四川机电职业技术学院单片机教学课件.ppt

1、项目2.5 通讯,【项目功能】,【知识点技能点】,1、通过该项目了解Wincc的多种通信方法2、通过该项目掌握Wincc与PLC之间利用Profibus总线的通信方法。,1、掌握Wincc过程通信原理2、具有实现Wincc与PLC之间的通信的能力。,【项目内容】,1、在Step7中编制电动机正反转的程序并下载到PLC中运行程序。2、在WinCC图形编辑器中绘制画面，建立变量连接，并在WinCC中运行画面。,通信组态,一、 WinCC过程通信 数据管理器：WinCC数据管理器管理数据库。此数据管理器不为用户所见。该数据管理器处理WinCC项目产生的数据和存储在项目数据库中的数据。在运行期间，它管

2、理WinCC变量。WinCC的所有应用程序必须以WinCC变量的形式从数据管理器中请求数据。这些应用程序包括图形运行系统、报警记录运行系统和变量记录运行系统。 通信驱动程序：为了使WinCC与各种不同类型的PLC进行通信，所以采用通信驱动程序。WinCC通信驱动程序连接数据管理器和PLC。通信驱动程序包括C+DLL，它与称为Channel API的数据管理器接口进行通信。通信驱动程序为WinCC变量提供过程值。 通信结构：WinCC数据管理器管理运行时的WinCC变量。各种WinCC应用程序从数据管理器中请求变量值。,二、 WinCC通信组态1通信驱动程序 WinCC中的通信是通过使用各种通信

3、驱动程序来完成的。对于不同总线系统上有不同PLC的连接，有许多通信驱动程序可用。 将通信驱动程序添加到WinCC资源管理器内的WinCC项目中。在此处，将通信驱动程序添加到变量管理器中。通常，可通过鼠标R变量管理器条目，并从弹出式菜单中选择添加新驱动程序来完成该添加过程。该动作将在对话框内显示计算机上安装的所有通信驱动程序。每个通信驱动程序只能被添加到WinCC项目一次。通信驱动程序是具有.chn扩展名的文件。计算机上安装的通信驱动程序位于WinCC安装文件夹的Bin子文件夹内。将通信驱动程序添加到WinCC项目中之后，它就会在WinCC资源管理器中列出，在变量管理器下作为与内部变量相邻的子条

4、目。2通道单元 变量管理器中的通信驱动程序条目至少包含一个子条目，这就是通常所说的通信驱动程序的通道单元。每个通道单元构成一个确定的从属硬件驱动程序和PC通信模块的接口。,3连接 通道单元要读写PLC的过程值，则必须建立与该PLC的连接。通过鼠标R相应的通道单元条目，并从弹出式菜单中选择新建驱动程序连接来建立新的连接。要设置的连接参数取决于所选择的通信驱动程序。必须为连接分配一个在该项目中惟一的名称。附加的参数通常指定可到达的通信伙伴。4WinCC变量 要获得PLC中的某个数据，则必须组态WinCC变量。相对于没有过程驱动程序连接的内部变量，它们也被称为外部变量。必须为每个组态的连接创建Win

5、CC变量。要创建新的WinCC变量，可以通过鼠标R相应的连接条目，并从弹出式菜单中选择新建变量。将打开“变量属性”对话框，其中可以定义不同的变量属性。必须为变量分配一个对该WinCC项目而言是惟一的名称。 另外，必须指定变量的数据类型。WinCC支持的外部变量数据类型有：二进制变量、无符号8位数、 16位数、 32位数;有符号的8位数、 16位数、 32位数;IEEE 754 32位浮点数、IEEE 754 64位浮点数、文本变量8位字符集、文本变量16位字符集和原始数据类型。,在通信伙伴中，必须为WinCC变量分配一个数据区。这些变量必须以某种方式进行编址，编址类型取决于通信伙伴的类型。用于

