【正文】 WinCC WinCC 創(chuàng)建項目 啟動運行系統(tǒng) 建立 WinCC 與 PLC 間通訊的步驟 創(chuàng)建 WinCC 站與自動化系統(tǒng)之間的物理 連接。在 WinCC 項目中添加適當的通道驅動程序。在通道驅動程序適當的通道單元下建立與制訂通訊伙伴的連接。在連接下建立變量。 WinCC 變量管理器管理運行時的 WinCC 變量。它的任務是從過程中取出請求的 PLC 變量值。 WinCC 與 S7300 PLC 的通訊 （ 1） 添加驅動程序 WinCC 提供了一個稱為 SIMATIC S7 Protocol Suite的通訊驅動程序。此通訊驅動程序支持多種網絡協(xié)議和類型，通過它通道單元與各種 SIMATIC S7300、 S7400 PLC進行通訊 （ 2） WinCC 通道單元 WinCC 通訊驅動程序所支持的通訊協(xié)議有工業(yè)以太網 Industrial、 Ethe、MPI、 Propibus 和 TCP/IP 等。 2. 組態(tài)工程項目 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 30 （ 1） 建立一個新項目 （ 2）設置啟動屬性 （ 3）建立內部變量 （ 4）建立過程畫面 （ 5）編輯畫面 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 31 圖 314 廢油再生系統(tǒng)過程監(jiān)控畫面 （ 6） 設置畫面對象的屬性 畫面上的圖形要動態(tài)地變化，必須將對象的某個屬性與變量相關連。 （ 7） 添加一個“輸入 /輸出域”對象 將在畫面中創(chuàng)建若干個溫度顯示域和液位顯示這時需要用到組態(tài)軟件中的另一個對象 “輸入 /輸出域”，此對象不但可以顯示變量值，還可以改變變量的值。通過它可以觀察畫面中相關量的當前值，并且可以輸入你想要達到的參數值。 （ 8） 運行工程 選擇 WinCC 資源管理器主菜單“文件” “激活”，也可以直接單擊工具欄上的圖標，運行工程。 （ 9） 使用變量模擬仿真器 如果 WinCC 沒有聯(lián)接到 PLC，而又想測試項目的運行狀況，則可以使用 WinCC 提供的工具軟件變量模擬器（ WinCC Tag Simulator）來模擬 變量的變化。 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 32 4 現場總線 現場總線 現場總線概念 現場總線 是連接智能現場設備和自動化系統(tǒng)的全數字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。 現場總線是企業(yè)的底層數字通信網絡，是連接微機化儀表的開放系統(tǒng)其一般結構形式如圖。現場總線定義為應用在生產現場，在微機化測量控制設備之間實現雙向串行數字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。它廣泛應 用于制造業(yè)、流程工業(yè)、樓宇、交通等領域的自動化系統(tǒng)中。 現場總線導致傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結構的變革，形成了新的網絡集成式全分布控制系統(tǒng) — 現場總線系統(tǒng)（ FCS）。這是第五代控制系統(tǒng)現場總線控制系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構形式。傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對一的設備連線，按控制回路分別進行連線。位于現場的測試變送其與位于控制室控制器之間，控制器與位于現場的執(zhí)行器之間，均為一對一的物理連接。 現場控制設備具有通信功能，便于構成工廠底層控制網絡。 通信標準的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設備間具有互可操作性。 功能塊與結構的規(guī)范化 使相同功能的設備間具有互換性。控制功能下放到現場，使控制系統(tǒng)結構具備高度的分散性。 由于采用數字信號代替模擬信號，因而可實現一對電線傳輸多路信號，同時又為多個現場總線設備提供電源；現場總線設備以外不再需要 A/D,D/A轉換部件。這樣就為簡化系統(tǒng)結構、節(jié)約硬件設備、節(jié)約連接電纜與各種安裝、維護費用創(chuàng)造了條件。 現場總線技術將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自都具有數字計算和數字通信能力，成為能獨立承擔某些控制、通信任務的網絡節(jié)點。它們分別通過不同雙絞線等多種傳輸介質作為總線，把多個測量控制 儀表、計算機等作為節(jié)點連接成網絡系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于生產控制現場的多個微機化測量控制設備之間，以及現場儀表與遠程監(jiān)控、管理計算機之間，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)。 