西门子S7-300及工控组态软件WinCC的应用探究

马景龙

(中国第一重型机械股份公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

西门子S7-300及工控组态软件WinCC的应用探究

马景龙

(中国第一重型机械股份公司，黑龙江 齐齐哈尔 161000)

目前，西门子S7-300系列的可编程控制器与MPI建立连接即可实现编程控制，PLC在工业自动化方面的应用也十分广泛。PLC可通过软件编程和硬件组态的形式对系统进行监控与操作。通过对S7-300多点接口网络MPI和PROFIBUS的分析研究，找到适合S7-300与WinCC的通信方式，实现对系统的远程操控。

西门子 ；工控组态软件；S7-300；WinCC；可编程控制器；PLC

德国西门子S7系列PLC(可编程控制器)采用大规模集成电路，对设备进行控制。设备的控制方式有自动和手动两种，在不同方式下都可以实现对设备的操控。在工控组态软件WinCC的作用下，操作人员可在集控室对设备进行实时监控管理，排除故障，降低损坏率。WinCC的应用大大提高了企业员工的工作率，降低了生产成本。

1 S7-300多点接口网络MPI和PROFIBUS

1.1 S7-300软件编程

在step7软件的使用中，可用其独特的语言进行编程设计，可以采用图表等形式进行编程，将梯形图、柱形图以及流程图等添加到软件编程中，PLC在使用过程中不断对数据块进行调整，通过OB1组织块把用户和操作系统连接起来。多数编程者会采用线性程序设计法，若使用结构式程序设计法就可以运用OB1来调动。

1.2 S7-300硬件组态

不同的模块对于组态的要求也不同，需要的硬件材料有电源模块(ps307)、CPU模块、计算机专用的通信卡(CP5412)及SIMATIC微型存储卡等。需要的扩展模块可以根据实际需要进行配置。在硬件组态之前，先对计算机的数据传输速度、MPI地址等相关参数进行设置，编程时所采用的软件包可以使用step7，然后通过端口MPI对S7-300的相关配件进行组态。在CPU的组态中，要对MPI地址进行设置，这几步完成之后把所有组态程序全部下载，让PLC可编程控制器进行确认，之后便可以构建MPI网络。

2 系统设计

2.1 两种配置方案

整体上采用两种配置方式：系统配置和PLC配置方法。PLC系统由主机电源模块、接口模块、数字输入模块等构成，模块数量多，排列结构紧密，在使用过程中表现出优良的性能，在工业的设备或产品装卸过程中也具有优势。系统配置是采用工控机充当上位机，上位机的主要作用是将PLC传来的数据进行处理，并对设备发出命令，进行下一步动作，还可以报表动画等形式展现。常用的功能是将系统的运行过程和状态用图表动画的方式表现出来，命令发布及文档的记录等都由上位机完成。PLC在这个过程中通过向上位机交换信息，实现对电气设备运行的监督控制。

2.2 PLC软件设计

我国工控组态软件中，功能强大、利用率最高的是WinCC。它在工业生产制造中的应用广泛，将可视化技术引用到其中，为人们提供图形报表等相关信息。WinCC性能强大，可为工作人员提供高质量的画面服务及精确的数据分析，可为用户提供精确的解决方案，提高了实用性能。可对归档数据进行访问，利用OLE软件将文档和所控制的设备进行连接。

PLC系统启动时应对相关参数模块等进行初始化设置，应对系统进行检查，保证系统的正常运行。如果出现故障，应让PLC自动进行故障清除，尽量减少对设备的干扰。

以输煤自动控制系统为例，操作人员在集控室通过计算机操控，在没有警报的情况下完成闭锁启停等动作，控制输煤皮带运动方式和运动顺序。PLC的模块化处理可进行高速运算，将大量的数据进行处理分析，为操作人员提供依据。在管理控制级采用WinCC组态软件和MPI，与现场总线连接。另外，winCC可以与西门子S7-300实现高度契合，提供开放的用户界面。

