1 引言

　　為了適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)要求的需要，許多學(xué)校都從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的物流系統(tǒng)。Amatrol公司的Cims教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，其傳送帶由A-B公司的PLC進(jìn)行控制，機(jī)械手由工控機(jī)控制，整個(gè)系統(tǒng)由Cimsoft 軟件負(fù)責(zé)生產(chǎn)調(diào)度，作業(yè)計(jì)劃的管理。新引進(jìn)的Festo物流系統(tǒng)主要由供料單元、檢測(cè)單元、傳送單元，加工單元、操作手單元、成本分裝單元組成，每個(gè)單元可獨(dú)立工作，并能任意改變組合順序，其中供料單元、檢測(cè)單元、加工單元、操作手單元、成品分裝單元由西門子S7-300系列PLC控制，傳送帶單元?jiǎng)t由Logo控制。各個(gè)PLC 模塊提供MPI 口，可以使用Profibus總線通訊。由于這兩套系統(tǒng)均有其獨(dú)立的控制器和PC, 操作時(shí)必須分別控制。如何通過一臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控從Fseto設(shè)備上進(jìn)行物料的存取，傳送，粗加工，出庫(kù)，出庫(kù)后的半成品由傳送帶直接送1至Cims教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備傳送帶，然后由機(jī)械手送至機(jī)床，加工完畢，取出，送回倉(cāng)庫(kù)的整個(gè)過程，使這兩套不同系統(tǒng)協(xié)同工作，是我們所面臨的一個(gè)重大難題。本文所提出的解決方案主要基于WinCC組態(tài)軟件使用Opc方式實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)的控制。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　為了解決前面所提出的問題，我們把新的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)在功能上劃分為兩個(gè)層次，一個(gè)是數(shù)據(jù)采集顯示和工況數(shù)據(jù)信息管理監(jiān)控的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；另一層次是由PLC 控制系統(tǒng)、檢測(cè)設(shè)備以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，負(fù)責(zé)完成在線動(dòng)態(tài)顯示、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、事件記錄存儲(chǔ)功能、報(bào)警功能，以及控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成設(shè)備運(yùn)行等功能。

　　新的教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)以一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)為中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、過程監(jiān)控及管理。該中央計(jì)算機(jī)使用WinCC組態(tài)軟件，采用總線方式控制多臺(tái)下位機(jī)。下位機(jī)是以多臺(tái)PLC組管理器為，配以相應(yīng)的傳感器、控制和驅(qū)動(dòng)設(shè)備組成的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)使用WinCC實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)間的通信，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制系統(tǒng)分別為西門子PLC控制系統(tǒng)和A-BPLC控制系統(tǒng)。西門子PLC控制系統(tǒng)中各個(gè)PLC站點(diǎn)使用Profibus-DP總線通過MPI口組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并使用CP5611卡和上位機(jī)通信；A-BPLC控制系統(tǒng)使用Opc方式通過網(wǎng)卡和上位機(jī)通訊。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖一所示：

　　3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　要實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控，重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的通信。如果采用編程語言實(shí)現(xiàn)，則需要熟悉PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)采用的通信協(xié)議，而工業(yè)控制組態(tài)軟件一般都提供不同設(shè)備的通信驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以在不了解PLC網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的情況下，就能夠?qū)崿F(xiàn)PLC與上位計(jì)算機(jī)的通信規(guī)則。WinCC是一個(gè)集成的人機(jī)界面系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)的組態(tài)軟件，具備強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，提供了用于過程數(shù)據(jù)監(jiān)控、信號(hào)采集、過程數(shù)據(jù)獲取和登錄的系統(tǒng)模塊，并提供報(bào)表和集成的用戶自由編程功能。因此，我們選用了WinCC工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)與西門子公司PLC S7-300 以及與A-B公司SLC-500之間的通信。

　　Wincc和西門子公司S7-300的通訊比較簡(jiǎn)單，只需要對(duì)硬件進(jìn)行組態(tài)，然后使用Profibus總線通過MPI口將各個(gè)PLC連成一網(wǎng)絡(luò)，硬件組態(tài)完畢后，啟動(dòng)Step7 Manger設(shè)置各個(gè)PLC的槽號(hào)，并程序至PLC, 然后啟動(dòng)WinCC, 添加新的驅(qū)動(dòng)程序以及S7協(xié)議集，并建立和各個(gè)PLC I/O對(duì)應(yīng)的變量表。在通訊基本建立之后，要對(duì)各個(gè)PLC進(jìn)行過程監(jiān)控，只需在Wincc圖形編輯器中建立和變量的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系即可。