簡而言之，它把單個分散的測量控制設備變成網絡節(jié)點，以現場總線為紐帶，連接成可以相互溝通信息、共同完成自控任務的網絡系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。它給自動總線系統(tǒng)結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 33 化領域帶來的變化，如同計算機網絡給計算機的功能、作用帶來的變化。如果說，計算機網絡把人類引入到信息時代，那么現場總線則使自控系統(tǒng)與設備加入到信息網絡的行列，成為 企業(yè)信息網絡的底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產現場。因此，把現場總線技術說成一個控制技術新時代的開端并不過分。 Profibus 現場總線 PROFIBUS 是一種具有廣泛應用范圍的、開放的數字通信系統(tǒng)，在集中自動化系統(tǒng)向分散自動化系統(tǒng)轉移方面是一種重大突破。由于 PROFIBUS 一直側重于系統(tǒng)集成和系統(tǒng)工程等方面，尤其是側重于應用行規(guī)的研究開發(fā)，使得該總線具有適合于快速、時間要求嚴格的應用和復雜的通信任務的特點，成為唯一能夠全面覆蓋工廠自動化和過程自動化應用的現場總線，特別適用于工廠自 動化和過程自動化領域。因而從誕生至今， PROFIBUS 在現場總線技術領域一直是國際市場上的領導者。 PROFIBUS 網絡通訊的本質是 RS485 串口通訊，按照不同的行業(yè)應用，主要有三種通訊行規(guī)： DP（ Decentralized Peripherals）， FMS（ Field Message Specification）和 PA（ Process Automation）行規(guī)。 (1) PROFIBUS 是一種國際化．開放式．不依賴于設備生產商的現場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化．流程工業(yè)自動化和樓宇．交通電力等 其他領域自動化。 (2) PROFIBUS 由三個兼容部分組成，即 PROFIBUS－ DP（ Decentralized Periphery）． PROFIBUS－ PA（ Process Automation ）． PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification )。 (3) PROFIBUS – DP: 是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I／ O 的通信。使用 PROFIBUS－ DP 可取代辦 24VDC 或 4－ 20mA 信號傳輸。 PORFIBUS－ PA：專為過程 自動化設計，可使傳感器和執(zhí)行機構聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。 PROFIBUS－ FMS：用于車間級監(jiān)控網絡，是一個令牌結構．實時多主網絡。 (4) PROFIBUS是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術?？蓪崿F現場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。 與其它現場總線系統(tǒng)相比， PROFIBUS 的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170 作保證，并經實際應用驗證具有普遍性。目前已應用 的領域包括加工制造．過程控制和自動化等。 PROFIBUS 開放性和不依賴于廠商的通信的設想，已在 10 多萬成功應用中得以實現。市場調查確認，在德國和歐洲市場中 PROFIBUS占開放性工業(yè)現場總線系統(tǒng)的市場超過 40％。 PROFIBUS 有國際著名自動化技術裝備的生產廠商支持，它們都具有各自的技術優(yōu)勢并能提供廣泛的優(yōu)質新產品和技術服務 [8]。 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 34 Profibus 在工廠自動化系統(tǒng)中的應用 典型的工廠自動化系統(tǒng)應該是三級網絡結構 如圖 42 所示 ，基于現場總線 ProfibusDP/PA 控制系統(tǒng)位于工廠自動化 系統(tǒng)中的低層，即現場級和車間級?，F場總線 Profibus 是面向現場級和車間級的數字化通信網絡。 （ 1） 現場設備層 主要功能是連接現場設備，如分散式 I/O、傳感器、驅動器、執(zhí)行機構、開關設備等，完成現場設備控制及設備間連鎖控制。主站負責總線通信管理及所有從站的通信?？偩€上所有設備生產工藝控制程序均儲存在主站中，并由主站執(zhí)行。 （ 2） 車間監(jiān)控層 車間級監(jiān)控用來完成車間中生產設備之間的連接，如一個車間三條生產線主控制器之間的連接，完成車間級設備監(jiān)控。車間級監(jiān)控包括生產設備狀態(tài)在線監(jiān)控、設備故障 報警及維護等。