CN107861378A - 一种基于wincc平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其包括步骤:在工控机中安装以S7‑RedConnect为基础的二次开发协议和SIMATIC WinCC;开发用户接口PG/OP functions;在SIMATIC WinCC中搭建硬件冗余配置系统进行硬件配置;下位机生成通讯子网;为下位机配置以太网和以太子网,用于与上位机通讯;为上位机的配置以太网,使上位机与下位机实现通讯。本发明采用多套服务器共同采集同一PLC数据的设计方案,通过此设计系统可实现多位操作人员对同一PLC数据的监视控制功能,从而大大提高了工作效率,降低了企业生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化领域,特别涉及一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法。
背景技术
在现代工业控制领域中,随着生产工艺对控制系统的要求不断提高,高可靠性、不间断的监视控制系统越来越多的应用到工业控制里面来。通过WINCC可实现对生产工艺的监视控制功能。
现在已有的WINCC上位监控系统只能通过单机采集PLC数据进行上位显示,这种控制方式只能实现单机的操作,PLC上传的数据不能实现多机工作,从而面临扩展性不强、经济性不高的缺点。
发明内容
本发明提出一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,解决了现有WINCC控制系统只能通过单机操作问题。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其包括如下步骤:
(1)在工控机中安装以S7-RedConnect为基础的二次开发协议和SIMATIC WinCC,将工控机作为上位机;
(2)在上位机中开发用户接口PG/OP functions,用于接入下位机;
(3)在SIMATIC WinCC中搭建硬件冗余配置系统作为下位机,并进行硬件配置;
(4)硬件冗余配置系统生成通讯子网,作为下位机内部通讯网络;
(5)为下位机配置以太网和以太子网,用于与上位机通讯;
(6)将硬件冗余配置系统存盘并编辑配置,生成系统块;
(7)为上位机的配置以太网,使上位机与下位机实现通讯。
优选地,硬件冗余配置系统搭建方法包括以下步骤:在SIMATIC系统中建立冗余系统控制站,然后进行硬件配置,插入机架,在机架的第一个插槽上插入用于给硬件冗余配置系统供电的标准电源模块,后续插槽中依次插入CPU、通讯模块、输入输出模块。
优选地,所述冗余系统控制站安装有两个CPU,命名为H-CPU,从SIMATIC WinCC中插入机架时选择UR2-H或两个UR1/UR2。
优选地,所述H-CPU具有两个接口,在两个接口上分别插入IF1和IF2同步模块。
优选地,为下位机生成通信子网,即为冗余系统控制站的CPU生成PROFIBUS-DP子网。
优选地,为下位机配置以太网的步骤如下:在每个H-CPU后面安装以太网CP443-1通讯模块。
优选地,下位机配置以太子网的步骤如下:取消TCP/IP协议,指定MAC地址并激活容错连接的快速切换标志。
优选地,为上位机的配置以太网包括如下步骤:打开上位机的配置中心,在上位机的第一个机架槽中插入Application,配置以太网,设置WinCC站的PG/PC接口,打开WinCC,创建新的WinCC项目并插入SIMATIC S7Protocol Suite驱动;最后在上位机WINCC系统中创建新的项目,并且插入SIMATIC S7Protocol Suite驱动。
本发明的有益效果是:
(1)基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统可以采用多套服务器共同采集同一PLC数据的设计方案,通过此设计系统可实现多位操作人员对同一PLC数据的监视控制功能,从而大大提高了工作效率,降低了企业生产成本。实现多台服务器对同一PLC数据的采集控制功能;
(2)通过协议开发增加了控制系统的可扩展性;
(3)对原有控制系统进行了优化,降低了企业生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统监控示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其包括如下步骤:
(1)在工控机中安装以S7-RedConnect为基础的二次开发协议和SIMATIC WinCC,将工控机作为上位机;
(2)在上位机中开发用户接口PG/OP functions,用于接入下位机;
(3)在SIMATIC WinCC中搭建硬件冗余配置系统作为下位机,并进行硬件配置;
(4)硬件冗余配置系统生成通讯子网,作为下位机内部通讯网络;
(5)为下位机配置以太网和以太子网,用于与上位机通讯;
(6)将硬件冗余配置系统存盘并编辑配置,生成系统块;
