基于PC的自动化系统及其软件 PPT课件

1 第六章 基于PC的自动化系统及其软件 2 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 2WinAC软件的组成和功能 3 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 4 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 5 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 6 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 P158 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 7 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 PC控制只是提高了PLC的控制水平和操作水平 不是替代I O模块 I O模块仍是PLC的基础 8 6 1 2基于PC的自动化产品 SIMATICWinAC SIMATICWinAC是SiemensAutomaticWindowsAutomationCenter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 9 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 10 2 计算功能WinAC提供标准ActiveX控件作为标准化的软件包 如MSVisualBasic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SoftwareContainer 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 11 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集成 12 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WinACODK 开放的开发工具 进行集成 13 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WindowsNT 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 14 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WinACODK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 15 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Step7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的投资 在价格上有一定的优势 16 6 2WinAC软件的使用方法 6 2 1WinAC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WinACBasis 基于WindowsNT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 17 2 WinAC实时型 即WinACRTX 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WinACSlot412 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 18 6 2 2WinAC插槽型 即WinACSlot412 416 的组成 1 SlotPLC CPU412 2PCI 或 CPU416 2PCI 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CPU41x 2PCI控件 19 4 路由器 通过SIMATICNETCP 工业以太网或PROFIBUS 或网卡与CPU41x 2PCI进行通讯 5 时间同步 通过SIMATICNETCP 工业以太网或PROFIBUS 与CPU41x 2PCI同步 6 SIMATICComputing软件 提供专门用于过程的可视化的ActiveX控件 在SIMATICComputing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 20 6 2 3WinAC插槽型的功能1 带有CPU41x 2PCI的WinACControlling实现基于PC的控制WinACControlling是WinACSlot412 WinACSlot416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 WinACControlling由CPU412 2PCI或CPU416 2PCI组成 21 图6 1插槽型WinAC中的CPU41x 2PCI 22 1 CPU41x 2PCI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 23 2 插槽型WinAC的操作 控制面板 24 3 编程CPU41x 2PCI的组态和编程方式与带有STEP7的SIMATICS7相似 编程语言包括LAD STL S7 SCL和所有的图形编程语言S7 GRAPH S7 HiGRAPH和CFC等 25 2 电源 PS 扩展板独立于PC 26 3 CPU41x 2PCI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 27 28 4 CPU41x 2PCI的时间同步 中央日 时传输器 29 5 用SIMATICComputing存取过程数据利用SIMATICComputing软件访问CPU41x 2PCI 对过程数据进行监视和修改 1 可以利用标准ActiveX控件 OCX 存取过程数据 2 利用DCOM DistriburedComponentObjectModel 通过网络集成分布式应用装置 3 利用OPC OLEforProcessControl 服务器 其它OPC客户机可存取所控制的设备中的数据 30 图6 6利用SIMATICComputing访问过程数据 31 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SIMATICComputing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 32 图6 7利用STEP7符号存取控制引擎中的数据 33 7 用户通过标签文件访问多个控制引擎 34 8 在DCOM网络中使用SIMATICComputing 3