通过工业以太网,可实现过程控制级的通信。传输速率为10~100Mbit/s,通过快速以太网,可实现关联节点之间的快速数据交换。通信传输可通过同轴电缆、双绞线或光纤来实现。以太网的优点如下:通过简单地连接就能进行快速的调试;运行期间也能对现有系统进行扩展,可用性高;采用传输速率可调的交换技术,系统性能可根据规模伸缩;可连接不同的网络应用领域,如加工应用和办公应用;通过与WAN(广域网),类似于ISDN或因特网,可实现公司范围内的连接;通过持续的兼容性开发,实现投资安全。
二、现场总线PROFIBUS
PROFIBUS用于将现场设备(例如分布式I/O或驱动装置)连接到诸如SIMATICS7等的自动化系统。PROFIBUS是一种高性能的开放式现场总线系统,响应时间快,配有开放式接口,可用于不同的协议网络。通过PROFIBUS-DP,可采用电气或光学传输连接分布式I/O,传输速率高达12Mbit/s。PROFIBUS-PA是一种本安型PROFIBUS,用于有爆炸性危险的应用场合(例如化工工业)。PROFIBUS-FMS不仅可以用于现场级的上位系统级,还可用于对实时性要求不高的单元级和/或过程控制级。提供有丰富的各种协议网络产品,可连接到PROFIBUS。其组态和编程仍使用软件STEP7,具有各种诊断能。
三、AS-i电缆连接
在现场级存在着各种不同的部件:阀门、执行器和驱动器。这些部件必须依靠自动化技术进行控制。为此,目前可采用AS-Interface分布式I/O。执行器和传感器通过一根双芯电缆与控制器连接。数据和电源也通过该电缆进行传输。AS-Interface的优点:无面板设计;防护等级高,IP65;直接从某个位置进行接线;可使用二线电缆实现更加简单和灵活的结构,无需具备专门知识;通过DP/AS接口进行PROFIBUS连接。
SIMATICHMI(人机界面)组件可用作机器和用户之间的接口。各种能、开关或过程值都可显示在操作员面板或触摸面板上。通过这种可视化,可很容易地显示错误消息或测量值。过程的光学检测能减轻了用户的操作,并能快速地知道其操作的效果。
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人机界面分为四类:
1)按钮面板(PP 7和PP 17),用于常规操作现场的创新性替代产品。
2)文本显示器(OP 3、OP 7和OP 17),用于机器中的操作和监控。
3)图形显示器(OP 25、OP 37、TP 27和TP 37),可使机器中操作和监控更加舒适。
4)基于Windows系统,例如OP 37 pro、MP370或MP 270,可用于机器中的操作。
这些装置都可使用组态工具ProTool进行组态。根据装置类型,该组态工具提供有三种不同性能的版本。这种人机界面可通过MPI或PROFIBUS-DP直接连接到自动化系统。借助于组态好的能开关,按钮或显示元件都可直接访问CPU。
、STEP 7
STEP 7是一种编程和组态软件。使用该软件,可对自动化系统SIMATICS7-300和S7-400进行编程和组态。包括采用数字量模块对CPU进行硬件配置,连接PROFIBUS、以太网组件以及其他网络组件。该编程软件符合IEC61131标准。
STEP7的特点:通用数据存储,项目结构简明;采用STL、LAD和FBD语言编程,各编程语言之间可以切换;CPU属性可调;模块地址可调;可显示模块诊断信息,读取错误消息缓存器;可显示交叉参考和参考数据。
二、顺序控制编程软件S7-GRAPH
使用工程软件S7-GRAPH,可对顺序控制系统进行组态、调试和编程,该软件符合标准IEC61131-3,通过图形化连线代替昂贵的编程。可按步和转换(步之间的转换)的顺序,对过程进行概览分析。之后,还可对步的内容进行编程。步之间的转换也可使用LAD或FBD语言进行编程。使用该软件,可对整个编程方案进行概览。该软件还提供有各种诊断能。
。三、状态控制编程软件S7-HiGRAPH
使用S7-HiGRAPH,可借助状态图进行非同步过程的图形化描述。使用该软件,可图形化描述过程状态以及可能的状态转换。可任意放置的图像元素,提高了软件使用灵活性。通过简便的集成监控和消息能,用户可以很容易地分析错误,减少停机时间。使用状态图,既可描述自动操作,也可描述手动操作。不仅适用于PLC编程人员,还适用于机器制造商(示教)及调试和维修工程师。
S7-HiGRAPH适用于自动化系统SIMATIC S7-300(建议使用CPU 315或以上)、SIMATICS7-400、SIMATIC C7(建议使用C7-626或以上)以及SIMATIC WinAC。