(7)为上位机的配置以太网,使上位机与下位机实现通讯。
所述上位机可以是一台或多台工控机,工控机中安装以S7-RedConnect为基础的二次开发协议;WINCC为SIMATIC WinCC(Windows Control Center)视窗控制中心,它是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统,具有良好的开放性和灵活性。为使基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统有效通讯,必须在PC机中安装以S7-RedConnect为基础的二次开发协议,可以进行错误检测,切换,监视通讯,并且后台处理同步,不需要额外编程;S7-RedConnect为西门子配置冗余系统所需要的基础软件,但是此软件只能兼容西门子自身的系统,存在扩展性差的缺点,在此软件基础上进行二次开发,从而实现兼容其他产品系统的功能。
PG/OP(编程器/操作面板)通信服务是集成的通信功能,用于西门子PLC与西门子运动控制系统、编程软件、人机界面设备之间的通信,下载、上载硬件组态和用户程序,在线监视S7站,以进行测试和诊断。工业以太网、PROFIBUS和MPI均支持PG/OP通信服务。现存Windows程序仍可以使用,应用程序可以通过状态查询连接状态。连接状态可以借助诊断工具来显示。
进一步地,硬件冗余配置系统搭建方法包括以下步骤:在SIMATIC系统中建立冗余系统控制站,然后进行硬件配置,包括硬件型号与数量的选择,插入机架,在机架的第一个插槽上插入用于给硬件冗余配置系统供电的标准电源模块,后续插槽中依次插入CPU、通讯模块、输入输出模块。具体在SIMATIC中的操作为:打开SIMATIC Manager,创建新项目,插入新的H站,H站即硬件冗余配置系统;SIMATIC Manager是西门子编程软件STEP7的主界面,通过打开此界面,可以创建新的PLC应用程序,也就是新项目;创建新的PLC应用程序的第一步就是先建立一个硬件冗余配置系统;打开Station(1)的硬件配置;Station(1)是一个冗余控制系统下的一个控制站点的代号,此系统的下一个站点为Station(2)……;在硬件冗余配置系统建立并打开Station(1),并根据实际需求进行硬件的配置,此硬件配置指的是模块的型号和数量,硬件的情况要和现场的系统配置相同。硬件配置完成后,从RACK-400目录插入一个机架。
为了加强系统的稳定性,所述冗余系统控制站安装有两个CPU,命名为H-CPU,从SIMATIC WinCC中插入机架时可以选择UR2-H或两个UR1/UR2;进行硬件配置第一步就是配置模块所需要的机架,由于此系统是根据西门子400冗余系统为基础进行改善的,所以机架亦选用西门子400机架,此机架在机架目录中(RACK-400目录)选择,由于此系统是冗余系统,需要配置两个H-CPU,所以可以选择相对应UR2-H机架,此机架有两套接口;也可以选择两个普通的机架UR1/UR2。
为了实现两个H-CPU的同步通讯,在H-CPU的两个接口上分别插入IF1和IF2同步模块;两个H-CPU通过IF1和IF2进行同步通讯,在某个CPU出现故障时可无间断的切换到另外一个CPU来承担系统的控制工作,从而大大加强了系统的稳定性。
进一步地,为下位机生成通信子网,即为冗余系统控制站的CPU(H-CPU)生成PROFIBUS-DP子网;PROFIBUS-DP的DP即Decentralized Periphery,它具有高速低成本,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。H-CPU即为冗余控制系统的CPU的简称;在对系统进行硬件配置后,通过硬件配置系统还可以生成此系统的通讯连接网络(PROFIBUS-DP),此网络是由多个PROFIBUS-DP子网组成,一方面用于H-CPU与硬件冗余系统内部进行通讯,另一方面是两个H-CPU之间进行通讯。
为了实现H-CPU的信息同步,为下位机配置以太网的步骤如下:在每个H-CPU后面安装以太网CP 443-1通讯模块;由于此系统为冗余系统,通过H-CPU本身的网口无法实现冗余切换的功能,需要再每个H-CPU后面安装CP 443-1通讯模块,通过此模块在上位机可以实现两个H-CPU自动切换的功能。
为了实现上位机和下位机之间的通讯,为下位机配置以太子网,下位机配置以太子网的步骤如下:取消TCP/IP协议,指定MAC地址并激活容错连接的快速切换标志;具体操作为在由SIMATIC Manage打开的西门子STEP7软件中配置通讯参数,由于为第一次配置,只能通过MAC地址进行通讯,所以要先取消TCP/IP协议,转换到MAC地址通讯的方式。通过MAC地址通讯的方式,可以实现多套上位机与H-CPU通讯控制功能,通过下位机的冗余配置,可以实现H-CPU对所连接的生产线上仪表、阀门、物料泵等硬件的同时控制监视的功能。
