西门子6ES7223-1PH22-0XA8现货库存
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针对控制系统中上位机与S7—200系列PLC通信的实际问题．总结了几种监控计算机与S7—200系列PLC的通信方法这几种方法在不同的控制系统中能较好解决监控计算机与S7—200系列PLC通信问题。
1 引言
西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率，S7—200系列PLC是西门子SIMATIC PLC家族中的成员之一，在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7—200系列PLC体积小,软硬件功能强大，系统配置方便，由它组成的系统可以与强大的Profibus现场总线相连接。它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。但是在实际工程应用中遇到了监控计算机与S7—200系列PLC通信问题。由于西门子公司S7—200系列PLC比监控组态软件WinCC推出晚，因此WinCC中没有集成S7—200系列PLC的通信驱动程序；S7—200系列PLC的通信协议也不公开．应用第三方软件编制监控程序也有问题。这些问题给S7—200系列PLC的应用带来了一定的限制，为了解决这个实际工程问题，作者做了一些研究，本文就S7—200系列PLC与监控计算机通信问题研究结果展开讨论。
2 S7—200系列PLC监控的主要方法
在大多数控制系统中，仅仅是实现控制是不够的，在许多情况下也需要组态监控界面对系统进行监控。通过监控可以增加人机交互的能力，使操作人员实时地监控系统工作情况并使系统操作变得方便。
对S7—200系列PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法：组态软件监控、第三方软件编制的监控软件监控、触摸屏监控。
用组态软件WinCC实现监控，功能强大，灵活性好，可靠性高。但软件价格高，并需要解决WinCC与S7—200系列PLC的通信问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。
用第三方软件编制的监控软件实现监控，灵活性好，系统投资低，能适用于各种系统。但开发系统工作量大、可靠性难保证，对技术人员的经验和技术水平的要求高，还必须购买通信协议软件。在系统资金投资有限，技术人员水平较高的情况下可以采用此方法。
触摸屏进行监控，可靠性高，监控实现容易，触摸屏与PLC之间的通信问题生产厂商已处理好．用户不用考虑通信问题，可以大大缩短工程周期。但灵活性一般，功能有限，不能满足复杂控制系统的监控要求．而且价格高。在系统可靠性要求高、工期短的情况下可以采用此方法。
3 WinCC组态软件与S7—200系列PLC的通信
SIMATIC WinCC采用了新的32位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器，多用户系统。WinCC均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口．WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7—200系列PLC的通信．可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行。
1、WinCC与S7—200系列PLC通过Proilbus 协议进行通信的实现
(1)软硬件要求：
*PC机,bbbbbbs 98操作系统：
*S7—200系列PLC；
*CP5412板卡或者其他同类板卡，例如：CP5611，CP5613；
*EM277 Profibus DP模块：
*Profibus电缆及接头；
*安装CP5412板卡的驱动；
*安装WinCC 4. 0或以上版本：
*安装COM Profibus软件。
硬件连接如图1。
监控计算机：DP主站，地址为1
图1 WinCC与S7—200系列PLC通信实现硬件连接
(2)组态
打开SIMATIC NET\COM Pmfibus，新加一个组态，主站为SOFTNET—DP,从站是EM277 Profihus—DP。主站的地址选择从1到126。从站的地址选择从3到99，与EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在Configure选项中，选择8bytes in／8bytes out(可根据实际需要选定)。在bbbbbeterize中可以选择偏移地址．地址对应于S7—200系列PLC的数据区(即V区)，默认为0，即从VBO开始。组态完成后，导出(Export)NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。
(3)设置PG／PC interface。
