西门子6ES7223-1PL22-0XA8品质好货

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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。

 在调试软件的主程序中调用该引入单元前，须将软件包prodave.pas 文件加到工程中。这样才能在主程序中调用w95_s7.dll 中的函数，具体程序调用实现如下：

    初始化链接

    函数load_tool 的作用在于初始化适配器，初始化参数的地址以及激活选定的界面。程序在读写PLC数据前应该用该函数初始化PC机与PLC的连接。

    此函数传送以下3 个参数：

    no： 此参数设置可激活连接的数量，连接个数可以达到16 个。此例中no=1；

    device 用户驱动设备名称如MPI 驱动器的设备名为S7ONLINE；

    plc_adr_table： 连接部分的地址列表指针。

    如果没有错误，此函数返回0 ，否则返回错误信息的相应16 进制代码。下面给出数据下载程序：

    函数db_write()的作用是从PC 机的数组变量“buffer”中给PLC 的第“dbno” 个数据块中从“dwno” 个数据字开始写“anzahl” 个数据字。如果数据块不存在将返回错误信息的代码如果要写的数据字数目的长度超过了数据块的长度，要写的数据字的长度将得到更正，同时此函数还返回
303H 的错误信息。

    需要特别注意的是：数据在缓冲区存放的顺序是从高字节到低字节。而bbbbbb Pascal 语言中,变量类型为word的变量,它的数据存放顺序是从低字节到高字节。因而,在对所读取的数据进行操作时或给PLC 数据块中写数据字时要进行相应的处理。

    结束程序之前，必须调用适配器函数unload_tool 断开PC机与PLC的连接。否则将引起PC 机死机或者系统紊乱。

    由于数据上传与数据下载的实现方法相近，限于篇幅，数据上传实现的方法本文不予介绍，请读者参考数据下载实现方法部分。

3 结束语

    运用DELPHI开发环境编写的PLC控制程序调试软件，具有界面友好、人机交互功能方便、数据库功能强大灵活的优点，具有一定的通用性和实用性。而且通过调用PRODAVE S7软件包的动态链接库实现PC 机对PLC CPU318-2DP数据的读写操作，不但数据传输数率快，而且数据传输正确率高。在对PLC控制系统的调试过程中，可以大大缩短调试周期，提高工作效率。此通信技术的实现对西门子工控产品的应用及PROFIBUS现场总线的推广应用有着广泛普遍的重要意义。

0 引言

    西门子工控产品在我国有较高的市场占有率，它的通信及网络产品有着引导世界工控技术潮流的作用，研究西门子工控产品及通信技术的实际应用问题有着广泛普遍的重要意义。本文通过对某市级烟草公司的卷烟配送分拣系统的研究,探讨了在bbbbbbs 环境下，用Delphi 开发的数据库应用软件与西门子S7-300 之间通信的实现问题。该卷烟配送分拣系统计算机部分结构如图1 所示。

图1 卷烟配送分拣系统计算机部分结构图

    该系统管理计算机接收信息中心局域网发送来的各条送货线路当天的访销信息数据，在此基础上管理计算机建立起以送货线路为单位的配方数据库将配方数据分批次连续地下传给PLC。PLC 根据下传的配方数据对系统控制使其连续分拣和收集, 同时系统工作状态及工作数据通过PROFIBUS 现场总线在两个触摸屏TP27-10 得到动态显示,后在收集工位自动得到一箱对应一个销售网点的用户配料。为了提高调试系统的效率,我们在DELPHI 和Microsoft Access数据库平台上编写了用于PLC控制程序的调试软件。

    从上看出该系统能否研制成功必须要解决的问题：是西门子S7-300 系列PLC 通讯协议不公开，管理计算机和调试计算机上第3方软件编制的程序如何实现PC 机与西门子S7-300 系列PLC信息交换？通过技术调研和实际调试我们成功实现了在VB 、DELPHI程序开发平台上开发的管理程序及调试程序与S7-300 系列PLC通信，顺利完成了系统研制任务。限于篇幅，本文以调试软件的通信实现方法来讨论第3 方应用软件与西门子S7-300 PLC的通信问题

1 调试软件设计

    根据PLC 控制程序的调试要求,该调试软件使用DELPHI 的数据库技术把事先设计的60 个配方数据写入数据库, 根据调试需要也可通过人机界面对数据库中的数据进行任意修改, 当执行“下传数据”命令时把数据库中的数据字段进行一定数据处理后通过调用PRODAVE S7软件包写入PLC中对应的DB(DATA BLOCKS)块,其中一条记录对应一个DB块,每条记录的一个字段对应该DB块中的一个字。该调试软件也可按一定顺序读PLC中各DB块中的字，并把读取的数据经过处理后写入数据库，以供调试人员检查写入数据的正确性。PC 机与PLC CPU318-2DP MPI 口之间的数据通信是通过PC/MPI 适配器硬件连接实现的。

