系统 这主要体现在三个方面 数据管理方面 数据仅需输入一次 整个工厂即可获得该数据 传输的差错和不一致将不复存在 系统配置和编程方面 所有单元和系统 都有一个全集成且模块化的系统进行配置 编程 启动 测试和监控 所有这一切 都使用这个最合式的工具 且在一个操作界面下进行 通讯方面 使用连接表格即可简单地解决 相互通讯 问题 任何时候 任何地点都可进行修改 不同网络也可简单且统一地进行连接和配置 全集成自动化的提出 Datamanagement 统一的技术环境和开放的结构基于 集成独一无二的工控产品 将无障碍地连接过程控制 制造业控制和楼宇控制 HMI TIA的含义 工业自动化的最佳解决方案 最佳解决方案BESTSOLUTION 设计与方案 D P 安装与调试 I C 工程与测试 E T 培训与售后服务 T S 全集成自动化 TIA TotallyIntegratedAutomation 工业自动化的最佳解决方案 有效的融入IT世界 实现纵向数据交换和横向数据交换 保护投资 全范围从现场级到管理级统一硬件 软件 数据库 通讯和数据管理 与IT技术的融合 第五章PLC的集成开发环境 全集成自动化系统的组成 工业控制计算机工业自动控制系统组件工业控制软件工业控制网络 B R工业自动化系统简介 贝加莱工业自动化 B R 总部位于奥地利 是欧洲专业生产提供自动化及工业控制设备的跨国集团公司 专业提供面向生产自动化及过程自动化的控制产品及方案 可编程计算机控制器 PCC 作为贝加莱公司早在1994年就推出的新一代硬件平台 是对传统PLC功能的极大的提升 其组网的灵活性 系统平台的开放性以及智能性可使复杂的控制项目得以完美的实现 自1996年进入中国市场以来 已在塑料 包装 印刷 纺织 酿酒等多个行业的生产自动化及电力 冶金 石化 市政工程等过程自动化领域中得到广泛地应用 贝加莱的产品系列可分为 控制系统B RControlSystem 包括2003系列 2005及2010系列 X67分布式I O 人机界面系统B RPanelSystem 包括Panelware PowerPanel Provit以及定制人机面板产品 运动控制系统B RMotionSystem 包括B RACOPOS高精度全数字伺服驱动产品以及EthernetPowerlink实时工业以太网技术 贝加莱软件平台B RAutomationSoftware等 B R工业自动化系统的应用 贝加莱以其卓越的产品技术 完美的行业解决方案在中国市场上走出了自己的一片天 不仅在机械制造业如塑料机械 印刷包装机械 纺织机械等行业取得了骄人的业绩 而且过程自动化方面在能源 电力 热网 环保 油田等行业也取得了长足的发展 B R 东华大学实验室系统1 贝加莱公司与东华大学工业自动化联合实验室 中贝加莱公司的大 中 小型PLC共有42套 其中 大型机2010系列共2套 中型机2005系列共有4套 小型机2003系列共有36套 这42套PLC按照工业控制网络的构架分为三层网络 36套2003分为两组 每组与2套2005用现场总线CAN相互连接 模拟工业控制网络中的现场控制级 4套2005分成2组 每组与1套2010用现场总线Profibus DP相互连接 模拟工业控制网络中的过程监控级 两套2010及1台工控操作站之间用Ethernet相互连接 模拟工业控制网络中的企业生产管理级 整个系统安置在一个实验室中 实验室的网络结构图如下图所示 实验系统结构 B R 东华大学实验室系统2 原则上学生实验都在2003系列PLC上进行 每台2003PLC旁都配有1台PC机作为该PLC的编程及监控设备 内装各种所需软件 每台2003PLC旁还都配置相应的实验装置 扭子开关 用于数字量的输入 电位器 用于模拟量的输入 和LED光柱 用于模拟量的输出显示 每台2003PLC上均配置了CPU模块 数字 模拟量混合输入输出模块 