6、指定变量地址的对话框，可以通过选择按钮打开。三、 通信方案选择 本节主要讲述帮助用户根据应用选择正确的通信方案。它概述了根据现有条件和要求来选择最适合项目的通信方案的一般步骤。影响决定通信方案的因素很复杂，做决定的阶段（时间）非常重要。做决定的最佳时间是在设备的规划阶段。如果设备已存在，那么由于现有条件，会使做决定的自由空间更受限制。 根据大量项目的经验，有以下几点建议：通信方案的预算应包含约20%的余地，在以后的通信方案组态和扩充阶段实行节约，通常可以收回与此相当的小笔附加费用。 决定某种通信方案的主要因素包括要传送的数据量、所连接的站数、网络大小以及可扩充性。主要是规范和确定要处理的数据量

7、和数据的来源。,四、 规范 框架规范时，要确定必须由通信系统处理的数据量，其中包括确定WinCC项目所需的数据量。同时，必须确定WinCC项目从何收集该数据。 要估计WinCC项目所需的数据量，只需相加单位时间内各个应用程序所需的数据量即可。 1）图形运行系统的要求：图形运行系统只从更新当前所示WinCC画面的数值所需的数据管理器中请求数据。 2）报警记录运行系统的要求：报警记录运行系统从数据管理器请求所有要以系统定义的周期进行监控的变量。它们可以是事件变量，也可以是用于监控限制值的变量。 3）变量记录运行系统的要求：变量记录运行系统从数据管理器请求所有要归档的变量（使用指定的更新周期）。 4

8、）全局脚本运行系统的要求：全局脚本运行系统对通信系统的要求取决于WinCC脚本中请求的变量类型及其执行周期。,此外，要考虑到有全局执行的WinCC脚本和局部执行的WinCC脚本（在各种WinCC画面中）。 各通信伙伴之间通过发送消息来进行通信。它包括：PLC与HMI站之间的通信；PLC之间的通信；PLC与外部设备之间的通信。除了消息以外，也经常使用PDU（协议数据单元）。 5）WinCC变量的网络空间要求：为了确定WinCC所需的数据量，必须具有关于各WinCC变量空间要求的信息。根据数据类型，空间要求有很大不同。 6）WinCC变量的总空间要求：要将消息中的变量从一个通信伙伴传送至另一个，不

9、仅仅与网络数据相关，此外，还需要通信伙伴中变量分配的地址信息。 7）更新周期：无论是图形运行系统、报警记录运行系统请求的WinCC变量，还是其他应用程序请求的WinCC变量，它们都必须指定更新周期。该更新周期对于WinCC项目，对通信系统的要求影响很大。因此，应该非常仔细地选择更新周期。对于通信系统，更新周期“一旦改变”表示请求变量的周期为250ms。,8）确定总数据量：现在必须把各应用程序确定的数据量相加。这样就得出了由WinCC引起的总的通信负载。 9）确定消息数：确定每个应用程序要处理的数据量以及时间单位之后，可以估算出所需的信息数。这种估算也需要知道消息的极限长度（根据通信解决方案指定

10、）。确定单位时间的近似消息数时，必须考虑几个因素，其中之一是通信伙伴的数量。同时还必须考虑通信伙伴回答请求的类型和方式。 10）对消息数的限制：通常PLC通过通信处理器与通信系统连接。这样一个通信处理器在单位时间内，只能处理一定数量的消息。该数值通常在每秒15条和20条消息之间。 11）考虑附加的通信站：除了WinCC对通信系统的要求以外，其他因素也会对确定某个通信解决方案产生影响。确定某个通信解决方案时，必须考虑的因素有：单个PLC之间的通信，PLC与连接的现场设备之间的通信，其他WinCC站的通信，其他连接的站（操作面板、远程服务站等）的通信。更简单地说，就是必须考虑参与通信的附加站的数目

