西门子PLC人机通信原理

PAGE1西门子PLC人机通信原理1．STEP7概述STEP7是西门子公司的SIMATIC工业软件中的一员，用于对SIMATICPLC进行组态和编程、监控和参数设置的软件包。在计算机上使用STEP7，应配置MPI通信卡或PC/MPI通信适配器，将计算机连接到MPI或ProfiBUS网络，来下载和上载PLC的用户程序和组态数据。STEP7允许两个或多个用户同时处理一个工程项目，但禁止两个或多个用户同时写访问。STEP7具有:硬件配置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和诊断等功能，并且STEP7的所有功能均有大量的在线帮助。在STEP7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软件。STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATICS7、M7和C7的数据，实现STEP7各种功能所需的SIMATIC软件都在STEP7中。如图1.1所示，STEP7对PLC硬件进行编程和组态，编程设备是上位机，它通过编程电缆与PLC的CPU模块相连。用户可以在STEP7中编写程序和对硬件进行组态，并将用户程序和硬件组态信息下载到CPU中，或从CPU上载到上位机中。当程序下载、调试完成后，PLC系统就可以执行所要的任务了。如图1.1STEP7的应用过程在SIMATICManager中，主对象是项目。在此项目中，处理一个自动化任务所需要的所有数据和程序以树型结构存贮。此树型结构反映此项目的层次结构。项目由以下组态信息构成：(1)有关硬件结构的组态数据(2)所使用模块的参数数据(3)网络和通信的组态数据STEP7设计完成一项自动化任务的基本步骤,如图2.2所示：(1)根据需求设计一个自动化任务解决方案；(2)在STEP7中创建一个项目(Project)；(3)在项目中，可以选择，a.先组态硬件再编写程序；或b.先编写程序再组态硬件；(4)硬件组态和程序设计完成后，通过编程电缆将组态信息和程序下载到硬件设备中；(5)进行在线调试并最终完成整个自动化项目。图2.2使用STEP7的基本步骤对于I/O点数比较多、结构复杂的项目，一般先组态硬件再编写程序。2．STEP7的硬件接口PC/MPI适配器用于连接安装了STEP7的计算机的RS-232接口和PLC的MPI接口。计算机一侧的通信速率为19.2kbit/s或38.4kbit/s，PLC一侧的通信速率为19.2kbit/s-1.5Mbit/s。除了PC适配器，还需要一根标准的RS-232C通信电缆。使用计算机的通信卡CP5611(PCI卡)、CP5511或CP5512(PCMCIA卡)，可将计算机连接到MPI或ProfiBus网络，通过网络实现计算机与PLC的通信。3．PLC与上位机通信现代工业控制系统通常以PC机为上位机，通过与现场工控设备如PLC等的数据交换与处理，实现对工业生产的过程控制。这就促进了上位机与现场工控设备通信手段的不断发展和完善。上位机与PLC之间的通讯实际上是计算机与PLC的上位连接模块之间交换命令和响应。上位连接模块能够对从计算机发送过来的字符串进行分析，检查资料格式，分析指令代码。然后根据指令代码进行相应操作，并向计算机发出响应信号，通知计算机己完成操作或反映通讯中的错误，如奇偶校验错误、FCS错误、代码错误。整个系统采用上位机主动的通信方式，PLC内部不需要用特定的梯形图编程语言来做下位机程序。计算机与PLC必须遵从PLC的特定通信协议，PLC有其自身独有的通信帧格式，通信是建立在以RS232C/RS422C/RS485C标准为基础的异步双向通信。上位机监控软件又称组态软件，它向用户提供方便快捷的通讯组组态，数据组态，标准运算块组态，开放式用户程序处理，流程图组态，报表组态，历史趋势组态，报警组及报警提示组态以及其它监控画面组态。并可根据用户需求由开发者用高级程序编制。通过监控界面程序，用户可以实时监控设备的运行情况，可以远程控制设备的启动、停止，可以进行系统参数的设定，还可以查看系统运行的历史记录等等。(1)采用VB,VC等开发工具进行开发软件的控制界面和控制算法功能是靠软件工作人员通过编程从底层来实现的，工作量大且设计的软件通用型差，软件功能可靠性也低。因为自动化系统的差异性，每次系统应用，其软件都是新的。但科技的发展，对自动化程度、可靠性要求都很高的工业监控领域，对软件的要求越来越高。而对软件人员的高要求，相对于开发出来的软件的薄弱功能的情况尤其突出。(2)采用组态软件进行开发实时监控系统上位机应用软件的开发建立在组态软件的基础之上，是工业控制系统软件开发的一个方向。当计算机硬件有了飞速发展之后，各种应用领域对软件提出了更高的要求。所谓组态软件，即一组功能强大的软件包，它有一个友好的人机界面，且不用编什么代码程序便可以使用自己需要的应用“软件”。图形界面和可视化设计使组态软件具备了良好的人机交互界面。开发时操作简易灵活，开发的产品直观生动、显示画面丰富、工业控制中的各种显示仪表控制表盘、回路调节图、历史趋势图、实时曲线都可通过它