数字量输入输出模块 在每台PC机中已装有WindowsXP操作系统 以及实验所需的贝加莱PLC的编程软件AutomationStudio和工业监控软件WindowsControlCenterV6 0 分别用于对PLC系统的配置编程及人机界面的监控组态设计 各台PC机分别与各自对应的PLC之间通过RS232接口相连接 2003PLC与计算机的连接 第五章PLC的集成开发环境 基础编程软件AutomationStudio AutomationStudio是奥地利贝加莱公司推出的 基于Windows98 2000 NT平台上的 支持用户开发贝加莱PLC 可编程计算机控制器 应用程序的软件包 AutomationStudio集系统配置 程序编制 编译 调试 诊断为一体 使用户开发 输入 调试和修改应用控制程序都极为方便 AutomationStudio提供的PLC编程语言非常丰富 有梯形图LAD 指令表IL和高级编程语言 结构文本ST 顺序功能图SFC AutomationBasic ANSIC等 用户可选择一种语言编程 必要时 也可混合使用几种语言来进行编程 AutomationStudio主界面 工程项目的建立 用户程序的编写 监控组态软件的含义 组态 Configuration 的意思就是多种工具模块的任意组合 它是从DCS发展而来的 它的含义是使用工具软件对计算机及软件的各种资源进行配置 使计算机或软件按照预先设置的指令 自动执行指定任务 满足使用者的要求 最初的组态软件主要解决人机图形界面的问题 监控组态软件不是完整的控制系统 而是位于控制设备之上 侧重于管理的纯软件 它所连接的控制设备通常是PLC 也可以是智能表 板卡等 早期的监控组态软件运行于DOS UNIX VMS 现在多数运行在Windows操作系统中 有的可以运行在Linux系统上 监控组态软件的发展历程 20世纪80年代时 世界上第一个商品化监控组态软件是由美国的Wonderware公司研制的Intouch 随后又出现了Intellution公司的FIX系统 通用电气的Cimplicity 以及德国西门子的WinCC等 国内主要有亚控公司的KingView组态王 昆仑公司的MCGS 三维公司的力控 太力公司的Synall等组态软件 现场总线技术的成熟更加促进了组态软件的应用 因为现场总线的网络系统具备OSI协议 因此可以认为它与普通网络系统具有相同的属性 这为组态软件的发展提供了更多机遇 组态软件的发展方向之一是能够兼容多操作系统平台 随着UNIX LINIX操作系统越来越多的被公司采用作为主机操作系统 可移植性成为组态软件的主要发展方向 监控组态软件的特点 组态软件具有实时多任务 接口开放 使用灵活 运行可靠的特点 其中最突出的特点是它的实时多任务性 可以在一台计算机上同时完成数据采集 信号数据处理 数据图形显示 可以实现人机对话 实时数据的存储 历史数据的查询 实时通讯等多个任务 组态软件的使用者是自动化工程设计人员 组态软件可以使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码 下面是组态软件主要解决的问题 如何与现场设备之间进行数据采集和数据交换 将采集到的数据与上位机图形界面的相关部分连接 实时数据的在线监测 数据报警界限和系统报警 实时数据的存储 历史数据的查询 各类报表的生成和打印输出 应用系统运行稳定可靠 拥有良好的与第三方程序的接口 方便数据共享 使用组态软件的一般步骤 在很好的解决了上述问题后 工程技术人员在组态软件中只需要填写一些根据实际需要事先设计好的表格 再利用其图形功能将被控对象 如反应罐 温度计 锅炉 趋势曲线 报表等 形象地绘制在指定的位置 通过内部数据变量连接被控对象的属性与I O设备的实时数据进行逻辑连接 1 建模 根据实际需要 为控制系统建立数学模型 2 设计图形界面 