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【摘 要】随着科学技术的不断发展，在基于西门子WinCC和S7-400自动化的项目中，由西门子WinCC监控软件所制作的工业主控人机界面已经被广泛的使用。本文基于对西门子WinCC和S7-400站点之间如何在通讯系统中进行数据通讯的方法，首先介绍了WinCC及S7-400PLC的概念，然后对基于西门子WinCC和S7-400之间相应配置所需要连接的软件和硬件，以及对通讯系统中出现连接故障进行诊断的分析，最后总结了实现西门子WinCC站点和S7-400PLC之间通讯连接给企业带来的好处，展望了西门子WinCC站点和S7-400PLC之间通讯连接未来良好的发展前景。
【关键词】西门子；WINCC；S7-400；通讯系统
WINCC与 S7-400 的逐步推广与应用使得人们对WINCC与 S7-400有了更多了解，但很多人对其工作机理并不能很准确的理解，本文将对WINCC与 S7-400进行更为全面的介绍以加深人们对WINCC与 S7-400的理解，从而为WinCC和S7-400的通讯系统的连接方式的理解做好铺垫。WinCC和S7-400的通讯系统的连接时最基础的工作是要配置相关的软件及硬件，只有有了基础配置才能实现WinCC站点和S7-400PLC之间通讯，WinCC站点和S7-400PLC之间通讯主要有三种方式，第一种是TCP/IP以太网的方式；第二种是工业以太网的方式；第三种是PROFIBUS总线的方式。通过这些方式实现西门子WINCC和S7-400PLC站点之间进行的数据通讯将为企业带来方便的管理，同时也为社会的发展带来更多的经济效益。
1.WINCC与S7-400简介
1.1 WINCC简介
视窗控制中心是西门子公司的WINCC的全称，它用来再生产和过程自动化中进行图形显示和完成控制任务，任务的完成是通过集成SCADA人机界面、组态、脚本语言和OPC等先进技术来实现的。
WINCC运行于个人计算机环境，随着WINCC运用的推广我们可以总结它的特征如下：其中WINCC的一个特点是它具有非常高的可靠性，这种可靠性是由强大的功能接口，以及安全的归档与对画面快速更新功能来作为前提条件的，通过用户们在好友的界面中进行数据的组态与编程，做好数据的管理，就可以实现在界面里形成所需要通讯监视画面和操作画面、报警画面和控制程序画面，及打印报表、实时的趋势曲线和历史的趋势曲线等通讯信息。而WINCC的另外一个特点是在于WINCC具有整体开放性，它可以将各种不同的软件与程序融合在一起，同时支持VB脚本与C脚本的运用。由于运行软件与组态软件是WINCC的基本组件，有着丰富的可视窗口与项目的设置及对菜单的选项，对各种自动化的设备和控制软件的集成实行全面的开放。令具有的功能更加齐全，使用的方式显得更加灵活。
1.2 S7-400简介
西门子公司SIMATIC S7-400 可编程控制器采用模块化设计，在一块机架底板上可安装电源，CPU上有一个标准化MPI接口，它既是数据通行接口，又是编程接口。根据I/O对相关数据进行采集，同时发出控制信号的方式对S7-400进行使用。其中I/O是通过PROFIBUS现场总线与CPU单元通信进行的。在使用S7-400时必须要对硬件进行组态。在西门子PLC的产品中，SIMATIC S7-400是被设计成为过程自动化与生产时对通讯系统的解决方案。S7-400的特色主要有：强大的通讯性能和极高的处理速度，以及有杰出的CPU可用资源。
2.WINCC站和S7-400PLC的硬件连接
西门子WINCC和S7-400PLC之间主要有三种进行数据通讯的方式，一种是TCP/IP以太网，一种是工业以太网方式，另外一种是PROFIBUS总线方式。
2.1 TCP/IP以太网方式
用TCP/IP以太网方式来实现WINCC和S7-400之间数据通讯的基础是WINCC站点中所使用的CP通讯处理卡。当通讯进行连接的时候，使用工业以太网来实现，其中网络的连接方式与工业以太网方式是一样的，但是当数据通讯时所使用的TCP/IP协议是WINCC和S7-400之间数据通讯作为传输协议实现的。
2.2工业以太网方式
HARDNET和SOFENET两种方式是通过工业以太网方式来实现WINCC与S7-400PLC之间数据通讯。在WINCC计算机站中使用相应的CP通讯处理器卡的不同来划分的，其中SOFENET方式是在计算机中采用没有独立CPU的CP1612卡，所有的通讯任务均由CPU来进行处理。而在HARDNET方式是采用计算机中中具有的独立CPU的CP1613卡，这样CPU就可以免于处理通讯任务。
2.3 PROFIBUS总线方式
