西门子WinCC与S7PLC通信技术实战

对WinCC与SIMATIC S7 PLC的通信，要从硬件连接和软件组态两个方面来考虑。

硬件连接方面，首先要确定PLC上通信口的类型以及WinCC所在计算机上的通信卡类型；其次，要确定WinCC所在计算机与自动化系统连接的网络类型，网络类型决定了WinCC项目中的通道单元类型。

S7-300/400 CPU至少集成了MPI接口，还有的集成了DP口或工业以太网接口，此外，PLC上还可以配置PROFIBUS或工业以太网的通信处理器。

计算机上的通信卡有工业以太网卡和PROFIBUS网卡，插槽有ISA插槽、PCI插槽和PCMCIA槽，通信卡有Hardnet和Softnet两种类型。Hardnet卡有自己的微处理器，可减轻CPU的负担，可同时使用两种以上的通信协议；Softnet卡没有自己的微处理器，同一时间只能使用一种通信协议。表5-6列出了通信卡的类型。

表5-6 计算机上的通信卡类型

软件组态方面，WinCC与SIMATIC S7 PLC的通信一般使用“SIMATIC S7 Protocol Suite”通信驱动程序，添加S7驱动程序后产生了在不同网络上应用的S7协议组，用户需要在其中选择与其物理连接相应的通道单元。其含义见表5-7。

表5-7 SIMATIC S7 Protocol Suite通道单元含义

（续）

以下将分别以不同协议介绍WinCC与SIMATIC S7 PLC的通信。

1.WinCC使用CP5611通信卡与SIMATIC S7 PLC的MPI通信

（1）PC上CP5611通信卡的安装和设置

在PC的插槽中插入通信卡CP5611，在PC的控制面板中选择“Set PG/PC Interface”，打开设置对话框，在“Access Point of the Application”的下拉列表中选择“MPI（WinCC）”，而后在“Interface Parameter Assignment Used”的下拉列表中选择“CP5611（MPI）”，而后“Access Point of the Application”中将显示“MPI（WinCC）→CP5611（MPI）”。最后单击“OK”按钮。

（2）添加通信驱动程序和系统参数设置

打开WinCC工程，选中变量管理器（Tag Management），单击鼠标右键，弹出快捷菜单，如图5-2所示，单击“Add New Driver…”，弹出相应对话框，如图5-3所示，选中“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”通信驱动程序，最后单击“打开”按钮，添加驱动程序完成。

图5-2 打开“Add new driver”

图5-3 选择所要添加的通信驱动程序

将WinCC变量管理器中添加的“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”通信驱动程序展开，选择其中的“MPI”通道单元，再鼠标右键单击“MPI”，选择“System Parameter”，如图5-4所示，打开“System Parameter-MPI”设置对话框，对话框有两个选项卡，“SIMATIC S7”和“Unit”如图5-5和图5-6所示。

图5-4 打开“System Parameter”对话框

在“SIMATIC S7”选项卡中，最上面设置项为“Cycle management”，其中有“by PLC”和“Change driven transfer”两个可选项，不同设置对通信的影响情况如图5-7所示，WinCC和PLC的通信是“请求-响应”机制，如果“by PLC”选项勾选上，WinCC只需向PLC发送一次请求，对于同一变量，PLC会自动响应，无需WinCC重复请求；如果再将“Change driven transfer”勾选上，PLC会检测变量的变化，只有变量变化，PLC才会向WinCC发送数据，否则，PLC会周期性地给PLC发送数据。默认情况下，上述两项都会勾选上。

图5-5 “SIMATIC S7”选项卡

图5-6 “Unit”选项卡

图5-7 周期管理设置及其对通信的影响

周期性读取服务的数目取决于S7 PLC中可用的资源。对于S7-300，最多有4个周期性服务可用，对于S7-416或S7-417，则最多为32个。该数目适用于与PLC进行通信的所有成员。对于多个WinCC系统与S7 PLC通信，如果超过资源的最大数目，则超出的周期性读取服务访问将被拒绝。

中间设置项为“Lifebeat monitoring”，其中有“Interval”和“Timeout”两个参数，最下面设置项为“Monitoring of CPU-stop”，其含义分别为：

1）Interval：为了检测PLC的状态，WinCC以此时间间隔不停发包给PLC以检测通信状态，单位为秒。

2）Timeout：PLC在此时间内若无响应，WinCC将报通信错误。

3）Monitoring of CPU-stop：如果激活，那么当CPU停机，连接被中断。

在“Unit”选项卡中，进行“logical device name”的设置，此处设置有两种选择：

1）具体的设备，即WinCC所在计算机与外部自动化系统通信所用的实际通信卡，如CP5611（MPI）。

2）逻辑名称，这类名称只是一个符号，没有具体含义。因此想让WinCC通过该名称找到具体通信设备，需要在“Set PG/PC Interface”中将该名称指向一个具体的通信设备，即此处所填的“Logical device name”与PC里的“Set PG/PC Interface”的“Interface Parameter Assignment Used”要一致。(www.xing528.com)

这里“Logical device name”选择“MPI”，如图5-6所示。

（3）创建连接和连接参数设置

选择“MPI”通道单元，再用鼠标右键单击“MPI”，选择“New Driver Connection…”，如图5-8所示，弹出“Connection properties”对话框，如图5-9所示，单击“Properties”按钮，弹出“Connection Parameter-MPI”对话框，如图5-10所示。其中，站地址就是PLC的地址，机架号就是CPU所处机架号，插槽号就是CPU的槽位号。按实际情况进行相应参数的修改设置。

