西门子PLC400与WinCC6.0的联动应用

西门子PLC400与WinCC6.0的联动应用

耿文昊于鹏

(天津钢管集团股份有限公司天津市300301)

【摘要】本文首先介绍了S7-400PLC与Win6.0的基本功能，并对WinCC的编辑器进行详细的讲解，介绍了PLC400与WinCC6.0的联动应用。

【关键词】PLC400WinCC6.0联动应用

前言

随着自动化控制技术的发展，计算机已经成为了自动化控制系统中的重要组成部分。西门子公司的PLC400网络可以与WinCC工控组态软件连接起来，构建一个以计算机为视窗的自动化控制系统。

一、WinCC6.0简介

WinCC是西门子公司开发的视窗控制中心，其融合了人机界面、搅拌语言等多种先进技术，可以显示和完成自动化生产过程中的控制任务。WinCC拥有全面开放性，能够与许多自动化设备和控制软件融合，而且拥有比较丰富的菜单和可视窗口，并运行于个人计算机环境，功能齐全，操作起来简单。而且它的功能借口很强大，且能够及时更新画面，并拥有安全归档功能，运行安全稳定，整体的可靠性很高。其界面很容易掌握，用户可以利用界面进行数据管理、编程以及组态等，进而开发出自动化生产所需要的监控画面、操作画面和报警画面，并自动运算绘制各种曲线和打印所需要的表格。相比其它公司开发的视窗控制中心，WinCC的整体开放性非常高，能够支持VB脚本以及C脚本，更加容易与用户的程序组合到一起，WinCC主要由运行软件和组态软件构成，组态软件是WinCC项目管理器的核心,其管理着整个工程项目的数据组态。WinCC的项目管理器主要包括变量管理器、编辑器和数据类型以及计算机。

二、PLC400简介

PLC400是西门子公司的可编程控制器，其使用了模块化的设计,包括CPU、电源以及通信处理器等模块都安装在一块机架底板上。在CPU模块上有一个标准化MPI接口,其使用了S7协议，是数学通行和编程的接口，这个接口使得PLC之间可以进行通信，并组成拥有多个MPI接口网络。PLC400使用I/O采集相关数据并发出控制信号,而I/O与CPU单元之间，通过PROFIBUS现场总线通信。在使用PLC400时，必须进行硬件组态。计算机是作PLC的编程装置,在打开PLC400编程软件包STEP7后,开始对PLC400的机架号以及CPU和分布式I/O等多个模块进行组态。其中,I/O模块的地址通常要根据模块旁的拨盘开关来进行设定。而在CP443-1的组态中，需要设置工业以太网地址,切最后要将组态程序表下载到PLC中。使用STEP7软件,能够在一个项目下生成S7程序。PLC400用S7程序监视并控制机器。在S7程序中可以使用地址来为I/O模板寻址。而在西门子的软件包STEP7中,可以使用电气图和梯形图以及语句表来进行编程[1]。

三、PLC400和WinCC6.0的联动应用

WinCC在目前所有组态软件中功能比较强大的一种，下位机选用的是S7-400PLC及其编程工具STEP7，与WinCC同为德国SIEMENS公司的产品，WinCC本身提供S7-400PLC的驱动软件，因此使PLC与上位计算机的联接可以变得非常容易.在WinCC6.0中,C脚本通常被用来生成一些对象的动作。打印日常报表和完成指定画面的计算等后台任务，都会在运行系统中,被当作动作来完成。而使用全局脚编辑器可以创建C脚本，用户将使用C语言来编写控制函数,然后在整个工程中调用，在这个过程中，还要将模糊控制算法嵌入到WinCCV6.0中。控制信息通过WinCC全局脚本编辑器编制的用户控制算法,经过工业以太网递给下位机,进而控制工业过程。PLC400和WinCC的联动应用广泛存在于自动化生产控制系统中。下面将通过例子来进行讲解。