3 西门子S7-300及工控组态软件WinCC之间的通信

3.1 工控组态软件WinCC

WinCC作为一个新兴的工控组态软件，高效地将人机界面结合在一起，实现了监控的功能。Windows 微软公司的控制技术在WinCC上得到了充分的体现。在工业生产上各个系统都可以将WinCC作为其扩展系统进行开发，对所有的系统都是全面开放，因此具有很高的应用价值和实用性。WinCC可以对用户提供各种适宜性的驱动软件，如PLC等，所以在连接过程中很方便。Step7中变量的出现及和WinCC的结合更是大大提高了工程的运作速度。WinCC的多功能性在工业生产中具有很强的适应性，能满足不同用户的需求。

3.2 WinCC和S7-300通信时的方法

a.启动WinCC软件，新建WinCC项目，将PLC驱动程序添加到项目中。在建立MPI时，应选择SIMATIC作为通信驱动程序。对各个相关参数进行设计，使MPI的地址参数和PLC中的地址相同。用相同的方式选择和PROFIBUS协议可以协同的驱动程序，建立现场总线，WinCC和可编程控制器PLC之间便建立了通信。

b.在WinCC和PLC建立连接之后，要建立S7-300和WinCC之间的数据通信。在S7-300组态完成之后，为其设立具有标签名、地址及数据类型的标签。设置标签地址时应注意到其重要性，S7-300的地址是确定的，可以使用step7进行变量配置，标签的地址应和其输入输出等位置建立对应的关系，设立好之后就建立了数据通信。

c.为了将画面显示在设备上，实现监控和控制，应先在图形编辑器中添加相应的基本图形及基本设备元件等，添加对象之后开始制作生产线的流程图及监控画面。最后，将画面中的每个对象作为变量并添加标签，使标签变量和现场设备连接起来，这样就可以从CRT画面看到所有设备以及元件的工作状态。

WinCC技术监控系统在自动化工业领域中已经广泛应用。不仅如此，它强大的数据处理功能已经得到了亚洲企业的认可。在工厂智能化的发展道路上，生产数据应更具透明性，用户可以直接看到生产全过程。高效的组态形式使网络具有更高的安全性能，集成自动化网络系统实现了双向开放的性能，节约了成本，使工程效率大大提高。

4 结语

PLC可编程控制器不仅在计算机通信中发挥了重要的作用，可编程控制器的出现还使计算机广泛用于工业大规模的自动控制。WinCC作为一个实时监控和数据采集整理的高效率软件，已经在自动化发展中得到了广泛应用。西门子S7-300和WinCC的工控组态软件的结合使用更推动了工业的发展，这种方式简单高效，具有良好的系统兼容性，在自动化控制行业中将会有广阔的应用前景。

[1] 何瑛．基于WinCC组态软件和S7-300 PLC的五效降膜蒸发器自动控制系统的设计[J]．工业仪表与自动化装置，2015，(02)：64-68.

[2] 杨章勇，李静，石永兵．基于WinCC和S7-300PLC的电梯监控系统设计与仿真[J]．机械工程与自动化，2016，(04)：40-42.

[3] 王晓鹏．基于西门子S7-300 PLC污水处理系统的设计[J]．数字技术与应用，2017，(02)：12.

[4] 傅雪磊，郭栋，王柏雄．基于WINCC的条形码自动比对控制系统设计[J]．包装工程，2017，(05)：152-156.

[5] 杨栋梁．基于WinCC的冰箱门体输送线上位监控系统开发[D]．南京：南京航空航天大学，2015.

[6] 汤中敏，何佳英．基于S7-300 PLC和WINCC的连铸机二冷水控制系统分析[J]．现代制造，2016，(06)：24-25.

Application of Siemens S7-300 and industrial control configuration software

MA Jing-long

(China First Heavy Machinery Co., Ltd., Qiqihar 161000, China)

At present, to establish a connection between Siemens S7-300 series of programmable controller and MPI can achieve programming control, PLC is also widely used in industrial automation. PLC can monitor and operate the system through software programming and hardware configuration. Through the analysis of MP-3 and PROFIBUS of S7-300 multi-point interface network, the communication mode suitable for S7-300 and WinCC is found, and the remote control of the system is realized.

Siemens; Industrial control configuration software; S7-300; WinCC; Programmable controller; PLC

2017-04-22

马景龙(1988-)，男，助理工程师，本科。

TP311.52

A

1674-8646(2017)14-0170-02