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摘要： SIMATIC PCS OSx 是SIEMENS早期推出的基於Unix平台的組態監控軟件，曾廣泛的應用在S5係統中。隨著操作係統的不斷更新以及S7的出現，SIEMENS用WinCC取代了原來的監控係統，並停止了PCS OSx產品的生產和技術支持，因此，為了保證生產的正常運轉，將監控軟件升級為WinCC，采用客戶機服務器結構，服務器采用冗餘結構，通訊采用工業以太網。
關鍵詞：SIMATIC PCS OSx、S5、APT、冗餘服務器、工業以太網
Application of PCS OSx system update using WinCC
Abstract: SIMATIC PCS OSx was a HMI software based on Unix operate system provide
by SIEMENS which widely used in S5 PLC series. With the update of operate system and
the appearance of S7 PLC series, SIEMENS replace the HMI software with WinCC and stopped
the service of PCS OSx, to insure the system work properly, we replace the monitor system with
WinCC, using OS server-client redundancy structure based on Industry Ethernet network.
Keyword: SIMATIC PCS OSx,S5,APT, redundancy, Industry Ethernet network
1 項目簡介
原來的控製係統采用SIMATIC S5-155U PLC，編程軟件為SIMATIC APT，通過PROFIBUS-DP現場總線與分布式I/O ET200M站相連，其上位機監控軟件采用SIMATIC PCS OSx V3.12A；操作員站的硬件平台為基於Intel Pentium 133MHz的586工控機，已經沒有備件供應；軟件平台為基於SCO UNIX的組態軟件，已於2004年6月yue宣xuan告gao生sheng命ming周zhou期qi結jie束shu，不bu再zai提ti供gong技ji術shu支zhi持chi，係xi統tong麵mian臨lin著zhe維wei護hu成cheng本ben的de增zeng加jia以yi及ji係xi統tong崩beng潰kui帶dai來lai的de停ting產chan風feng險xian，基ji於yu這zhe種zhong情qing況kuang，我wo們men決jue定ding對dui該gai係xi統tong進jin行xing升sheng級ji。
2 控製係統構成
為了不影響正常生產，保留原有正常運行的S5下位機係統，將原來的監控係統SIMATIC PCS OSx升級為WinCC 6.0，采用冗餘客戶機服務器結構，WinCC服務器通過CP1613卡通過工業以太網和下位機CP1430卡進行通訊，客戶機通過普通以太網加載冗餘服務器上的數據包Serverdata和下位機進行數據交換，冗餘服務器可以在任意一台服務器出現故障後實現自動切換，提高了係統的穩定性，係統結構如下：
圖1 改造係統結構圖
3 控製係統升級
3．1．通訊建立
WinCC服務器采用CP1613卡和S5 155U PLC的CP1430進行通訊
首先在Step5中配置CP1430，增加和WinCC的連接
圖2 建立CP1430卡連接
然後在所建立的WinCC工程中添加“SIMATIC S5 Ehernet Layer4”通訊協議，建立連接。
圖3 建立WinCC連接
運行WinCC，使用WinCC的通道診斷工具（Channel Diagnosis）來檢查通訊是否正確。
圖4 WinCC通道診斷
3．2．畫麵組態
應實際要求，在WinCC畫麵組態時，盡量沿用原來 SIMATIC PCS OSx的操作風格，同時根據需要加入新的操作功能。
圖5 畫麵組態
