西门子S7-1200PLC与McgsPro模拟器仿真实践探究

2022-12-23程阔

阜阳职业技术学院学报 2022年4期

程阔

程阔

（阜阳职业技术学院信息与智能制造学院，安徽阜阳 236031）

基于西门子公司的博途V17编程软件和McgsPro组态软件组合，进行在线联合仿真。西门子TIA软件作为下位机，McgsPro模拟器作为上位机，NetToPLCsim作为桥梁，可以实现西门子 PLC与McgsPro模拟的通信连接，能够帮助相关专业学生和工控爱好者有效解决无硬件学习工业控制系统的问题。

西门子S7-1200PLC；McgsPro；联合仿真

近几年受新冠肺炎疫情及国内外形势影响，西门子PLC产品供货周期变长，而且价格偏高，许多相关专业学生和工控爱好者想利用其训练工程实践能力，却无法及时获得。基于此，本研究利用博途V17软件实现西门子S7-1200PLC与McgsPro软件系统联合仿真，希望能对相关专业学生和工控爱好者在无硬件条件下学习工业控制系统有所帮助。

1 博途V17软件与McgsPro组态环境的通信

1.1 NetToPLCsim与McgsPro通信原理

博途软件是西门子公司推出的工业控制系统软件，可以运用PLC编程通过内部总线实现程序仿真，然而要想使其与其它品牌的组态软件通信，还要借助一种网络连接PLC软件NetToPLCsim。NetToPLCsim最核心的作用是可以使博途仿真S7-PLCSIM V17与外围的INTERNET进行数据交换。NetToPLCsim可以利用博途PLCSIM与仿真中的PLC进行通信，完成数据交换，支持的可编程控制器有S7-1200、S7-1500等系列。

NetToPLCsim使用S7-PLCSIM的S7ProSimCOM接口读取/写入数据。后台线程等待端口102上的连接，并处理S7通信（TCP上的ISO），原理如图1所示。

图1 NetToPlcsim通信原理

McgsPro是一款针对昆仑通态LUNIX系统触摸屏的组态软件工具。它包括McgsPro组态软件和McgsPro模拟器，是一套组态设计与仿真完整的工具软件，可在计算机上仿真运行。使用者可根据需要设置其中内容数据，进行相关功能测试。McgsPro软件通过485总线可以连接的智能模块比较多，适用于功能性不强的中小型自动化项目。

1.2 博途软件与McgsPro组态环境软件的数据通信

McgsPro模拟器能够完成组态界面的仿真以及与外部设备通信数据的传输。相关专业学生和工控爱好者可以利用博途软件自带仿真S7-PLCSIM实现国产组态软件与西门子PLC之间的数据通信。具体步骤如下：

1.2.1运用TIA Portal V17实施PLC项目工程

TIA软件是一款专业性极强的西门子PLC编程软件，其集设计、编程、组态、仿真为一身，功能相当强大。启动TIA Portal V17软件创建新项目，进行PLC工程项目硬件组态，通过程序块编写用户程序，实现PLC软硬件设计。本例运用1200PLC系列1214C DC/DC/Rly型号，实现电动机变频调速系统设计，主要功能有启动、停止、加频、减频、正转、反转。应用博途V17进行硬件组态，设置项目IP地址应与本地计算机IP地址处于同一网段，编写变频调速程序并进行编译，启动在线仿真。

1.2.2利用NetToPLCsim 连接S7-PLCSIM V17

运用NetToPLCsim软件获取102端口占有权和使用权，用户以管理员身份运行该软件。启动博途S7-PLCSIM V17软件进行仿真。利用NetToPLCsim软件添加工程名称PLC#001，设置相关IP地址——分别是本地计算机IP地址、PLC的IP地址。本例中本地计算机IP地址设为192.168.2.2，博途硬件1200PLC的IP地址为192.168.2.10，然后单击“Start server”进行端口连接，如果状态栏出现“Port 102 OK”则表明以太网通信成功。

1.2.3使用McgsPro软件连接博途软件

利用上述NetToPLCsim软件设置，实现博途仿真与外部以太网通信后，在McgsPro组态软件中选择设备窗口，在设备管理中选择通用TCP/IP父设备并添加，然后选择Simemens_S71200作为子设备。双击通用TCP/IP父设备0，即可打开如图2所示界面，更改本地IP地址192.168.2.19（与计算机IP地址于同一网段即可），远程IP地址（即为本地计算机IP地址），远程端口号确保是102（与NetToPLCsim获取的102端口一致），其他默认选项即可。

1.2.4利用McgsPro软件编写工程组态

新建变频控制系统仿真项目，运用TIA软件PLC程序设置所使用的电动机变频调速项目中的数据变量，在组态软件中设置相关监测与控制变量，然后进行动画组态、实时数据关联，在设备编辑窗口完成数据连接（通道名称与博途软件程序设计使用的变量名称一致）。这样利用S7-1200PLC与McgsPro组态电动机变频调速系统联合仿真基本构建完成。按照上述操作，能够通过计算机仿真，在不使用PLC硬件的情况下，将组态工程与PLC功能连接起来，实现上位机与下位机的仿真通信功能。

图2 McgsPro TCP/IP 设置

2 系统仿真验证

运用TIA软件编写电动机变频控制程序，使用McgsPro软件新建变频控制工程，制作监控画面，在组态软件中启动工程下载，运行方式选择模拟，点击工程下载，打开仿真画面后，按下启动按钮，监控画面的电动机启动，工作指示灯转为绿色，输入工作频率，点击正转，正转指示灯点亮，系统开始工作。此刻，利用博途软件在线监控，可以看到相应的西门子PLC的关联数据随之改变，Q0．1（开始）由0变为1，MW20频率为45HZ。此时，可以判断，利用博途软件实现西门子S7-1200PLC与McgsPro软件系统联合仿真可以满足工程仿真论证的需要。

3 结语

本研究表明，利用博途V17软件实现西门子S7-1200PLC与McgsPro软件系统联合仿真是可行的。在此系统中，西门子TIA软件作为下位机，McgsPro模拟器作为上位机，NetToPLCsim作为桥梁，可以实现西门子PLC与McgsPro模拟软件的数据传输，能够帮助相关专业学生和工控爱好者有效解决无硬件学习工业控制系统的问题。

[1]魏红星.西门子 PLC 与组态王的联合仿真方法研究[J].工业控制计算机,2021,34(9):70.

[2]廖常初.S7-1200 PLC应用教程[M].北京:机械工业出版社,2018.

[3]程阔.自动线安装与调试[M].合肥:中国科技大学出版社,2015.

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1672-4437（2022）04-0071-02

2022-05-09

程阔（1978―），男，安徽颍上人，阜阳职业技术学院副教授，硕士，主要研究方向：电气工程及其自动化。