最后存盘并编辑配置,生成系统块。系统块(SDB)生成在程序夹内;在软件中对硬件配置完成后,系统会自动生成系统块(SDB),SDB是系统数据(System data)的缩写,系统数据是在完成硬件组态,包括网络连接后,执行编译并保存时自动产生的,一般如果硬件组态没有错误,系统将自动保存硬件组态。此系统块的位置在主界面程序夹的里面。通过上述步骤就完成了下位机的硬件的配置。
下面要进行上位机(画面显示操作系统)的配置工作,打开上位机的配置中心,在上位机的第一个机架槽中插入Application,配置以太网,设置WinCC站的PG/PC接口,打开WinCC,创建新的WinCC项目并插入SIMATIC S7Protocol Suite驱动;用于达到与冗余系统通讯的目的。Application为软件,在上位机的配置窗口中,第一项需要在相应的机架插槽中插入Application这个选项,Application相当于配置上位机的一个前提条件。
具体操作如下:首先打开上位机(PC Station(1))的配置中心,上位机可由一台或多台工控机组成。在上位机机架槽1(第一个插槽)插入Application;Application为上位机冗余系统的应用。配置以太网,禁止TCP/IP并指定MAC地址;在上位机配置系统中配置通讯方式,和下位机配置方法一样,通过MAC地址的方式进行通讯,禁用TCP/IP协议通讯。设置WinCC站的PG/PC接口;在设定通信方式后,在PG/PC插件中设置通讯的具体参数。打开WinCC,创建新的WinCC项目并插入SIMATIC S7Protocol Suite驱动;最后在上位机WINCC系统中创建新的项目,并且插入SIMATIC S7Protocol Suite驱动,从而达到与冗余系统通讯的目的。通过本发明的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统,可以实现多台工控机与PLC的连通,如图1所示,进而实现多位操作人员对同一PLC数据的监视控制功能,从而大大提高了工作效率,降低了企业生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在工控机中安装以S7-RedConnect为基础的二次开发协议和SIMATIC WinCC,将工控机作为上位机;
(2)在上位机中开发用户接口PG/OP functions,用于接入下位机;
(3)在SIMATIC WinCC中搭建硬件冗余配置系统作为下位机,并进行硬件配置;
(4)硬件冗余配置系统生成通讯子网,作为下位机内部通讯网络;
(5)为下位机配置以太网和以太子网,用于与上位机通讯;
(6)将硬件冗余配置系统存盘并编辑配置,生成系统块;
(7)为上位机的配置以太网,使上位机与下位机实现通讯。
2.如权利要求1所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,硬件冗余配置系统搭建方法包括以下步骤:在SIMATIC系统中建立冗余系统控制站,然后进行硬件配置,插入机架,在机架的第一个插槽上插入用于给硬件冗余配置系统供电的标准电源模块,后续插槽中依次插入CPU、通讯模块、输入输出模块。
3.如权利要求2所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,所述冗余系统控制站安装有两个CPU,命名为H-CPU,从SIMATIC WinCC中插入机架时选择UR2-H或两个UR1/UR2。
4.如权利要求3所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,所述H-CPU具有两个接口,在两个接口上分别插入IF1和IF2同步模块。
5.如权利要求1所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,为下位机生成通信子网,即为冗余系统控制站的CPU生成PROFIBUS-DP子网。
6.如权利要求1所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,为下位机配置以太网的步骤如下:在每个H-CPU后面安装以太网CP 443-1通讯模块。
7.如权利要求1所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,下位机配置以太子网的步骤如下:取消TCP/IP协议,指定MAC地址并激活容错连接的快速切换标志。
8.如权利要求1所述的基于WINCC平台的多服务器远程智能监控系统的搭建方法,其特征在于,为上位机的配置以太网包括如下步骤:打开上位机的配置中心,在上位机的第一个机架槽中插入Application,配置以太网,设置WinCC站的PG/PC接口,打开WinCC,创建新的WinCC项目并插入SIMATIC S7 Protocol Suite驱动;最后在上位机WINCC系统中创建新的项目,并且插入SIMATIC S7 Protocol Suite驱动。
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