通过PROFIBUS的方式也就是利用CP5613通讯处理卡来实现WINCC和S7-400站点之间数据通讯系统的连接，在WINCC站点中使用的通讯处理卡连接通讯的数据。在S7-400模块端口可以在模块上配置CP443-5通讯处理器或使用CPU 的PROFIBUS接口。假设本系统的硬件电路如图1所示，它由4台7kW离心水泵，一台智能型电控柜（包括西门子变频器、PLC、交流接触器、继电器等），一套压力传感器、缺水保护器、断相相序保护装置以及供电主回路等构成。该系统的核心是S7-200（CPU224）和6SE6430。6SE6430是水泵专用变频器，扩展功能强．CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24点数字量I/0，其模拟量扩展模块具有较大的适应性和灵活性，且安装方便，满足设计需要。
图1 系统硬件图
该系统有4台7kW电动机，分别拖动4台水泵。合上空气开关后，当交流接触器1KM、3KM, 5KM、7KM主触点闭合时，水泵为工频运行；当2KM、4KM、6KM、8KM主触点闭合时，水泵为变频运行。4个热继电器1KR～4KR分别对4台电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过热损坏。
3.WINCC站和PLC 之间的软件链接
下面以工业以太网方式来说明在软件方面对连接进行配置是在建立了WINCC工作站与S7-400之间的数据通讯的硬件连接之后必不可少的一部分。
首先，在WINCC站内安装CP1613等卡的驱动程序，是为了实现以太网的链接的必要准备，我们可以通过以下方式来检验程序安装是否正确：程序设置PG/PC接口可以检查通讯处理器CP1613卡是否安装正确；WINDOWS控制面板下的设置PG/PC接口访问该程序，同时利用诊断菜单下的测试功能对网络进行测试，如果网络连接正常就会显示OK。
4.结语
随着我们对西门子Win CC站点和S7-400PLC之间通讯连接的认识的加深，西门子Win CC站点和S7-400PLC之间通讯连接的实现，将会给企业以降低管理成本的方式带来更大的收益。具体来说企业在工程中能够通过上位机监控画面到PLC程序的数据交换，为实现集中监控、控制及管理提供了可靠可行方案和技术支持。相信在未来西门子WinCC站点和S7-400PLC之间通讯连接系统的不断完善，会给社会带来更好的经济效益。
【参考文献】
［１］张晓杰,刘海昌.基于WinCC的数据采集和监控系统设计[J].工业仪表与自动化装置.2007,(04).
［２］薛建中,郑崇勋,闫相国.PROFIBUS现场总线及其应用[A].中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（下）[C].2001.
［３］陈玉俊.指针在西门子S7系列PLC信号处理中的应用[A].中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C].2011.
【关键词】西门子；WINCC；S7-400；通讯系统
WINCC与 S7-400 的逐步推广与应用使得人们对WINCC与 S7-400有了更多了解，但很多人对其工作机理并不能很准确的理解，本文将对WINCC与 S7-400进行更为全面的介绍以加深人们对WINCC与 S7-400的理解，从而为WinCC和S7-400的通讯系统的连接方式的理解做好铺垫。WinCC和S7-400的通讯系统的连接时最基础的工作是要配置相关的软件及硬件，只有有了基础配置才能实现WinCC站点和S7-400PLC之间通讯，WinCC站点和S7-400PLC之间通讯主要有三种方式，第一种是TCP/IP以太网的方式；第二种是工业以太网的方式；第三种是PROFIBUS总线的方式。通过这些方式实现西门子WINCC和S7-400PLC站点之间进行的数据通讯将为企业带来方便的管理，同时也为社会的发展带来更多的经济效益。
1.WINCC与S7-400简介
1.1 WINCC简介
视窗控制中心是西门子公司的WINCC的全称，它用来再生产和过程自动化中进行图形显示和完成控制任务，任务的完成是通过集成SCADA人机界面、组态、脚本语言和OPC等先进技术来实现的。
WINCC运行于个人计算机环境，随着WINCC运用的推广我们可以总结它的特征如下：其中WINCC的一个特点是它具有非常高的可靠性，这种可靠性是由强大的功能接口，以及安全的归档与对画面快速更新功能来作为前提条件的，通过用户们在好友的界面中进行数据的组态与编程，做好数据的管理，就可以实现在界面里形成所需要通讯监视画面和操作画面、报警画面和控制程序画面，及打印报表、实时的趋势曲线和历史的趋势曲线等通讯信息。而WINCC的另外一个特点是在于WINCC具有整体开放性，它可以将各种不同的软件与程序融合在一起，同时支持VB脚本与C脚本的运用。由于运行软件与组态软件是WINCC的基本组件，有着丰富的可视窗口与项目的设置及对菜单的选项，对各种自动化的设备和控制软件的集成实行全面的开放。令具有的功能更加齐全，使用的方式显得更加灵活。