利用组态软件的图库 使用相应的图形对象模拟实际的控制系统和控制设备 3 构造数据库变量 创建实时数据库 用数据库中的变量反映控制对象的各种属性 变量描述控制对象的各种属性 4 建立动画连接 建立变量和图形画面中的图形对象的连接关系 画面上的图形对象通过动画的形式模拟实际控制系统的运行 5 运行 调试 组态软件的图形开发环境 自动化工程的所有操作画面 包括流程画面都是在图形开发环境下制作 生成的 工程设计人员使用最频繁的组态软件组件就是图形开发环境 组态软件的图形开发环境是目标应用系统的主要生成工具之一 它依照操作系统的图形标准 采用面向对象的图形技术 为使用者提供丰富强大的绘图编辑 动画连接和脚本工具 提供右键菜单功能 帮助使用者简化操作 组态软件的若干名词 1 窗口 窗口是组态软件的目的操作界面 绝大部分的操作都在窗口上设计完成 2 图素 也称图形对象 是组态软件中的基本元素之一 窗口中的绝大部分内容都是由一些简单的或复杂的图形对象构成的 简单的如线 文本 按钮等 通常是组态软件系统自身提供的 称为 标准图素 复杂的如各种报警 事件 报表及第三方开发的图素 3 外部对象 是指由其它Windows应用程序生成的图形或数据对象 如Active控件 Excel表格 Word文档等OLE对象 4 标签 也称TAG 就是组态软件中引用的每个变量的名称 根据变量的来源不同 分为内部标签和外部标签 内部标签就是那些在组态软件中被引用的 但只是在本组态软件内部产生的变量 外部标签就是那些不在本组态软件内部产生的变量 一般地 组态软件的出售是根据组态软件能容纳外部标签的个数来定价的 能容纳外部标签的个数越多 售价就越贵 监控组态软件WinCC简介 WinCC是用来处理生产和过程自动化中的图形显示和控制等任务的工业监控软件包 WinCC提供了在工业上用于图形显示 信息 归档和报表的功能模块 其强大的驱动程序接口 快速图象更新和安全归档功能具有很高的可用性 WinCC为用户提供了基于开放式接口的解决方案 这些接口可将WinCC集成到复杂的 公司级的自动化解决方案中 通过标准接口ODBC和SQL能够访问所集成的归档数据 对象和文件的插入可通过OLE2 0和OLE常规控制 OCX 来完成 WinCC6 0中文版是基于32位操作系统Windows2000 NT XP Win7平台上的多任务监控软件 采用最现代化的 面向对象的软件技术所开发 这些技术使WinCC成为Windows环境下的富有才能 容易交流的合作伙伴 WinCC集成环境 WinCC工程项目的建立 WinCC变量管理器 在WinCC中 图形的变化 数值的改变 控制参数的输入等都是通过 变量 或称为标签 Tag 来传递数据或状态的 在WinCC中的变量分为内部变量和外部变量两种 外部变量的个数是受到限制的 在购买WinCC时 是以外部变量的个数来计算的 内部变量的个数则不受限制 只受限于计算机的内存容量 所有需使用的变量 内部变量和外部变量 使用前都必须在变量管理器中定义 变量名 变量的数据类型等 内部变量的定义较为简单 在左边窗体中选中 内部变量 按鼠标右键 选择 新建变量 变量组 是为了让用户更方便地管理变量 WinCC变量的定义 WinCC简单应用方法1 开关断开时 开关合上时 下面两幅画面分别表示了图中开关处于不同状态下的情形 当鼠标指向开关并点击使开关处于断开状态时 开关本身显示红色 同时圆形图也显示红色 当鼠标指向开关并点击使开关处于接通状态时 开关本身显示绿色 同时圆形图也显示绿色 WinCC简单应用方法2 要完成上述图形的绘制工作 需做三步操作 一是绘制一个开关 二是绘制一个简单的圆 三是需定义一个变量 并将此变量的状态与开关的状态相连接 同时需设置该圆的颜色特性 使颜色随开关的状态而变 首先 像开关等这些常用电器在WinCC的标准图库中都有 所以可从图库中调出一个开关图形 从菜单栏 