西門子S7-1200PLC與McgsPro模擬器仿真實踐探究

程 闊

西門子S7-1200PLC與McgsPro模擬器仿真實踐探究

程 闊

（阜陽職業技術學院 信息與智能制造學院，安徽 阜陽 236031）

基于西門子公司的博途V17編程軟件和McgsPro組態軟件組合，進行在線聯合仿真。西門子TIA軟件作為下位機，McgsPro模擬器作為上位機，NetToPLCsim作為橋梁，可以實現西門子 PLC與McgsPro模擬的通信連接，能夠幫助相關專業學生和工控愛好者有效解決無硬件學習工業控制系統的問題。

西門子S7-1200PLC；McgsPro；聯合仿真

近幾年受新冠肺炎疫情及國內外形勢影響，西門子PLC產品供貨周期變長，而且價格偏高，許多相關專業學生和工控愛好者想利用其訓練工程實踐能力，卻無法及時獲得。基于此，本研究利用博途V17軟件實現西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統聯合仿真，希望能對相關專業學生和工控愛好者在無硬件條件下學習工業控制系統有所幫助。

1 博途V17軟件與McgsPro組態環境的通信

1.1 NetToPLCsim與McgsPro通信原理

博途軟件是西門子公司推出的工業控制系統軟件，可以運用PLC編程通過內部總線實現程序仿真，然而要想使其與其它品牌的組態軟件通信，還要借助一種網絡連接PLC軟件NetToPLCsim。NetToPLCsim最核心的作用是可以使博途仿真S7-PLCSIM V17與外圍的INTERNET進行數據交換。NetToPLCsim可以利用博途PLCSIM與仿真中的PLC進行通信，完成數據交換，支持的可編程控制器有S7-1200、S7-1500等系列。

NetToPLCsim使用S7-PLCSIM的S7ProSimCOM接口讀取/寫入數據。后臺線程等待端口102上的連接，并處理S7通信（TCP上的ISO），原理如圖1所示。

圖1 NetToPlcsim通信原理

McgsPro是一款針對昆侖通態LUNIX系統觸摸屏的組態軟件工具。它包括McgsPro組態軟件和McgsPro模擬器，是一套組態設計與仿真完整的工具軟件，可在計算機上仿真運行。使用者可根據需要設置其中內容數據，進行相關功能測試。McgsPro軟件通過485總線可以連接的智能模塊比較多，適用于功能性不強的中小型自動化項目。

1.2 博途軟件與McgsPro組態環境軟件的數據通信

McgsPro模擬器能夠完成組態界面的仿真以及與外部設備通信數據的傳輸。相關專業學生和工控愛好者可以利用博途軟件自帶仿真S7-PLCSIM實現國產組態軟件與西門子PLC之間的數據通信。具體步驟如下：

1.2.1運用TIA Portal V17實施PLC項目工程

TIA軟件是一款專業性極強的西門子PLC編程軟件，其集設計、編程、組態、仿真為一身，功能相當強大。啟動TIA Portal V17軟件創建新項目，進行PLC工程項目硬件組態，通過程序塊編寫用戶程序，實現PLC軟硬件設計。本例運用1200PLC系列1214C DC/DC/Rly型號，實現電動機變頻調速系統設計，主要功能有啟動、停止、加頻、減頻、正轉、反轉。應用博途V17進行硬件組態，設置項目IP地址應與本地計算機IP地址處于同一網段，編寫變頻調速程序并進行編譯，啟動在線仿真。

1.2.2利用NetToPLCsim 連接S7-PLCSIM V17

運用NetToPLCsim軟件獲取102端口占有權和使用權，用戶以管理員身份運行該軟件。啟動博途S7-PLCSIM V17軟件進行仿真。利用NetToPLCsim軟件添加工程名稱PLC#001，設置相關IP地址——分別是本地計算機IP地址、PLC的IP地址。本例中本地計算機IP地址設為192.168.2.2，博途硬件1200PLC的IP地址為192.168.2.10，然后單擊“Start server”進行端口連接，如果狀態欄出現“Port 102 OK”則表明以太網通信成功。

1.2.3使用McgsPro軟件連接博途軟件

利用上述NetToPLCsim軟件設置，實現博途仿真與外部以太網通信后，在McgsPro組態軟件中選擇設備窗口，在設備管理中選擇通用TCP/IP父設備并添加，然后選擇Simemens_S71200作為子設備。雙擊通用TCP/IP父設備0，即可打開如圖2所示界面，更改本地IP地址192.168.2.19（與計算機IP地址于同一網段即可），遠程IP地址（即為本地計算機IP地址），遠程端口號確保是102（與NetToPLCsim獲取的102端口一致），其他默認選項即可。

1.2.4利用McgsPro軟件編寫工程組態

新建變頻控制系統仿真項目，運用TIA軟件PLC程序設置所使用的電動機變頻調速項目中的數據變量，在組態軟件中設置相關監測與控制變量，然后進行動畫組態、實時數據關聯，在設備編輯窗口完成數據連接（通道名稱與博途軟件程序設計使用的變量名稱一致）。這樣利用S7-1200PLC與McgsPro組態電動機變頻調速系統聯合仿真基本構建完成。按照上述操作，能夠通過計算機仿真，在不使用PLC硬件的情況下，將組態工程與PLC功能連接起來，實現上位機與下位機的仿真通信功能。

圖2 McgsPro TCP/IP 設置

2 系統仿真驗證

運用TIA軟件編寫電動機變頻控制程序，使用McgsPro軟件新建變頻控制工程，制作監控畫面，在組態軟件中啟動工程下載，運行方式選擇模擬，點擊工程下載，打開仿真畫面后，按下啟動按鈕，監控畫面的電動機啟動，工作指示燈轉為綠色，輸入工作頻率，點擊正轉，正轉指示燈點亮，系統開始工作。此刻，利用博途軟件在線監控，可以看到相應的西門子PLC的關聯數據隨之改變，Q0．1（開始）由0變為1，MW20頻率為45HZ。此時，可以判斷，利用博途軟件實現西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統聯合仿真可以滿足工程仿真論證的需要。

3 結語

本研究表明，利用博途V17軟件實現西門子S7-1200PLC與McgsPro軟件系統聯合仿真是可行的。在此系統中，西門子TIA軟件作為下位機，McgsPro模擬器作為上位機，NetToPLCsim作為橋梁，可以實現西門子PLC與McgsPro模擬軟件的數據傳輸，能夠幫助相關專業學生和工控愛好者有效解決無硬件學習工業控制系統的問題。

[1]魏紅星.西門子 PLC 與組態王的聯合仿真方法研究[J].工業控制計算機,2021,34(9):70.

[2]廖常初.S7-1200 PLC應用教程[M].北京:機械工業出版社,2018.

[3]程闊.自動線安裝與調試[M].合肥:中國科技大學出版社,2015.

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1672-4437（2022）04-0071-02

2022-05-09

程闊（1978―），男，安徽潁上人，阜陽職業技術學院副教授，碩士，主要研究方向：電氣工程及其自動化。