　　由于A-BPLC種類繁多，且各種類型的PLC所支持的通信協(xié)議不盡相同，因此使用組態(tài)軟件與A-BPLC進(jìn)行連接存在一定的難度。在此系統(tǒng)中，我們使用Opc方式實(shí)現(xiàn)Wincc與SLC-500 之間的通信。Opc方式提供了一個(gè)公共的過程控制和制造自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)接口，它提供了不同廠商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化，從而使得使其間的數(shù)據(jù)交換更加通用化。Opc使得整個(gè)工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中所有的設(shè)備、系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序可以自由的連接和通信，其實(shí)質(zhì)上就是作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的特殊的COM接口。Opc技術(shù)采用客戶/服務(wù)器模式。OpcServer是基于DCOM的組件對(duì)象，作為一個(gè)數(shù)據(jù)源，負(fù)責(zé)連通PLC, 類似一個(gè)Adapter, 各個(gè)PLC 廠家分別有針對(duì)自己PLC 的OpcServer, 也有第三方提供的。這里我們使用A-B公司的RSlinks作為Opc服務(wù)器，其數(shù)據(jù)從A-BPLC或條形碼讀取器等控制設(shè)備中獲得。Opc客戶端其實(shí)只是根據(jù)Opc協(xié)議而自己實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序。目前有很多第三方廠商提供For.Net 或者Delphi 的OpcClient。作為數(shù)據(jù)使用者而存在，這里我們使用Wincc作為Opc客戶端。對(duì)由Opc服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)源進(jìn)行訪問，實(shí)現(xiàn)使用Wincc對(duì)不同廠家設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控和管理的特定目的。Opc客戶端要獲取控制設(shè)備的數(shù)據(jù)，只需通過Opc接口從Opc服務(wù)器中即可獲得，并不需要了解硬件裝置的詳細(xì)信息。也就是說作為Opc應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)者，我們可以使用相同的程序代碼，操作的不同硬件裝置，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的靈活配置和多種系統(tǒng)的真正集成。

　　通過Opc連接PLC, 應(yīng)用程序的開發(fā)可以使用任何開發(fā)工具，由于Opc是一個(gè)Adapter, 所以在PLC 發(fā)生變化時(shí)，上位機(jī)與PLC 的互連只需更換一個(gè)OpcServer 即可。在配置完服務(wù)器端相關(guān)設(shè)置后，需要在客戶Wincc端加載Opc驅(qū)動(dòng)程序，然后在該通道下新建一個(gè)連接，并設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，再選擇需要連接的WinccOpc服務(wù)器，添加需要的變量，當(dāng)運(yùn)行服務(wù)器和客戶端Wincc應(yīng)用程序，客戶端即可成功調(diào)用所需要的服務(wù)器端數(shù)據(jù)。

　　A-BPLC數(shù)據(jù)被RSlinx服務(wù)器采集，并與其相關(guān)變量關(guān)聯(lián)后，然后Wincc中的內(nèi)部變量直接和服務(wù)器端的變量建立連接，我們便可以根據(jù)需要編寫相應(yīng)的程序代碼，使用Wincc對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控。，在Wincc圖形編輯器中對(duì)硬件進(jìn)行組態(tài)，并與相應(yīng)的變量關(guān)聯(lián)，然后通過VB腳本編寫相應(yīng)的處理方法，實(shí)現(xiàn)Wincc對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的監(jiān)控和管理。

　　4 結(jié)語

　　在軟件實(shí)現(xiàn)方面采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)Opc技術(shù)?？梢苑奖愕膶?shí)現(xiàn)Wincc與A-BPLC之間的通信。本文基于Wincc工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了西門子公司S7-300 與A-B公司SLC-500之間的統(tǒng)一調(diào)度與監(jiān)控管理，系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和可移植性。其數(shù)據(jù)傳輸速度以及運(yùn)行穩(wěn)定性能夠較好的滿足教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)的需求。

參考文獻(xiàn):

[1]. PLC datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PLC_1248813.html.
[2]. COM datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/COM_1118194.html.