11、。,五 组态注释 组态类型对于WinCC对通信系统的要求有重要影响。通过遵守一些基本的准则，用户可以组态一个运行良好，并且易扩充的通信系统。 1数据更新周期 在组态中选择合适的更新周期对通信系统的性能有重要的影响。确定更新周期时，始终要从整体上考虑系统。 2数据更新类型 WinCC数据管理器的任务是为WinCC项目的各种应用程序提供过程数据。为此，数据管理器必须根据请求的周期更新其数据库。 活动的WinCC站：关于如何更新所需的数据有几种可能性。如果WinCC站作为活动的伙伴出现，则可以通过所谓的非周期性或周期性的读取服务来进行更新。非周期性的读取服务每次更新时，需要两条通信消息。WinCC站

12、向PLC发送请求，然后PLC用答复消息来处理它。如果使用周期性的读取服务，则WinCC站在PLC上登记读请求，然后PLC在相应的周期内对其进行处理。,活动的PLC：在这种数据更新类型中，如果PLC识别到数据发生变化，它会主动将数据发送给WinCC。这样使数据通信量减到了最小，但是PLC的组态变得更加复杂。 组态指南：通常，合理组合上述两种数据更新类型是最节省成本的组态方法。 3数据组织 组织PLC中出现的数据对通信负载会有明显的影响。这在很大程度上取决于使用的PLC类型。 对数据区进行分组：SIMATIC S7系统将请求的数据组合成数据块。PLC中所需的数据越分散，所需的消息数就越多。建议将P

13、LC中与通信相关的数据包含在35个数据块内。 优化消息：SIMATIC S7系统甚至能够将分散的数据组合在一条通信消息中。但是，把与通信相关的数据组合到几个数据块内仍然有益处。PLC可以对消息结构进行优化。这使得通过一条消息可以传送更多请求的用户数据。通常，对于每个请求的变量，除了其过程值（网络数据）以外，还必须传送地址信息。如果变量位于相邻的数据区，则可以减少所需要的地址信息。,六 性能和数据 1通信系统比较 为了确定某个通信系统，需要了解可用通信选项的性能。 用于测量各个通信系统性能的标准包括：传送速率、站的数量、消息长度、网络大小、可能的通信伙伴、成本。 通信数据：下表是各个通信系统特性

14、的总揽。,WinCC通信数据：下表中列出的最多站数，通常指的是通信系统。可以与WinCC进行通信的实际PLC数量，不仅取决于通信系统本身，而且取决于通信驱动程序、使用的通信卡和PLC的类型等。 下表列出了一些通信模型实例的最多通信站数量。 通信伙伴：在下表中显示了WinCC对PLC进行寻址所使用的通信系统与PLC之间的一一对应关系。,2串行通信 对于从WinCC至PLC的通信，成本最合算的选择是串行通信连接形式。 通信伙伴：有两个WinCC通信驱动程序可用于建立至SIMATIC S5生产线的串行通信连接。 通信数据：WinCC站的每个COM接口最多可以寻址一个PLC。PLC最大的通信数是4。

15、3利用MPI的通信 通信处理器用于实现与MPI网络的通信连接。WinCC站必须配有合适的通信处理器。 通信伙伴：通信驱动程序SIMATIC S7 PROTOTAL SUITE.CHN允许SIMATIC S7-300和S7-400PLC进行通信。 通信数据：MPI通道单元支持通过Hardnet和Softnet模块进行的通信。每个PC只能使用一个用于MPI通信的模块。,4利用PROFIBUS的通信 1）通信处理器。要实现与PROFIBUS网络的通信连接，WinCC站必须配有合适的通信处理器。此外，必须为期望的通信协议安装合适的驱动程序软件。 Hardnet：整个协议软件在模块上运行，可以同时运行两

16、个协议（多协议运行），与Softnet模块相比，该模块的功能更强大。 Softnet：整个协议软件在计算机的CPU上运行，一次只能运行一个协议（单协议运行），该模块的成本比Hardnet模块低。 2）通信驱动程序。在WinCC中，对于通过PROFIBUS进行的通信，有数个通信驱动程序可用。 通信协议：可用于PROFIBUS的通信驱动程序，通过某些通信协议来实现通信。 PLC：通常，PLC与PROFIBUS网络的连接方法有两种，即使用中央模块上的集成接口或者特殊的通信模块。,3）PROFIBUS DP。通过通信驱动程序PROFIBUS DP，WinCC站可以与所有的PLC以及可以作为DP从站操作