在AccessPoint of the Application中选择CP-L2_1，在Interface bbbbbeter Assignment选择CP5412A2(Profibus)。在属性里的激活DP协议，并在DP-Database参数中输入*jdb文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。
(4)WinCC的设置。
在WinCC变量管理器中添加一个新的驱动程序，新的驱动程序选择PROFIBUS DPCHN。选择CP5412(A2)Board 1．在Syatem bbbbbeters设定参数。CP5412(A2)board参数为1．表示板卡的编号；Config参数为组态时生成的*．1xt文件的完全路径；Watchdog time参数为0。新建一个连接．从站地址与EM277的地址一致。
(5)建立变量。
WinCC中的变量类型有In和Out。In和Out是相对于主站来说的．即In表示WinCC从S7—200系列PLC读入数据，Out表示WinCC向s7—200系列PLC写出数据。In和Out与数据存储区V区划应。在该例中，Out与PLC中数据存储区的VB0～VB7对应,1n与PLC中的存储区的VB8～VBl5对应。
(6)优缺点。
优点：该方法数据传输速度快、易扩展、实时性好。缺点：传送数据区域有限(大“字节)，在PLC中也必须进行相应的处理．且硬件成本高．需要的CP5412、EM277 Profibus—DP、Profibu9总线等硬件．还需要Com Pmfibus软件。应用场合：适用于在要求高速数据通信和实时性要求高的系统。
2、WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协泌进行通信实现。
PPI协议是西门子S7—200系列PLC常用通信协议，但WinCC中没有集成该协议，即WinCC不能直接监控S7—200系列PLC组成的控制系统。S7—200 OPC Server是西门子公司推出的专为解决上位机监控S7—200系列PLC控制系统的接口软件。因此．WinCC可以通过该软件与S7—200系列PLC很方便的建立通信。
(1)软硬件要求：
*PC机，bbbbbbs 98操作系统；
*S7—200系列PLC。
*PC／PPI电缆。
*安装S7—200 OPC Server软件。
*安装WinCC 4．0软件。
(2)连接：
在控制面板中设定PG／PC接口参数。在Access Point of the Application中选择Computing，Interface参数选择PC／PPI Cable。
在WinCC变量管理器中添加个新的驱动程序。新的驱动程序选择OPC CHN，在OPC GROUP中新建一个连接，打开属性，选择OPC Group Setting，OPC服务器名称为OPCServerMicroComputing。然后在新添加的连接中新建变量．变量的Item Name与s7—200系列PLC中用于监控的变量名对应：例如：Item Name为M00。
(3)优缺点
优点：该方法连接简单、硬件投资少、可以读写S7—200系列PLC中所有存储区域。缺点：通信速度比较慢、需要OPC软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。
另外，也可以通过其他公司的OPC软件进行通信．例如用开普的KEPServerEx作为OPC服务器．用WinCC作为OPC客户端来读写S7—200系列PLC内部数据区。实现与上述第二种系列PLC中存储地址对应。
在复杂系统中，如果系统中同时有S7—200系列PLC和B7-300系列PLC存在。S7—200系列PLC一般作为S7—300系列PLC的从站挂到Profibus总线上，WinCC通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。
4 第三方软件与PLC的连接
有些系统具有特殊性，没有现成的通用软件用于进行数据处理和系统监控，这就需要用户用第三方软件开发平台开发满足系统要求的监控软件。这样做既可以满足系统要求．又可以节约系统投资。但对软件开发人员的经验和技术要求较高。
第三方软件开发平台开发的监控软件与S7—200系列PLC通信使用PPI协议的接口软件有：Prodave、MicroComputing、OPC。
第三方软件开发平台开发的瞌控软件与S7—200系列PLC通过自由口进行通信．协议自定的话．开发的监控软件可以调用MSComm控件实现两者的通信。
1、用Prodave软件包实现通信连接
Prodave是西门子公司推出的专门用于西门子PLC产品(S7—200、300、400系列PLC)与PC／PG进行数据交换处理的软件包。Prodave在*DLL或*LIB文件中集成了数据交换的函数。在自行开发的监控软件中可以方便地调用该软件中的备种函数。
(1)load_tool PC机与PLC系统初始化链接：
(2)urdoad_tool断开PC机与PLC系统链接：