通常還具有諸如生產統(tǒng)計、生產調度等車間級生產管理功能。車間級監(jiān)控通常要設立車間監(jiān)控室，在操作員工作站及打印設備上。車間級監(jiān)控網絡可采用 ProfibusFMS，它是一個多主網絡，在這一級，數據傳輸速度不是最重要的，而是要能夠傳送大容量信息。 （ 3） 工廠管理層 車間操作員工作站可通過集線器與車間辦公管理網連接，將車間生產數據送到車間管理層。車間管理網作為主網的一個子網，通過交換機、網圖 41 PROFIBUS 總線訪問方式 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 35 橋或路由器等連接到廠區(qū)骨干網上，將車間數據集成到工廠管理層。 Profibus 的基本特性 Profibus 可使分散式數字化控制器從現場底層到車間級網絡化，與其他現場總線相比， Profibus 的重要優(yōu)點是具有穩(wěn)定的國際標準 EN50170 作保證，并經實際應用驗證具有普遍性，它包括了加工制造、過程和數字自動化等廣泛的應用領域，并可同時實現集中控制、分散控制和混合控制三種方式。該系統(tǒng)分為主站和從站： 主站決定總線的數據通信，當主站得到總線控制權（令牌）時，沒有外界請求也可以主動發(fā)送信息。在 Profibus 協(xié)議中主站也稱為主動站。 從站為外圍設備，典型的從站包括：輸入 /輸出裝置、閥門、驅動器和測量發(fā)射器。 它們沒有總線控制權，僅對接收到的信息給予確認或當主站發(fā)出請求時向它發(fā)送信息。從站也稱為被動站。由于從站只需總線協(xié)議的一小部分，所以實施起來特別經濟。 圖 42 PROFIBUS 系統(tǒng)結構圖 新疆大學畢業(yè)論文（設計） 36 5 基于 CP341 的 Modbus RTU 通信的設計與實現 Modbus 簡介 Modbus是由 Modicon（現為施耐德電氣公司的一個品牌）在 1979年發(fā)明的，是全球第一個真正用于工業(yè)現場的總線 協(xié)議 。為更好地普及和推動 Modbus在基于以太網上的分布式應用，目前施耐德公司已將 Modbus協(xié)議的所有權移交給 IDA（ Interface for Distributed Automation，分布式自動化接口）組織，并成立了 ModbusIDA組織，為 Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎。在中國， Modbus已經成為國家標準 GB/T1958220xx。據不完全統(tǒng)計：截止到 20xx年， Modbus的節(jié)點安裝數量已經超過了 1000萬個。 工業(yè)控制已從單機控制走向集中監(jiān)控、集散控制，如今已進入網絡時代，工業(yè)控制器連網也為網絡管理提供了方便。 Modbus就是工業(yè)控制器的網絡協(xié)議中的一種。 Modbus的幾個特點 ModBus網絡是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終 端的 可編程序控制器 和計算機通過公用線路或局部專用線路連接而成。 Modbus具有以下幾個特點 ： （ 1）標準、開放，用戶可以免費、放心地使用 Modbus 協(xié)議，不需要交納許可證費，也不會侵犯知識產權。目前，支持 Modbus 的廠家超過 400家，支持 Modbus 的產品超過 600 種。 （ 2） Modbus 可以支持多種電氣接口，如 RS23 RS485 等，還可以在各種介質上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。 （ 3） Modbus的幀格式簡單、緊湊，通俗易懂。用戶使用容易，廠商開發(fā)簡單。 Modbus協(xié)議 Modbus協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經由網絡 (例如以太網 )和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業(yè)標準，有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業(yè)網絡，進行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程。如回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄等。它制定了消息域格式和內容的公共格式。 MODBUS為單主站網絡協(xié)議，所以系統(tǒng)中只能夠有一個 Modbus主站，所有通信都由它 發(fā)出并且只能夠實現主站和從站的數據交換，從站之間不能進行數據交新疆大學畢業(yè)論文（設計） 37 換。 CP341模塊可以同時與多臺串行通訊設備進行通訊。如同時連接多個變頻器、連接多個智能儀表等。如果采用 RS422/48 modbus、 RTU通訊方式，需要在發(fā)送的數據包中包括站號、數據區(qū)、讀寫指令等信息。供 CP341模塊所連接的從站設備鑒別數據包是發(fā)給哪個站的。以及該數據包是對那個數據區(qū)進行的讀或寫的功能。