17、的现场设备进行通信。通过PROFIBUS DP的周期性数据交换来实现通信，此时WinCC站用作DP主站。 通信数据：通信驱动程序PROFIBUS DP 只支持通过通信处理器CP5412 A2所进行的通信。 4）PROFIBUS FMA。通过通信驱动程序PROFIBUS FMS，WinCC站可以与支持FMS协议的PLC进行通信。通信驱动程序PROFIBUS FMS可用于与来自不同制造商的设备进行通信。这种类型的通信可以管理大量的数据。 通信数据：通信驱动程序PROFIBUS FMS，只支持通过通信处理器CP-5412 A2所进行的通信。对于每台计算机，只能有一个模块用于FMS通信。 5）SIMA

18、TIC S7 PROTOCOL SUITE。SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE.CHN通信驱动程序通过各种通道单元提供与SIMATIC S7-300和S7-400 PLC的通信。,通信数据：PROFIBUS通道单元支持通过Hardnet和Softnet模块所进行的通信。WinCC站至多可以使用其中两个模块。 5利用工业以太网的通信 1）通信处理器。要实现与工业以太网的通信连接，WinCC站必须配有合适的通信处理器。此外，还必须为期望的通信安装合适的驱动程序软件和通信协议。WinCC使用两种类型的通信处理器，它们是所谓的Hardnet和Softnet通信处理器。两者之间的主要区别

19、在于，Hardnet模块具有自己的微处理器以减少CPU上的负载，而Softnet模块则没有。 2）通信驱动程序。在WinCC中，对于通过工业以太网进行的通信有多个通信驱动程序可用。 通信协议：可用于工业以太网的通信驱动程序，通过相应的通信协议来实现与某个PLC的通信。 PLC：PLC与工业以太网的连接，通过特殊的通信模块来实现。,3）与SIMATIC S7的通信。与SIMATIC S7的通信，通过驱动程序SIMATIC S7 ROTOCOL SUITE来实现。它使用各种通道单元来提供与SIMATIC S7-300和S7-400 PLC的通信。 ISO传输协议用于通过ISO传输协议的通信，可以使

20、用两个工业以太网通道单元。 ISO-ON-TCP传输协议：对于通过ISO-ON-TCP传输协议的通信，可以使用通道单元TCP /IP。 对于较小的网络，建议使用ISO传输协议，因为它的性能更好。如果要穿过更多路由器连接的扩充网络来进行通信，则应该使用ISO-ON-TCP传输协议。 通信伙伴：通信驱动程序SIMATIC S7 PROTOCOL SUTE 允许与SIMTIC S7-300和S7-400 PLC 所进行的通信。它们必须配有支持ISO或ISO-ON-TCP传输的通信处理器。通信数据：工业以太网和TCP/IP通道单元支持通过Hardnet和Softnet模块所进行的通信。,通信连接的诊断

21、,组态连接之后，如果在WinCC站和PLC之间不能建立通信，则最大的障碍在于找到出错的原因。组态计算机系统和PLC之间的连接可能会成为一项非常复杂的任务。各种位置上都可能不知不觉地出现错误，阻止通信伙伴之间的正确连接。一 错误检测 通常在运行时会首先识别建立通信连接时发生的错误或故障。当把WinCC图片切换到运行系统时，如果存在连接错误，将以灰色显示实际情况，原因是WinCC变量使其动态化时未提供当前过程的对象。其中，这些对象包括I/O域、滑块、复选框或棒图。 如果并非连接的所有WinCC变量都显示错误，则表明错误源仅限于个别WinCC变量。在这种情况下，检查图形编辑器中的变量编址、计数器和应