(3)以及读写PLC内部存储区的函数。
监控软件通过读写函数可以方便监控PLC控制系统。
2、用MicroComputing软件实现通信连接
安装Microcomputing后，在VB或Delphi中可以宜接插入控件。可插入的控件主要有：Data controls、Edit controls、Button controls、Label control、Slider control。
图2 用OPC或Micro computing 获取PLC数据的结构图
Data controls的主要功能是把以上剩余的四个控件与S7—200系列PLC相连接、设置事件触发条件以及设定S7—200系列PLC地址等。而Edit controls、Button controls、Label controls、Slider control可以与S7—200系列PLC存储资源直接对应。第三方软件可以直接调用上列控件对PLC进行监控。也可以通过函数对S7—200系列PLC进行读写操作。
3、用OPC Server软件实现通信连接
安装S7—200 OPC Server软件后，在操作系统中将增加一个OPC服务器，服务器的名字是“OPCServer．Computing”。VB或Delphi中可编写OPC客户端程序与OPC服务器通信。
以下给出在VB开发环境下编写OPC客户端程序的过程：
首先在VB开发环境中的Project\References中添加OPC Au—tomation 20．然后编写连接OPC Server、添加组、添加条目、读写数据的程序。
使用到的函数如下：
connect函数：与OPC Server建立连接；
OPCGroups．Add函数：添加组：
OPCITems Additems函数：添加条目：
SyncRead函数：同步读；
SyncWrite函数：同步写。
OPC服务器名为“OPCServer．Computing”，条目名称与S7—200系列PLC中用于监控的变量名对应。
第三方软件通过OPC或MicroComputing获取S7—200系列PLC数据的结构图如图2所示。
4、用自由口实现通信连接
在VB或Delphi下插入MSComm控件，按照自定协议通过串口来收发数据，并对数据进行处理并实现监控。
在PLC中也必须编写通信程序，流程如图3所示。
图3 自由口通信流程图
5、优缺点总结：
用Prodave，实现简单，灵活性较好，可以直接调用Prodave的函数对S7—200系列PLC内部存储区进行读写，并能满足大规模数据的传输，调试简单．很适合在工程中应用。但需要购买软件，编程较复杂。
用MicroCompudng，使用方便，编程以控件实现，编写简单。但灵活性差，并需要购买软件和授权。
用OPC实现通信，编程灵活也较简单，调试简单，由于OPC协议是通用协议。得到了许多公司支持，通用性好。但需要购买软件及授权。
用自由口通信实现，通信协议自己制定．灵活性好，扩展了使用范围．不需购买专门软件。但编程复杂。PLC中要编写复杂的程序．使用了大量PLC的资源。VB或Delphi中用MSComm控件对串口进行读写，程序复杂，实时性较差。
5 结束语
以上面给出了6种监控计算机与S7-200系列PLC通信实现方法,它们各有优缺点．适用于不同情况下的监控控制系统。研究证明,以上6种方法对不同要求的系统能较好的实现监控计算机与S7-200系列PLC通信．对工程实践有较高的参考价值。
1 引 言
自1969年世界上台可编程逻辑控制器（plc）诞生以来，随着计算机技术、微电子技术的不断发展，plc技术得到了迅猛地发展，plc在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。的plc不仅能够进行逻辑控制，而且在位置控制、过程控制、数据处理、通信联网等方面发挥重要的作用。plc已成为现代工业生产自动化的三大技术支柱（plc、机器人、cad/cam）之一。
自上世纪七十年代以来，我国就开始了plc的研究与应用，1974我国首先仿制了美国生产的第二代plc。1977年我国又采用了美国motorola公司的一位机mc14500集成芯片，研制成功了我国台具有实用价值的plc，不仅有了批量产品，而且开始应用于工业生产控制。在以后的几年里，我国积极引进国外的plc生产线，建立一些合资企业，并开发自己的产品，如天津自动化仪表厂、辽宁无线电二厂等。引进初期的plc主要用于冶金、电力、自动化生产线等较大的设备和系统，后来随着plc价格的不断降低，plc技术开始应用到越来越多的中小设备上。上世纪八十年代以来，世界范围内的plc年增长率保持为20%～30%，近年来，plc在中国等发展中国家的增长十分迅速,在自动化领域发挥越来越重要的作用。
表1 国际市场上plc、dcs与ipc的销售情况对比
2 国际plc市场