图2 PLC控制程序调试软件结构及硬件连接图

2 数据通信

    2.1 通信软件

    实现PC机与PLC之间的数据通信是一个棘手的问题西门子公司的PRODAVE S7软件包的动态链接库（DLL ）提供了大量的基于bbbbbbs NT、 bbbbbbs95/98、 bbbbbbs3.11 或MS-DOS的函数，这样就使用户解决PLC与PC之间的数据交换和数据处理问题变为可能。

    2.2 通信函数

    在DELPHI 的bbbbbb Pascal 语言中，要访问动态链接库DLL （Dynamic bbbb Library） 中的例程有两种方式。一种是静态引入方式；另一种是动态引入方式。

    本软件使用静态引入方式，即在单元的Interface部分用External指示字列出要从DLL中引入的例程。如果要引入的例程比较多，就可以用一个专门的单元来集中声明要引入的例程。

    PLC控制程序调试软件用到的PRODAVE函数主要有：

    (1) load_tool PC 机与PLC系统初始化链接;
    (2) unload_tool 断开PC 机与PLC系统链接;
    (3) db_read 从PLC的DB 块中读数据字;
    (4) db_write 向PLC 的DB 块中写数据字

    2.3 通信程序的实现

    在该调试软件中用一个专门的单元集中声明要引入的PRODAVE S7 动态链接库的例程，然后在程序中再引用这个单元，即把引入单元“prodave”加到程序的Uses 子句该引入单元的代码如下：

1 引言

    早期安装的电梯多为继电器控制方式，其缺点是系统触点繁多、线路复杂、控制功能不易增加、能耗高、噪音大、尤其是故障率高、可靠性低。而安全性是电梯运行的首要条件，对这类控制系统的更新换代和技术改造势在必行。PLC(可编程控制器)作为新一代工业控制器，以其高可靠性和技术先进性，在电梯控制中得到了日趋广泛的应用，己成为当前电梯控制技术改造的热点之一。而近几年，随着经济的发展，楼宇自动化正发展成为一个新兴的技术产业，广泛应用于各种楼宇，电梯监视控制系统已成为楼宇设备控制系统的一部分。本文以深圳八卦岭工业区某电梯为例，介绍PLC及DDC在电梯监控系统中的应用。

2 电梯控制系统概述

    该电梯系统是一个六层六站的系统，井道内设有轿厢、安全窗、对重、安全钳、感应器、平层、楼层隔磁板、端站打板及各种动作开关，轿厢底部设有超载、满载开关，井道外每层设有楼层显示、呼梯按钮及指示、一层设基站电锁，井道顶部有机房，内设机房检修按钮、慢上、慢下开关、曳引机、导向轮和限速器，并道底部设有底坑，缓冲器、限速器绳轮；轿厢内设有厅门、轿门、门机机构、门刀机构、门锁机构、门机供电电路、安全触板、轿顶急停、检修、慢上、慢下开关及轿顶照明、轿顶接线厢，轿门和厅门上方设有楼层显示，轿门右侧设有内选按钮及指示、开关门按钮、警铃按钮、超载、满载指示。本文的重点是先将原由继电器控制的电梯控制柜进行改造，用PLC取代继电器进行电梯控制，以提高电梯的可靠性和安全性；然后将电梯的信号通过DDC采集送工作站进行电梯运行情况的监视。

3 PLC选型及输入输出连接图

    该电梯原需专职司机控制，为节省人力、物力、财力，现由PLC自动控制。电梯控制系统主电路基本采用原来的继电器主电路，不需要很多的改动，而原来继电器的控制电路部分则完全由PLC取代，注意需要将主电路的工作状态及部分信号反馈送入PLC，由PLC向主电路发出速度指令切换、起动、运行、换速、平层等控制信号。由电梯运行情况，计算出该系统共有46个输入信号，35个输出信号，根据点数够用又不浪费，投资尽量少的原则，选用日本三菱公司的FX2N-64MR可编程控制器，该控制器功能齐全、使用方便、性能可靠，有32个输入点，32个输出点，在此基础上再扩展一片FX-16MR模块(8点输入，8点输出)和一片FX-8EYR模块(8点输出)，共计48点输入，40点输出，能满足电梯点数要求。PLC控制电梯的符号说明见表1，PLC的输入连接图见图1，PLC的输出连接图见图2。