22、用。如果连接的所有WinCC变量都显示错误，则表明错误源影响整个连接。WinCC具有各种信息源，它们可以稍微限定可能出现的错误源。,1WinCC资源管理器 WinCC资源管理器包含一个用于确定所组态连接的当前状态对话框。只有WinCC项目在运行时，才能访问该对话框。如果WinCC项目不在运行中，就没有已建立到通信伙伴的连接，因此不能监控其状态。 2通道诊断 要诊断WinCC项目的通信连接，可以使用通道诊断程序。通过“开始”“SIMATIC”“WinCC”“通道诊断”可以启动它。该程序只提供英文版。如果WinCC项目处于运行中，则通道/连接标签将显示所有已组态的连接。此外，将显示有关每个连接的当

23、前通信状态的信息。不同的WinCC通信驱动程序中所显示信息的类型量会有所不同。在默认情况下，所显示的信息每秒更新一次。如果有连接错误，将显示十六进制错误代码。这些错误代码可以帮助更精确地定位错误源。为此，需要错误代码的解释。通过鼠标右键单击“错误代码条目”，选“帮助”，可以从WinCC在线帮助中获得对应代码的解释。组态标签给出组态文本文件跟踪输出的选项。通过标记域内的复选框，可以设置所期望的跟踪深度。在输出文件名域内，指定跟踪文件的名称。,在默认情况下，跟踪文件被放置在WinCC安装文件夹的DIAGNOSIS子文件夹内 （C：SIEMNSWINCCDIAGNOSIS）。跟踪文件将获得TRC扩展

24、名，并且可被任意的文本编辑器打开。在跟踪文本域内，可以进行附加的跟踪文件设置。允许复选框可激活跟踪输出，所做的设置必须通过单击“保存”按钮来保存。它将显示一条警告消息，告之跟踪信息的输出将对通信连接的性能产生负面影响。因此，在设备运行时应确保取消激活跟踪输出，只应在调试或错误检测期间使用跟踪输出。产生跟踪输出之前，必须退出运行系统后再启动它。要取消跟踪输出，则取消选定允许复选框，通过单击保存该设置，然后退出运行系统。 3使用动态对话框的状态监控 在WinCC运行系统中，可以监控各个WinCC变量的状态。通过这样一个受监控的WinCC变量的状态，排除编址错误，可以推断出它的状态。建立状态监控需要

25、的一些组态工作。在图形编辑器中对监控进行组态，可以用对象的任何属性来组态监控。对于监控，选择静态文本的文本属性比较好。,在该属性下，必须组态一个动态对话框。在对象属性对话框的属性标签内创建对话框，在期望的属性处，单击鼠标右键，选择“动态列”，并从弹出式菜单中选择动态对话框。这样将会打开“动态数值范围”对话框。 在“动态数值范围”对话框中，执行以下步骤： 1）在表达式/公式域中，指定要监控的变量。 2）在表达式/公式的结果域中的其他行内，输入文本状态正常。 3）激活判断变量的状态复选框。 4）在随后的域内，为每个现有的有效范围输入相应的属性数值而不是文本（例如颜色等）。 如果项目切换到运行系统，

26、则刚才组态的对象将根据变量的当前状态显示所输入的状态文本之一。如果没有错误，则显示文本状态正常。,在该属性下，必须组态一个动态对话框。在对象属性对话框的属性标签内创建对话框，在期望的属性处，单击鼠标右键，选择“动态列”，并从弹出式菜单中选择动态对话框。这样将会打开“动态数值范围”对话框。 在“动态数值范围”对话框中，执行以下步骤： 1）在表达式/公式域中，指定要监控的变量。 2）在表达式/公式的结果域中的其他行内，输入文本状态正常。 3）激活判断变量的状态复选框。 4）在随后的域内，为每个现有的有效范围输入相应的属性数值而不是文本（例如颜色等）。 如果项目切换到运行系统，则刚才组态的对象将根据变量的当前状态显示所输入的状态文本之一。如果没有错误，则显示文本状态正常。,制定项目计划实现Wincc与PLC之间的通信项目报告自评成绩,【项目实施】,