基于西門子WinCC和S7—400的過程控制研究

趙海燕 張雨生 落寶龍

【摘 要】監控是現今工業建設過程中不可缺少的一個環節，通過監控設備的運行，能夠有效的對企業目前各區域工作的開展情況進行把握，以此在發現問題時能夠對其及時的采取應對措施。目前，有很多監控軟件可供企業進行選擇與使用，在我國現今工業建設中，基于WinCC監控軟件所實現的主控人機界面已經得到了非常廣泛的應用，無論是在應用效果上還是技術成熟性上都具有著一定的優勢。在本文中，將對該軟件的監控應用以及硬件連接進行一定的研究。

【關鍵詞】西門子WinCC S7-400 過程 控制研究

1 引言

近年來，隨著我國工業技術水平的提升， WinCC與S7-400應用范圍的擴大，使得人們對這兩者技術具有了更多的了解。而在其工作機理方面，卻依然存在著一定的不準確、不全面情況。針對此種情況，我們特對WinCC與S7-400這兩種技術的原理與應用進行了詳細的介紹，以此使我們對兩者技術的應用、連接以及通訊等打好基礎。

2 WinCC與S7-400簡介

2.1 WinCC

WinCC（視窗控制中心）是由西門子公司開發出的一套系統，其能夠在設備過程自動化工作中實現圖形顯示以及控制的功能。其主要構成有組態、腳本語言、人機界面以及OPC技術等。

對本系統來說，其可以在個人計算機環境下運行，且具有較高的可靠性。之所以具有這種特點，正是由于其所具有的安全歸檔、快速畫面更新以及強大的功能接口所決定的。通過更為人性化、友好界面的建立，能夠使用戶通過該界面對相關數據實現編程以及管理，在單一的界面中就能夠對通訊監視所具有的操作畫面、監視畫面、控制畫面以及報警畫面等進行顯示，且其同時還具有著歷史趨勢曲線以及實時趨勢曲線等信息。同時，WinCC還具有著良好的整體開放性，能夠將不同類型的程序與軟件在良好融合的基礎上使其能夠對C、VB等腳本進行運用。另外，由于組態軟件與運行軟件為WinCC系統中最為基本的一類組件，具有著較為豐富的項目設備選項以及可視窗口選項，且對于不同類型的軟件以及自動化設備也能夠以更為全面的方式開放，具有著方式靈活、功能齊全等特點。

2.2 S7-400

S7-400為西門子公司所生產的一種可編程控制器，其通過模塊化的設計方式在機架位置實現了電源的安裝。在CPU位置處，具有著標準化MPI接口，其不但是編程接口，同樣是數據通行接口。而根據I/O在對數據實現采集的過程中，其就會在系統中發出控制信號。在I/O部分中，其是通過CPU單元通信同PROFIBUS現場總線所實現的，并在實際情況需要時對相關硬件進行組態，具有著處理速度快、通信性能強以及計算能力強的特點。

3 WinCC與S7-400硬件連接

對于兩者來說，其具有著多種數據通信方式，下面，我們對這幾種方式進行分別的研究：

3.1 TCP/IP模式

TCP/IP是對WinCC與S7-400兩者間實現數據通信的一項有效方式。其通過WinCC中所具有的通訊處理卡實現該項功能。當實際工作需要對數據通訊實現連接后，就能夠通過網絡的傳輸方式對傳輸任務進行實現。在網絡連接的實現方面，其同工業互聯網具有著相同的實現原理，而當進行數據通訊工作時，此時所使用的TCP/IP協議則是通過WinCC與S7-400間所產生的數據通信作為協議。

3.2 工業以太網模式

在WinCC與S7-400之間以以太網方式對數據進行傳輸的過程中，HARDNET和SOFENET是對該功能進行實現的主要方式。而在系統的WinCC站中，其中也設置了專門的處理器對不同通訊功能進行劃分。對于SOFENET方式來說，其在計算機中并沒有對其設置專門的CP卡，整個系統的通訊任務都會由計算機處理器對其進行處理。而在HARDNET中，其在計算機中則專門設置了CP卡，并在實際工作中通過處理器的應用對通訊任務進行實現。

3.3 PROFIBUS方式

所謂PROFIBUS方式，就是通過CP通訊卡的應用對WinCC與S7-400不同站點的數據保持連接，并在WinCC中以專門處理卡的應用對相關需要進行通訊的數據實現連接。在S7-400模塊中，該方式也專門在相關的模塊中設置了處理器對PROFIBUS接口進行應用。在該系統中，其由一臺智能型電控柜、4臺離心水泵、壓力傳感器、供電主回路以及缺水保護器所組成。在該系統中，6SE6430以及S7-200 為主要核心，其中，6SE6430為該水泵的專用變頻器，具有著較強的擴展功能。而在CPU中，其則集成了10點輸出以及14點輸出，且其中所配置的擴展模塊具有著非常好的靈活性以及適應性，不僅安裝、操作非常方便，也能夠在滿足設計需求的同時以更高的效率實現工作任務。此外，本系統保證每一臺電動機對應每一臺水泵，當工作人員將空氣開關閉合之后，且當交流接觸器的1、3、5觸點閉合之后，水泵則能夠保持以工頻運行；而當2、4、6觸點閉合后，水泵則會以變頻的方式運行。在這個過程中，系統中的熱繼電器則會對相應的電動機實現保護，避免電機在過載情況下因為熱量過高而出現損壞。

4 WinCC與S7-400的軟件連接

在該系統中，軟件也是WinCC與S7-400件保持連接的重要部分。首先，需要在WinCC中安裝CP等設備的驅動程序，以此保證不同設備都能夠在系統中正常運行。在這方面工作結束之后，則可以通過下述方式對相關驅動程序的安裝情況進行檢驗：首先，需要在程序中設置PC/PG接口，以此對通訊處理器CP卡安裝情況進行判定；在計算機控制面板的PC/PG接口對該程序進行訪問，并通過診斷菜單中所具有的測試功能對網絡的連接進行進行測試，如果經過測試顯示正常，則表明軟件連接工作完成。

5 結語

在上文中，我們對西門子WinCC和S7-400的過程控制研究進行了一定的研究?？梢哉f，通過兩者間通訊功能的良好的實現，能夠有效的幫助企業在對現有管理成本進行降低的同時獲得更高的經濟收益。

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