目前，世界上有plc厂商200多家，各种型号产品几千种。plc产品按地域上分成三个流派，分别是美国产品、欧洲产品、日本产品。美国：a-b（allen-bradly）、ge（general electric）；欧洲：德国的西门子（siemens）、法国的te（bbbemecanique）；日本：三菱电机（mitsubishi electric）、 欧姆龙（omron）。此外，上还有韩国、台湾地区等plc产品。
从plc问世至今，一直表现出强大的生命力和高速增长态势，在工业控制领域，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，plc与dcs（分布式控制系统）和ipc（工业pc）形成了三足鼎立之势（见表1）。现代的plc在功能、网络化、标准化、化及开放性上得到了大大的增强。另外，ipc加软件能实现plc的主要功能，在一些场合能代替plc进行控制，即实现软plc的功能。
2003年全球plc市场销售额超过了60亿美元。今后5年年平均增长率有望达到4.6％，2008年市场规模将超过75亿美元。美国调查公司arc对中国的plc市场进行调查并发表上述预测，2004年plc的销售市场规模见表2。
表2 2004年plc市场增长情况
3 中国plc市场
我国工业企业的自动化程度普遍较低，如机械行业80%以上的设备仍采用传统的继电器和接触器控制。加入wto后，中国正日益成为世界新的制造业基地，制造业的控制主要以逻辑控制为主，大量传统产业的自动化改造也为plc的应用提供广阔的发展空间。arc咨询集团近期发布的《中国可编程序控制器（plc）展望》报告指出：中国制造业增长迅速，某些行业的增长率甚至达到20%。在未来五年内，中国plc市场的综合年增长率预计将达到14.1%。2003年这一市场为3.7亿美元，预计2008年这一市场还将翻一翻。
由于种种原因，国产品牌的plc在国内plc市场份额所占比例很小，一直没有形成产业化规模，中国目前市场上95%以上的plc产品来自国外公司。目前中国plc市场主要厂商为siemens、mitsubishi、omron、rockwell、schneider、ge-fanuc等国际大公司，欧美公司在大、中型plc领域占有优势，日本公司在小型plc领域占据十分重要的位置，韩国和中国台湾的公司在小型plc领域也有一定市场份额。
2003年10月，国内媒体开始关于中国plc市场的研究，依据得到的样本分析，初步得出正在使用的众多plc的品牌中，西门子、三菱及omron占据的优势，60％左右的用户使用了这些品牌的plc产品，而rockwell/ab、ge－fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。造成这种分布情况的原因大致可以分为以下几个方面：
3.1 产品覆盖范围
排在前的三个品牌有非常丰富的产品系列，用户很容易得到恰当的产品；其他品牌如富士，lg等则以小型和微型产品为主，ge和schneider以中大型产品为主。产品价格范围也是一个重要的原因，虽然a－b拥有出色的技术和全面的产品系列，但是高价格的形象却使部分用户却步。
3.2 在中国市场上的历史
西门子、三菱及omron都是在中国市场上传统的供应商，在很多领域占地了先机，相对应的是ge、schneider和lg这些后来者虽然市场快速增长，但是距离先行者仍有一定的差距。
3.3 行业分布
某些品牌会侧重于一些行业，如schneider更加注重电力行业，rockwell在冶金行业表现出众。
2004年度plc市场研究报告表明：作为目前国内控制市场上的主流控制器，plc市场的国内参与者在高达31亿的plc市场总需求中，国产plc占有量不到整个市场份额1％，中国大陆plc厂商的市场份额几乎可以忽略。在按照i/o数量划分的市场总量中，小型plc（256点以下）的市场巨大，国产plc的市场贡献就在小型plc的市场中。巨大的市场需求为发展plc业务提供了难得的历史机遇，国内有实力的自动化公司应充分利用在市场、技术、行业影响和品牌等方面的积累，大力拓展plc业务。目前，国内plc生产厂家有30余家，但目前上市的众多plc产品中，还没有形成规模化的生产和产品。
从技术角度来看，国内外的小型plc差距正在缩小。如无锡信捷、兰州全志等公司生产的微型plc已经比较成熟，有些国产plc（如和利时公司、凯迪恩公司）已经拥有符合iec标准的编程软件、支持了现场总线技术等。面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内厂商多数只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正批量生产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时，国产plc的低价优势也正在受到新的挑战。但可喜的是，和利时、凯迪恩、德维森等一批国产品牌渐渐找准了自己的位置。克服资金、研发压力，顶住用户对产品不信任的压力，凭借对国内厂商的了解和对市场的把握，国产品牌在近几年内获得了一定的成长。
4 问题与对策
4.1 国产plc发展中所面临的问题