查看 库 中调出标准图形库 如图所示 寻找到所需元件后将其拖出即可 元件图形大小可自由调整 WinCC简单应用方法3 将图形编辑器的对象选项板中之 圆 拖出 图形大小可自由调整 并定义其特性 颜色随开关的状态而变 即当开关处于关断状态时 该圆是红色 开关处于接通状态时 该圆是绿色 用前述定义内部变量的方法 定义一个内部变量Switch 在左边窗体中选中 内部变量 按鼠标右键 选择 新建变量 并取变量名 并将此变量与上述 圆 的背景色属性相连 WinCC简单应用方法4 鼠标指向开关并点击右键 选择 属性 进入开关的属性设置 按图中方法选择开关状态与变量 Switch 相连 设置完成后如下图所示 这样当开关状态改变时 变量 Switch 的值也就会相应变为 1 或 0 第五章PLC的集成开发环境 机械手的控制 1 现场总线控制系统的数据交换 设备提供商各自提供专用软件 在缺少任何标准的情况下 设备制造商不得不各自开发自己专用的硬件和软件解决方案 两个应用系统因为使用相互独立的驱动程序 而通常不能同时访问相同的设备 更糟的是 驱动程序可能不适用于特定设备的应用程序或内部应用程序的组合 这就限制了最终用户的选择或迫使他们不得不编写自己的驱动软件 以及调试 这个标准过程控制和工厂自动化提供真正的即插即用软件技术 使得过程控制和工厂自动化的每一个系统 每一个驱动器都能够自由地连结和通信 有了这个标准 使得系统与设备之间 包括从车间级到MIS 管理信息系统 和更远距离 完全无缝地 真正开放和方便地进行企业级的通信成为可能 问题解决方案 统一的接口标准 现场总线控制系统的数据交换 现场总线控制系统的数据交换 OPC接口 OPC是国际上领先的跨国自动化公司和软硬件供应商合作开发的一套工业标准 OPC是以微软的OLE COM DCOM技术为基础 定义了一套标准接口 从而提供自动化和控制应用 设备管理和设备之间的软件应用互操作性和设备的互换性 现场总线控制系统的数据交换 OPC OLEinProcessControl OLE ObjectLinking Embedding OPC是一套在基于Windows操作平台的工业应用程序之间提供高效的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准 OPC是以微软的 分布式 组件对象模型COM DCOM COM 技术为基础并采用C S模式 OPC的服务器是数据的供应方 负责为OPC客户提供所需的数据 OPC的客户是数据的使用方 处理OPC服务器提供的数据 什么是OPC 现场总线控制系统的数据交换 OPC的基本概念 随着1997年2月Microsoft公司推出Windows95支持的DCOM技术 1997年9月新成立的OPCFoundation对OPC规范进行修改 增加了数据访问等一些标准 OPC规范得到了进一步的完善 OPC是基于Microsoft公司的DistributedInternetApplication DNA 构架和ComponentObjectModel COM 技术的 根据易于扩展性而设计的 OPC规范定义了一个工业标准接口 这个标准使得COM技术适用于过程控制和制造自动化等应用领域 OPC是以OLE COM机制作为应用程序的通讯标准 OLE COM是一种客户 服务器模式 具有语言无关性 代码重用性 易于集成性等优点 OPC规范了接口函数 不管现场设备以何种形式存在 客户都以统一的方式去访问 从而保证软件对客户的透明性 使得用户完全从低层的开发中脱离出来 现场总线控制系统的数据交换 OPC的作用 OPC在工业控制软件中 为不同类型的的服务器与不同类型的客户搭建一座 桥梁 通过它 各客户 服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系 不同的客户能够访问任意的数据源 这样 开发