西門子S7-200系列PLC與監控計算機通信

1 引言

    西門子工控產品在工控領域應用市場中有較高的占有率，S7—200系列PLC是西門子SIMATIC PLC家族中的成員之一，在西門子工控領域應用中占有重要地位。S7—200系列PLC體積小,軟硬件功能強大，系統配置方便，由它組成的系統可以與強大的Profibus現場總線相連接。它一推向市場就在各行各業得到了廣泛應用。但是在實際工程應用中遇到了監控計算機與S7—200系列PLC通信問題。由于西門子公司S7—200系列PLC比監控組態軟件WinCC推出晚，因此WinCC中沒有集成S7—200系列PLC的通信驅動程序；S7—200系列PLC的通信協議也不公開．應用第三方軟件編制監控程序也有問題。這些問題給S7—200系列PLC的應用帶來了一定的限制，為了解決這個實際工程問題，作者做了一些研究，本文就S7—200系列PLC與監控計算機通信問題研究結果展開討論。

2 S7—200系列PLC監控的主要方法

    在大多數控制系統中，僅僅是實現控制是不夠的，在許多情況下也需要組態監控界面對系統進行監控。通過監控可以增加人機交互的能力，使操作人員實時地監控系統工作情況并使系統操作變得方便。

    對S7—200系列PLC組成的控制系統進行監控一般有三種方法：組態軟件監控、第三方軟件編制的監控軟件監控、觸摸屏監控。

    用組態軟件WinCC實現監控，功能強大，靈活性好，可靠性高。但軟件價格高，并需要解決WinCC與S7—200系列PLC的通信問題。在復雜控制系統中可以采用此方法。

    用第三方軟件編制的監控軟件實現監控，靈活性好，系統投資低，能適用于各種系統。但開發系統工作量大、可靠性難保證，對技術人員的經驗和技術水平的要求高，還必須購買通信協議軟件。在系統資金投資有限，技術人員水平較高的情況下可以采用此方法。

    觸摸屏進行監控，可靠性高，監控實現容易，觸摸屏與PLC之間的通信問題生產廠商已處理好．用戶不用考慮通信問題，可以大大縮短工程周期。但靈活性一般，功能有限，不能滿足復雜控制系統的監控要求．而且價格高。在系統可靠性要求高、工期短的情況下可以采用此方法。

3 WinCC組態軟件與S7—200系列PLC的通信

    SIMATIC WinCC采用了的32位技術的過程監控軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統，還是冗余多服務器，多用戶系統。WinCC均是較好選擇。通過ActiveX，OPC，SQL等標準接口．WinCC可以方便地與其它軟件進行通信。WinCC與S7—200系列PLC的通信．可以采用PPI和Profibus兩種通信協議之一進行。

    1、WinCC與S7—200系列PLC通過Proilbus 協議進行通信的實現

    （1）軟硬件要求：

    *PC機,Windows 98操作系統：
    *S7—200系列PLC；
    *CP5412板卡或者其他同類板卡，例如：CP5611，CP5613；
    *EM277 Profibus DP模塊：
    *Profibus電纜及接頭；
    *安裝CP5412板卡的驅動；
    *安裝WinCC 4. 0或以上版本：
    *安裝COM Profibus軟件。

    硬件連接如圖1。

    監控計算機：DP主站，地址為1

圖1 WinCC與S7—200系列PLC通信實現硬件連接

    （2）組態

    打開SIMATIC NET\COM Pmfibus，新加一個組態，主站為SOFTNET—DP,從站是EM277 Profihus—DP。主站的地址選擇從1到126。從站的地址選擇從3到99，與EM277的地址一致。然后用該軟件對從站進行配置：打開從站屬性，在Configure選項中，選擇8bytes in／8bytes out（可根據實際需要選定）。在parameterize中可以選擇偏移地址．地址對應于S7—200系列PLC的數據區（即V區），默認為0，即從VBO開始。組態完成后，導出（Export）NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。

    （3）設置PG／PC interface。

    在AccessPoint of the Application中選擇CP-L2_1，在Interface Parameter Assignment選擇CP5412A2（Profibus）。在屬性里的激活DP協議，并在DP-Database參數中輸入*jdb文件的*路徑。設置完成后可以診斷硬件配置是否正確、通信是否成功。

    （4）WinCC的設置。

    在WinCC變量管理器中添加一個新的驅動程序，新的驅動程序選擇PROFIBUS DPCHN。選擇CP5412（A2）Board 1．在Syatem Parameters設定參數。CP5412（A2）board參數為1．表示板卡的編號；Config參數為組態時生成的*．1xt文件的*路徑；Watchdog time參數為0。新建一個連接．從站地址與EM277的地址一致。

    （5）建立變量。

    WinCC中的變量類型有In和Out。In和Out是相對于主站來說的．即In表示WinCC從S7—200系列PLC讀入數據，Out表示WinCC向s7—200系列PLC寫出數據。In和Out與數據存儲區V區劃應。在該例中，Out與PLC中數據存儲區的VB0～VB7對應,1n與PLC中的存儲區的VB8～VBl5對應。

    （6）優缺點。

    優點：該方法數據傳輸速度快、易擴展、實時性好。缺點：傳送數據區域有限（zui大“字節），在PLC中也必須進行相應的處理．且硬件成本高．需要的CP5412、EM277 Profibus—DP、Profibu9總線等硬件．還需要Com Pmfibus軟件。應用場合：適用于在要求高速數據通信和實時性要求高的系統。

    2、WinCC與S7-200系列PLC通過PPI協泌進行通信實現。

    PPI協議是西門子S7—200系列PLC常用通信協議，但WinCC中沒有集成該協議，即WinCC不能直接監控S7—200系列PLC組成的控制系統。S7—200 OPC Server是西門子公司推出的專為解決上位機監控S7—200系列PLC控制系統的接口軟件。因此．WinCC可以通過該軟件與S7—200系列PLC很方便的建立通信。

    （1）軟硬件要求：

    *PC機，Windows 98操作系統；
    *S7—200系列PLC。
    *PC／PPI電纜。
    *安裝S7—200 OPC Server軟件。
    *安裝WinCC 4．0軟件。

    （2）連接：

    在控制面板中設定PG／PC接口參數。在Access Point of the Application中選擇Computing，Interface參數選擇PC／PPI Cable。

    在WinCC變量管理器中添加個新的驅動程序。新的驅動程序選擇OPC CHN，在OPC GROUP中新建一個連接，打開屬性，選擇OPC Group Setting，OPC服務器名稱為OPCServerMicroComputing。然后在新添加的連接中新建變量．變量的Item Name與s7—200系列PLC中用于監控的變量名對應：例如：Item Name為M00。

    （3）優缺點

    優點：該方法連接簡單、硬件投資少、可以讀寫S7—200系列PLC中所有存儲區域。缺點：通信速度比較慢、需要OPC軟件及相應*、系統擴展不方便。應用場合：用于低速、實時性要求不高、系統投資資金有限的系統。

    另外，也可以通過其他公司的OPC軟件進行通信．例如用開普的KEPServerEx作為OPC服務器．用WinCC作為OPC客戶端來讀寫S7—200系列PLC內部數據區。實現與上述第二種系列PLC中存儲地址對應。

    在復雜系統中，如果系統中同時有S7—200系列PLC和B7-300系列PLC存在。S7—200系列PLC一般作為S7—300系列PLC的從站掛到Profibus總線上，WinCC通過S7-300系列PLC對S7-200系列PLC進行監控。