尽管国产plc在中国plc市场所占份额很小，但只要国内有实力的plc厂商下定决心，仔细分析自身的优势和劣势，充分利用各种有利资源，踏踏实实、有针对性地做好各项工作，就一定能够在plc领域有所作为。但我们还应该清醒地看到：国内企业和国外品牌的重大差距还是不可忽略。目前我国国产plc的发展主要面临着三大问题。
首先是技术，在国际上plc迅速发展的形势下，我国多数plc厂家还没有拥有自主知识产权，能够参与国际竞争的plc产品，其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重，但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节，plc核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提，如何在技术上进一步增强自己的实力，将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。
其次是竞争，由于国内plc市场大部分由外国的产品所占领，大、中型plc产品中，几乎全部由国外几大公司垄断，随着我国使用plc市场的不断扩大，国外几大公司几乎每年都会针对市场推出新的产品，一旦用户使用了新的产品后，他们就会逐渐的提高产品市场价格，如果我国没有自己的自主知识产权的产品，在经济竞争中就只能处于被动的地位。所以国内plc厂家一定要有自己自主研发的产品，只有这样才能在市场竞争中立于不败之地。令人感到高兴的是：2006年11月1日，在亚洲国际工厂自动化和过程自动化技术与设备展览会上，北京和利时系统工程有限公司推出了国内具有独立知识产权的lk大型plc。
后是市场销售，国内plc的产品宣传、市场开拓，以及建立完善的售后服务体系方面应继续加大力度。国内plc厂家如和利时，凯迪恩等厂商在这方面工作做了大量的工作，也取得了很好的效果。
4.2 振兴国产plc发展对策
针对上述所面临问题，笔者认为我国plc的发展应该采取如下对策：
(1)对如此巨大的市场，我国应该集中资金和技术力量，尽快研制生产出具有自主知识产权的plc系列产品，plc技术正在由封闭走向开放，大量采用it技术，硬件通用化、软件标准化，使得plc的设计和生产不再存在技术壁垒。加之近年来芯片技术的迅速发展，推出具有国际竞争力的plc产品已成为可能。国内plc厂家应联合起来组成集团公司，成立专门的研发机构，共同开发各种机电产品，如：变频器、伺服系统、人机界面等，大力提高产品可靠性、兼容性，建立完善的销售网络和服务体系，敢于在国际舞台上与跨国企业进行竞争，只有这样国产plc产品才能在中国的自动化产业市场立足。
(2)继续发挥国内plc应用技术的优势，扩大应用领域。将plc应用在国民经济的各个领域同时，还要凭借技术和劳动力优势，逐渐融入国际plc的应用市场，积极参与国际竞争，使我国应用技术优势形成真正的增值服务，带动相关成套设备和软件产业的发展。iec61131-3已经为plc产品建立了世界公认的软件模型，直接采用iec61131-3标准是国内企业保持与国际先进水平同步的捷径。iec标准充分考虑了plc在应用于各种不同行业时对内部资源的要求，软件模型预留了充足的资源，因此我们的plc产品开发要符合iec61131-3。
(3)在扩大plc应用范围的同时，在软件集成上下功夫。针对不同的工业生产过程，形成具有自身特色的系统集成软件、人机界面软件和应用软件。
(4)在发展小型plc产品方面，必须在集成性、功能性、适用性、经济性等方面选择一个合适的平衡点，设计出满足用户不同要求的产品。小型plc产品仍将是市场主流，小型plc是有可能首先实现国产化的，根据当前中国经济发展的特点，小型plc国产化是大势所趋。立足于，国内plc厂商可以根据用户的特殊需求快速地为用户专门定制个性化产品。而跨国公司的中国用户很难将这种特殊需求迅速反馈到国外的plc生产厂家促成产品的迅速改进。
(5)加大宣传力度，取得国民信任。国产plc的发展离不开用户的支持，国内plc厂商应该利用各种媒体宣传plc产品，开展相关的plc技术研讨会，产品展示会等，加强与用户的沟通，消除用户的偏见，并且根据用户的反馈意见，对产品的性能进行不断地完善。同时国内plc厂商应注意加强与高校的合作办学，免费提供相关的技术培训，进行国产plc技术普及。
(6)政府应该加大扶持力度，对国产plc的发展给予引导，从政策、资金、技术、税收等方面予以支持，政府要对我国现有的几十家国产plc厂商进行整合，组建中国自动化集团公司，选出几个有代表性的国产plc品牌进行大力发展，充分利用现有资源进行技术开发，积极参与国际化竞争，只有这样，才能摆脱目前国产plc市场尴尬局面。
5 结束语
采取上述策略后，我国一定能够在plc的应用上率先实现突破，融入全球一体化经济之中，形成具有自主知识产权的软件产业，进而研制、开发、生产出具有自主知识产权，能够参与国际竞争的plc产品。同时国内plc厂商也要正视与国际大公司的差距，虚心向国际大公司学习先进技术和营销理念，努力缩小差距，迎头赶上国际先进水平。我们坚信，通过我们不断努力，国产plc一定会有的明天。
