西门子的工业软件分为三个不同的种类:
(1)编程和工程工具 编程和工程工具包括所有基于PLC或PC用于编程、组态、模拟和维护等控制所需的工具。STEP7标准软件包SIMATIC S7是用于S7-300/400,C7 PLC和SIMATICWinAC基于PC控制产品的组态编程和维护的项目管理工具,STEP7-Micro/WIN是在Windows平台上运行的S7-200系列PLC的编程、在线仿真软件。
(2)基于PC的控制软件 基于PC的控制系统WinAC允许使用个人计算机作为可编程序控制器(PLC)运行用户的程序,运行在安装了WindowsNT4.0操作系统的SIMATIC工控机或其它任何商用机。WinAC提供两种PLC,一种是软件PLC,在用户计算机上作为视窗任务运行。另一种是插槽PLC(在用户计算机上安装一个PC卡),它具有硬件PLC的全部功能。WinAC与SIMATICS7系列处理器完全兼容,其编程采用统一的SIMATIC编程工具(如STEP7),编制的程序既可运行在WinAC上,也可运行在S7系列处理器上。
(3)人机界面软件 人机界面软件为用户自动化项目提供人机界面(HMI)或SCADA系统,支持大范围的平台。人机界面软件有两种,一种是应用于机器级的ProTool,另一种是应用于监控级的WinCC。
ProTool适用于大部分HMI硬件的组态,从操作员面板到标准PC都可以用集成在STEP7中的ProTool有效地完成组态。ProTool/lite用于文本显示的组态,如:OP3,OP7,OP17,TD17等。ProTool/Pro用于组态标准PC和所有西门子HMI产品,ProTool/Pro不只是组态软件,其运行版也用于Windows平台的监控系统。
WinCC是一个真正开放的,面向监控与数据采集的SCADA(Supervisory Control and DataAcquisition)软件,可在任何标准PC上运行。WinCC操作简单,系统可靠性高,与STEP7功能集成,可直接进入PLC的硬件故障系统,节省项目开发时间。它的设计适合于广泛的应用,可以连接到已存在的自动化环境中,有大量的通信接口和全面的过程信息和数据处理能力,其新的WinCC5.0支持在办公室通过IE浏览器动态监控生产过程.
西门子PLC在运行时采用循环执行用户程序的方式,这种运行方式也称为扫描工作方式。
下面是循环处理的各个阶段的任务:
1) 操作系统启动循环时间监控。
2) CPU将过程映像输出区的数据写到输出模块。
3) CPU读取输入模块的输入状态,并存入过程映像输入区。
4) CPU处理用户程序,执行用户程序中的指令。
5) 在循环结束时,操作系统执行其他任务,例如下载和删除块等。
6) CPU返回阶段,重新启动循环时间监控。
有个网友提出这样一个问题:为什么不是像其他PLC那样,在本次扫描周期结束的时候将过程映像输出区的数据写到输出模块,而是在下一个扫描循环周期才写到输出模块?这样不是产生了一个扫描周期的延迟吗?
我的回答如下:PLC的扫描工作方式是一种重复的循环过程,就像我们日常使用的时钟一样,23点59分59秒过了就是下的0点0分0秒。说起来进入了下,实际上只差一点点时间。在下一扫描周期的开始将数据输出到外设,与本周期结束时输出的效果基本上是一样的。这两种方法的输出时间相差不是一个扫描周期,基本上没什么差别。
西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的,也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置,利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子S7系列PLC网络采用3级总线复合型结构,底一级为远程I/O链路,负责与现场设备通信,在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线,可承担现场、控制、监控三级的通信,采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式;后者为一种主从式总线,采月主从轮询式通信。高一层为工业以太网,它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议,在上层向用户提供TF接口,实现AP协议与MMS协议。
图1 SIEMENS公司的PLC网络