 
表1  PLC控制电梯的符号说明

图1  PLC的输入连接图

图2  PLC的输出连接图

    符号含义符号含义符号含义TSK基站电锁GZK超载开关XC下行接触器1，2，3，4，5，6NA轿内指示按钮SPG上平层感应器SFD上方向指示灯1，2，3，4，5SA厅外上呼按钮XPG下平层感应器XFD下方向指示灯2，3，4，5，6XA左外下呼按钮1，2，3，4，5，6LG层楼感应器1，2，3，4，5，6ND轿内指令指示灯GMA关门按钮MK机房检修开关1，2，3，4，5SD厅外上呼指示灯KMA开门按钮MK1轿顶检修开关2，3，4，5，6XD厅外下呼指示灯SHK上强迫换速XFK消防按钮abcdefg数码楼层指示灯XHK下强迫换速APK安全触板GZD超载指示灯NSA机房慢上按钮KC快车接触器JL警铃NXA机房慢下按钮MC慢车接触器YJ电压继电器JLA警铃按钮1KC快车辅助接触器MSJ门连锁继电器DSA轿顶慢上按钮1ZC慢一辅助接触器GMJ关门继电器DXA轿顶慢下按钮2ZC慢二辅助接触器KMJ开门继电器MZK满载开关SC上行接触器。

4 PLC梯形图设计

    电梯系统实际上是一个人机交互式的控制系统，单纯采用顺序控制或逻辑控制是不能满是要求的，而应采用随机逻辑控制方式，但梯形图较复杂，因此在梯形图设计中采用模块化设计，将系统分成几个模块，对每个模块进行调试，然后将所有的模块组合在一起，就形成了完整的系统梯形图。下面对每个模块进行讲述。

    4.1 层楼信号的产生与清除模块

    电梯位于某层，则产生某楼层的信号，输出至a-g数码楼层指示灯。

    4.2 轿内信号的登记与消号模块

    乘客通过对轿内指令按钮1NA-6NA选择欲去楼层，轿内信号被登记，并通过轿内指示灯1ND-6ND指示。当到达所选楼层时，则消号，相应的轿内指示灯熄灭。

    4.3 外呼信号的登记与消号模块

    乘客通过对厅外上呼按钮1SA-5SA或厅外下呼按钮2XA-6XA选择欲去楼层，厅外信号被登记并通过厅外指示灯1SD-5SD或2XD-6XD指示：当到达所选楼层时，则消号，相应的厅外指示灯熄灭。

    4.4 开关门模块
   
    电梯开关门存在以下几种情况：

    (1)电梯位于基站，将开关电梯钥匙插入基站电锁TSK内，旋转至开电梯位置，则电梯应自动开门。

    (2)电梯在检修状态下，由开关门按钮KMA,GMA进行开关门。

    (3)电梯停层至平层位置时，电梯应自动开门。

    (4)电梯在关门过程中若按开门按钮KMA及触及安全触板APK，则电梯重新开门。

    (5)电梯到达某层站后，若没人继续使用电梯，电梯停在该层待命，若有人在该层呼梯，电梯开门。若有人在其它层站呼梯，则先定向，到达呼梯楼层时按第(2)种情况开门。

    (6)停站时间到了，电梯自动关门。

    (7)电梯到达基站，乘客离开轿厢，将开关电梯钥匙插入基站电锁TSK旋至关门位置，电梯自动关门。

    4.5 电梯的定向模块

    在自动运行状态下电梯首先要定向，即上行或下行，电梯处于待命状态时，接受轿内信号和外呼信号，将其与电梯当前所处的位置比较，确定上行还是下行，一旦定向，轿内信号和外呼信号在不满足顺向运行要求的情况下，定向信号不消号。轿顶检修或机房检修时，由检修按钮来确定运行方向，无需定向。

    4.6 电梯起动、加速、稳定运行、制动模块

    在运行方向已确定，门已关好的情况下，电梯起动，进行两级加速，然后稳定运行，在快到达停层楼层时，进行三级减速制动再停止。

5 DDC信号采集系统

    电梯监视系统通常监视的信号有：电梯运行状态(即上行、下行，2个信号)，轿门状态(即开门、关门，2个信号)、电梯所处楼层情况(即层楼信号，6个信号)，这十个信号全为数字输入点，本系统采用Honeywell Excel 50控制器进行信号采集，该控制器有8个模拟输入(万用的)，4个数字输入，4个模拟输出，6个数字输出。电梯运行状态从PLC输出的上升、下降继电器触点中采集信号，轿门状态从PLC输出的开门、关门继电器触点中采集信号，均为干节点信号，直接接DDC 50四个数字输入，六个层楼信号在电梯到达该楼层时有一负电压，而电梯不在该楼层时为0电压。这六个层楼信号输入到DDC 50的万用模拟输入端，外加一电压，使输入电压满足DDC 50模拟输入信号的要求，如图3示。下位DDC采用Honeywell Care软件进行编程，上位采用Honeywell EBI进行监视。

 
图3  电梯与DDC连接图

6 结束语

    电梯采用PLC进行自动控制，为将信号采集到工作站进行电梯监视，在下位通过DDC进行监视信号的采集，上位工作站采用楼宇自动化企业网EBI进行数据采集，画面设计等。该电梯监控系统现已投入使用一年多，运行情况良好，能够满足各项技术要求，在实际中取得了良好的效果。