S7-SCL(Structured ControlLan-guage,结构化控制语言)是基于PASCAL的**语言,用于存储程序控制的编程。S7-SCL有PLCOpen BaseLevel证书。使用S7-SCL具有的优点:简单、快速的程序创建;高质量的PLC程序;更佳的可懂度;更简便的调试。用户可以为自动化任务构建省时的高性价比解决方案。该软件可用于所有自动化系统SIMATICS7-300(建议使用CPU 314或以上)、SIMATIC S7-400、SIMATIC C7以及SIMATICWinAC。
S7-SCL如图2-12所示。五、SIMATIC WinAC Basis
SIMATIC WinACBasis是一种基于PC的控制解决方案,适用于解决小型控制任务以及典型的PC任务,具有较高的性价比。SIMATIC WinACBasis具有控制能和技术能以及用于可视化、数据处理和通信的标准应用程序。软件运行环境为WindowsNT操作系统。对于苛刻和具有严格实时要求的任务,可采用SIMATIC WinAC RTX。它可直接安装在WindowsNT下,其增强的实时性能保证对控制部分具有确定性响应。
方便的SIMATIC WinAC
SIMATIC WinAC组件如下:1.Controlling组件
软PLC的操作与硬PLC(例如CPU315-2 DP)相同。使用标准工具SIMATICManager进行编程和诊断(LAD/FBD/STLEditor,Monitor/ModifyVariable)。通过优先级控制,可简便地调整软PLC的性能(从WindowsNT实时响应,到WindowsNT中的辅助应用程序)。软PLC通过密码保护来保证安全,防止影响控制。**性数据可防止系统故障。
使用SIMATICWinAC数据元素,可创建和显示B&B(操作与观测)操作员界面,并可与Soft-Container一起显示。也可使用VB实现HMI操作员界面。也可使用ProTool/Pro进行快速HMI组态。
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2.Computing组件
PLC的数据交换由PC完成。数据元素也由PC处理(SIMATIC DataControl)。使用这些数据元素,可简便地连接Windows对象(OCX组件)与软PLC(例如存储位字,输入和输出等)。
使用数据元素,也可通过普通的办公网络(以太网)与PLC进行数据交换(仅通过SIMATIC S7416-2 DPISA)。3.Windows逻辑控制器
Windows逻辑控制器(Windows LogicController,WinLC)是CPU的软件解决方案,如图2-14所示。可在安装有WinLC的PC上,显示CPU的能。WinLC程序可仿真CPU315-2 DP的整个操作,也可根据CPU 315-2DP定制。故障LED或操作类型开关的排布都和硬件CPU相对应。WinLC可处理1024点数字量输入和128点模拟量输入。可通过一个分布式I/O(如ET200M)连接外部设备。
控制性能则取决于处理器和RAM的性能以及WinLC软件的可调循环时间。WinLC的循环时间可根据具体的控制任务设置。一个WinLC循环包括读取过程映像输入表中的输入、程序执行、生成过程映像输入表(例如等待时间的执行),直到规定的小循环时间到。在剩余时间内,WindowsNT完成其他当前任务。
实时解决方案则形成了插槽式PLC。插槽式PLC是一个应用程序,相当于CPU 416-2DP中的一个能包,可实现确定性的响应,并且响应时间短,与操作系统WindowsNT无关。操作系统可在插槽式PLC运行时起动。六、SIMATIC ProTool/Pro
使用ProTool和/或ProTool/Pro,可对HMI进行组态。ProTool可将构思方案简便、快速地转换为用于可视化系统的清晰图像。其优点是可以利用Windows环境,即可使用标准图形处理程序来创建图形连接。可以将ProTool集成到SIMATICManager中,并在这里处理符号表。组态软件也可作为独立版使用。
OP 3、OP 7和OP 17型操作员面板可使用软件ProTool/Lite进行组态。图形化操作员面板OP27、OP 37、TP27和TP 37需使用软件ProTool。基于Windows的系统(如OP 37Pro)可使用ProTool/Pro进行组态。