在SIMATIC PCS OSx監控係統中，對於下位機PLC的變量請求操作，係統自帶有“Request”功能能夠實現對下位機變量的自動賦值和選擇，在升級為WinCC後，該項功能隻能通過其它方式完成，通過監控變量發現，SIMATIC PCS OSx中操作的變量實際為APT程序編譯產生的Install.tag中上傳的變量，我們利用WinCC的全局腳本實現這些功能，並且利用WinCC的Audit和Logon選件完成監控係統的操作記錄和用戶管理等其他要求。
3．3．變量的連接
SIMATIC PCS OSx係統加載S5下位機的變量表為APT程序編譯產生的Install.tag文件，利用記事本打開該文件發現，生成的變量為結構型變量，以閥門為例，一個閥門包含了諸如狀態（STATUS）、反饋監控時間（TIMEOUT）、強製命令（OVERRIDE）、開關命令（SETPOINT）、模式切換（MODE_CMD）等變量信息。
圖6 變量結構
WinCC在畫麵狀態顯示中提供了直接連接、動態對話框，和C腳本語言等連接方式。直接連接可以將變量直接傳遞給對象屬性；動態對話框可以利用變量進行運算或通過運算改變對象屬性；當對象屬性比較複雜時可以采用C腳本語言來對對象的屬性進行操作，在本係統中，上傳上來的變量為一個16位的字，每一位都表示不同的信息，為此我們對於對象的屬性顯示采用C腳本進行操作。
3．4．程序的修改
原來的控製係統為四套采用CPU948的SIMATIC S5-155U PLC，編程軟件為SIMATIC APT 1.9，隨著工藝的改進和生產的要求，原有的程序不能滿足用戶的需要，在此基礎上，通過APT編程軟件編寫新製工藝的生產程序。
在係統的改造過程中，出現了WinCC監控畫麵中對象的狀態顯示信息變化慢，不能及時反映現場設備的狀態的情況，即WinCC畫麵信息和CPU信息不同步，明顯滯後。通過分析發現問題的原因是WinCC監控畫麵涉及到的變量調用的數據塊太多（在APT程序編譯過程中，如果新Mark了le上shang傳chuan變bian量liang，每mei進jin行xing一yi次ci部bu分fen編bian譯yi上shang傳chuan變bian量liang，這zhe些xie新xin上shang傳chuan變bian量liang在zai自zi動dong生sheng成cheng時shi就jiu開kai辟pi一yi個ge新xin的de數shu據ju塊kuai，從cong而er造zao成cheng了le變bian量liang調tiao用yong的de數shu據ju塊kuai比bi較jiao分fen散san），WinCC係統每次請求S5 CPU的數據塊過多，相應的數據交換就會變慢甚至產生狀態信息丟失。
為了能夠及時的顯示現場設備的狀態信息，滿足生產的需要，我們通過在Step 5中編寫程序，將“Install.tag”中分散在零亂數據塊中的變量賦值到指定數據塊，大大減少WinCC調用的數據塊的數量，經過修改，將每個CPU中原來的幾十個數據塊中的變量集中到十個左右的數據塊，將數據塊合並的程序通過PG下載到CPU中，WinCC讀取的數據塊改為合並後的數據塊，提高了上下位機數據交換的速度，滿足了現場的操作要求。
圖7 數據塊合並示意圖
4 控製係統運行
係統進行時，首先在保留原有SIMATIC PCS OSx監控係統的情況下，通過組態CP1430卡，加入WinCC的連接，觀察WinCC監控係統是否能正確運行和操作，待係統驗證正確後，將原有的SIMATIC PCS OSx監控係統去掉。升級後，現已投入正常生產。運行結果表明，利用WinCC對原SIMATIC PCS OSx監控係統升級後的係統能夠準確及時的反映現場生產設備的實際情況，滿足現場生產的工藝和操作人員的操作需求，效果良好。
5 係統升級體會
本係統的正常投運證明了在原有的SIMATIC S5 PLC上采用CP1430通訊處理器與WinCC係統通訊的可行性，也證明了利用WinCC改造SIMATIC PCS OSx監控係統的可行性，為S5老係統的改造積累了一定的經驗。
上位機在改造成WinCC的過程中，遇到了監控反映速度變慢的情況，這是由於原有的APT是與PCS OSx的通訊是采用改變觸發方式，而上位機采用單獨的WinCC是自己主動對下位機變量進行掃描，加重了係統通訊的負擔，我們通過在S5中編寫數據塊合並程序來解決這個問題。
APT是西門子早期的針對S5，TI係列的結構化編程語言，將設備用Device來描述，然後在SFC和CFC中編寫程序通過保留字（open、close、start、stop等）對這些Device進行指令動作，從而對現場實際設備進行操作。
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