1.2 S7-400简介
西门子公司SIMATIC S7-400 可编程控制器采用模块化设计，在一块机架底板上可安装电源，CPU上有一个标准化MPI接口，它既是数据通行接口，又是编程接口。根据I/O对相关数据进行采集，同时发出控制信号的方式对S7-400进行使用。其中I/O是通过PROFIBUS现场总线与CPU单元通信进行的。在使用S7-400时必须要对硬件进行组态。在西门子PLC的产品中，SIMATIC S7-400是被设计成为过程自动化与生产时对通讯系统的解决方案。S7-400的特色主要有：强大的通讯性能和极高的处理速度，以及有杰出的CPU可用资源。
2.WINCC站和S7-400PLC的硬件连接
西门子WINCC和S7-400PLC之间主要有三种进行数据通讯的方式，一种是TCP/IP以太网，一种是工业以太网方式，另外一种是PROFIBUS总线方式。
2.1 TCP/IP以太网方式
用TCP/IP以太网方式来实现WINCC和S7-400之间数据通讯的基础是WINCC站点中所使用的CP通讯处理卡。当通讯进行连接的时候，使用工业以太网来实现，其中网络的连接方式与工业以太网方式是一样的，但是当数据通讯时所使用的TCP/IP协议是WINCC和S7-400之间数据通讯作为传输协议实现的。
2.2工业以太网方式
HARDNET和SOFENET两种方式是通过工业以太网方式来实现WINCC与S7-400PLC之间数据通讯。在WINCC计算机站中使用相应的CP通讯处理器卡的不同来划分的，其中SOFENET方式是在计算机中采用没有独立CPU的CP1612卡，所有的通讯任务均由CPU来进行处理。而在HARDNET方式是采用计算机中中具有的独立CPU的CP1613卡，这样CPU就可以免于处理通讯任务。
2.3 PROFIBUS总线方式
通过PROFIBUS的方式也就是利用CP5613通讯处理卡来实现WINCC和S7-400站点之间数据通讯系统的连接，在WINCC站点中使用的通讯处理卡连接通讯的数据。在S7-400模块端口可以在模块上配置CP443-5通讯处理器或使用CPU 的PROFIBUS接口。假设本系统的硬件电路如图1所示，它由4台7kW离心水泵，一台智能型电控柜（包括西门子变频器、PLC、交流接触器、继电器等），一套压力传感器、缺水保护器、断相相序保护装置以及供电主回路等构成。该系统的核心是S7-200（CPU224）和6SE6430。6SE6430是水泵专用变频器，扩展功能强．CPU224集成了14点输入/10点输出，共有24点数字量I/0，其模拟量扩展模块具有较大的适应性和灵活性，且安装方便，满足设计需要。
图1 系统硬件图
该系统有4台7kW电动机，分别拖动4台水泵。合上空气开关后，当交流接触器1KM、3KM, 5KM、7KM主触点闭合时，水泵为工频运行；当2KM、4KM、6KM、8KM主触点闭合时，水泵为变频运行。4个热继电器1KR～4KR分别对4台电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过热损坏。
3.WINCC站和PLC 之间的软件链接
下面以工业以太网方式来说明在软件方面对连接进行配置是在建立了WINCC工作站与S7-400之间的数据通讯的硬件连接之后必不可少的一部分。
首先，在WINCC站内安装CP1613等卡的驱动程序，是为了实现以太网的链接的必要准备，我们可以通过以下方式来检验程序安装是否正确：程序设置PG/PC接口可以检查通讯处理器CP1613卡是否安装正确；WINDOWS控制面板下的设置PG/PC接口访问该程序，同时利用诊断菜单下的测试功能对网络进行测试，如果网络连接正常就会显示OK。
4.结语
随着我们对西门子Win CC站点和S7-400PLC之间通讯连接的认识的加深，西门子Win CC站点和S7-400PLC之间通讯连接的实现，将会给企业以降低管理成本的方式带来更大的收益。具体来说企业在工程中能够通过上位机监控画面到PLC程序的数据交换，为实现集中监控、控制及管理提供了可靠可行方案和技术支持。相信在未来西门子WinCC站点和S7-400PLC之间通讯连接系统的不断完善，会给社会带来更好的经济效益。
【参考文献】
［１］张晓杰,刘海昌.基于WinCC的数据采集和监控系统设计[J].工业仪表与自动化装置.2007,(04).
［２］薛建中,郑崇勋,闫相国.PROFIBUS现场总线及其应用[A].中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集（下）[C].2001.
［３］陈玉俊.指针在西门子S7系列PLC信号处理中的应用[A].中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C].2011.