我厂是生产主业是石油钢管，石油钢管在石油工业中占重要地位，石油钢管的安全可靠、使用寿命和经济性对石油工业关系及其重大。而石油钢管的连接主要体现在螺纹连接上。所以接箍拧接机是石油钢管生产中重要环节，对保证石油钢管的质量和生命有重要意义。

我厂在2007年从洛阳锐腾机械设备有限公司引进的拧接机，由PLC400以及安装WinCCV6.0的上位机组成，PLC使用414-2DP型号的CPU，其主要承担接箍与管体的拧接任务，并承担着对扭矩图形以及生产报表生成任务。其以太网模板采用了CP443-1，主要承担着PLC与上位机以及其它数据交换任务。控制系统的软件，主要包括PLC上的控制软件和人机界面。PLC控制软件由西门子STEP7-V5.4实现，而画面采用西门子WinCC-V6.0画面设计软件，两者一起组成了高度自动化的控制系统。拧接机分为接箍预拧机、接箍拧接机与传输台架，其功能是将接箍以一定的参数预拧入管体丝扣端，接着管子移送至拧接机完成最终拧紧。

接箍预拧机部分：包括接箍上料，丝扣润滑，接箍预拧，由于接箍大小不一丝扣润滑的长短以及接箍预拧的开始位置。我们通过在WinCC上设定数值，通过变量将该数值与STEP7链接再通过电阻尺的位置与数值比较形成对丝扣润滑的长短以及预拧开始位置的控制。

接箍拧接机部分：PLC控制会对拧接过程中的诸多相关元件进行控制，并采集工艺过程数据，并数据进行处理。主拧电机采用上海南洋160KW电机并采用ABBACS800变频器。电机自带着编码器，信号会通过数据采集卡进入PLC的，以这样的方式来计算主拧大盘的实际圈数位置，达到要求扭矩的时候切断运行。整个自动化控制系统可以自动完成现场的数据采集、输出控制和数据处理以及及报警等功能，运行稳定而且自动化程度非常高。

传输台架部分：传输台架使用PLC直接控制包括了从上料到预拧到主拧再到完成的一系列的动作运行。

在这个系统中，工艺和过程控制由PLC控制软件来完成，其是整个控制系统软件的关键。在西门子STEP7-V5.4的基础上开发平台，将相对独立的功能编写成功能块，如此一来，在主程序调用时，就简化了程序的组织，且维护起来更容易。而人机界面以西门子WinCCV6.0，为基础来开发，在软件组态编程时，尽量把联系紧密和功能相同的工艺流程放在相同的画面里。

根据生产工艺及控制要求，一共设计了6个画面，分别是拧接数据画面、时间及计数画面、扭矩曲线画面、报表输出画面、起始状态画面以及报警画面。其中拧接数据画面由主画面和子画面组成，主画面显示预拧、润滑、主拧数据概貌，而子画面这包括预拧数据输入、润滑数据输入、主拧数据输入三个子画面。主要提供给操作人员对工艺参数数据的输入。时间及计数画面各一对当前批次的钢管进行记录。报表输出画面可以将当前所生产批次的钢管集中输出成为excel表格。起始状态画面显示设备部件是否在指定位置，对维修人员判断故障提供方便。报警画面显示设备在运行期间生成的报警记录，为辅助于生产和维修期间的故障诊断以及排除。扭矩曲线画面可以对每根钢管进行实时扭矩曲线记录并可以把每根管子的曲线导出以及保存。

结束语

由西门子PLC400和WinCC6.0设计和构成的自动化控制系统硬软件，拥有操作简单，维护方便和运行可靠等优点，本文对PLC400和WinCC6.0的联动应用进行了讲解，并以实例进行说明，希望能够为相关从业人员提供一定的参考价值。

参考文献:

[1]廖常初.S7-300/400PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社，2006．

[2]何华.深入浅出西门子WinCCV6（第2版）北京航空航天大学出版社2004.