图5-8 打开“New Driver Connection”

图5-9 “Connection properties”对话框

图5-10 “Connection Parameter-MPI”对话框

2.WinCC使用CP5611通信卡与SIMATIC S7 PLC的PROFIBUS通信

（1）PC上CP5611通信卡的安装和设置

在PC的插槽中插入通信卡CP5611，在PC的控制面板中选择“Set PG/PC Interface”，打开设置对话框，在“Access Point of the Application”的下拉列表中选择“CP_L2_1：”，而后在“Interface Parameter Assignment Used”的下拉列表中选择“CP5611（PROFIBUS）”，而后“Access Point of the Application”中将显示“CP_L2_1：→CP5611（PROFIBUS）”。最后单击“确定”按钮。

（2）添加通信驱动程序和系统参数设置

在WinCC变量管理器中添加的“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”通信驱动程序中选择“PROFIBUS”通道单元，再用鼠标右键单击“PROFIBUS”，选择“System Parameter”，打开“System Parameter-PROFIBUS”设置对话框，在“Unit”选项卡中，“logical device name”选择“CP_L2_1：”。

（3）创建连接和连接设置

选择“PROFIBUS”通道单元，再用鼠标右键单击“PROFIBUS”，选择“New Driver Connection…”，弹出“Connection Properties”对话框，单击“Properties”按钮，弹出“Connection Parameter-PROFIBUS”对话框。其中，站地址就是PLC的地址，机架号就是CPU所处机架号，插槽号就是CPU的槽位号。按实际情况进行相应参数的修改设置。

注意：利用“Profibus DP.chn”通信驱动程序进行通信与上述不同，PROFIBUS-DP通信是一主多从的通信方式。使用WinCC的上位机只能一台服务器作为主站，其他只能作为服务的客户机，且服务器不能冗余。

3.WinCC使用以太网卡与SIMATIC S7 PLC的TCP/IP通信

（1）PC上以太网卡的安装和设置

在PC的插槽中插入以太网卡，在PC的控制面板中选择“Set PG/PC Interface”，打开设置对话框，在“Access Point of the Application”的下拉列表中是没有“CP-TCPIP”的，所以需要手动添加这个应用程序访问点，如图5-11所示，选中“<Add/Delete>”后，弹出“Add/Delete Access Point”对话框，如图5-12所示，在“New Access Point”中输入“CP-TCPIP”而后单击“Add”按钮，应用程序访问点被添加到访问点列表中，在“Interface Parameter Assignment Used”的下拉列表中选择所使用的以太网卡的名称，而后“Access Point of the Application”中将显示相应内容。最后单击“OK”按钮。

图5-11 “Set PG/PC Interface”对话框

图5-12 Add/Delete Access Point

（2）设置IP地址

设置安装有WinCC计算机的Windows操作系统的TCP/IP参数，将WinCC组态计算机的IP地址设置成和PLC以太网通信模块或者PN-IO的IP地址保证是一个网段，注意子网掩码的设置。

（3）添加通信驱动程序和系统参数设置

在WinCC变量管理器中添加的“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”通信驱动程序中选择“TCP/IP”通道单元，再用鼠标右键单击“TCP/IP”，选择“System Parameter”，打开“System Parameter-TCP/IP”设置对话框，在“Unit”选项卡中，“Logical device name”选择“CP-TCPIP”。

（4）创建连接和连接设置

选择“TCP/IP”通道单元，再用鼠标右键单击“TCP/IP”，选择“New Driver Connection…”，弹出“Connection Properties”对话框，单击“Properties”按钮，弹出“Connection Parameter-TCP/IP”对话框。其中，IP地址就是PLC的PN模块或以太网通信模块的IP地址，机架号就是CPU所处机架号，插槽号就是CPU的槽位号。按实际情况进行相应参数的修改设置。

4.WinCC使用以太网卡与SIMATIC S7 PLC的Industrial Ethernet通信

（1）PC上以太网卡的安装和设置

在PC的插槽中插入以太网卡，在PC的控制面板中选择“Set PG/PC Interface”，打开设置对话框，在“Access Point of the Application”的下拉列表中选择“CP_H1_1：”，而后在“Interface Parameter Assignment Used”的下拉列表中选择所使用的以太网卡的名称，而后“Access Point of the Application”中将显示相应内容。最后单击“OK”按钮。

（2）添加通信驱动程序和系统参数设置

在WinCC变量管理器中添加的“SIMATIC S7 Protocol Suite.chn”通信驱动程序中选择“Industrial Ethernet”通道单元，再用鼠标右键单击“Industrial Ethernet”，选择“System Parameter”，打开“System Parameter-Industrial Ethernet”设置对话框，在“Unit”选项卡中，“Logical device name”选择“CP_H1_1：”。

（3）创建连接和连接设置

选择“Industrial Ethernet”通道单元，再用鼠标右键单击“Industrial Ethernet”，选择“New Driver Connection…”，弹出“Connection Properties”对话框，单击“Properties”按钮，弹出“Connection Parameter-Industrial Ethernet”对话框。其中，MAC地址就是PLC通信模块的MAC地址，机架号就是CPU所处机架号，插槽号就是CPU的槽位号。按实际情况进行相应参数的修改设置。