一. SIMATIC WinAC工控虛擬環境簡介

　　研究對象簡介：

　　目前主流PLC供應商都推出自己的軟件PLC系列 如：西門子的WinAC、Beckhoff的TwinCAT、ab的SoftLogix系列等。本案西門子采用西門子WinAC RTX軟PLC系列搭建工控虛擬。

　　SIMATIC WinAC是西門子公司開發的基于PC控制的核心組件，它的出現擴展了SIMATIC S7的控制范圍。WinAC 是一個名副其實的控制中心，它將PLC控制、數據處理、通訊、可視化及工藝集成于一臺PC機上。

　　SIMATIC WinAC產品包括軟件型和插槽型兩大類，包括如下5種產品：

　　1. WinAC Basis (WinAC 基本型)

　　WinAC Basis 是低成本解決方案，用于對控制無精確時間要求，有大量、快速的數據處理與控制任務(控制任務指 PLC 的控制功能)相結合或其它PC任務的控制場合。

　　2. WinAC PN

　　第一個支持PROFInet通訊標準的SIMATIC CPU，性能與WinAC Basis 相似。WinAC PN支持基于組件的自動化(CBA)和PROFInet通訊標準。基于組件的自動化和PROFInet提供了一個開放的標準，用于在復雜任務中機械和系統單元之間的數據交換。數據交換通過SIMATIC iMap工具來進行配置。WinAC PN適應于以下任務：

　　? 來自整個復雜系統的機械和車間區域之間的協調和連接

　　? 控制系統單元或機械可被集成到一個全范圍的復雜系統

　　WinAC Basis 4.1有一個選件WinAC PN，帶有WinAC PN選件的WinAC Basis 4.1支持PROFInet和CBA。

　　3.WinAC RTX(WinAC 實時型)

　　WinAC RTX提供了Windows 2000/XP的實時子系統，具有“硬實時”和“抗死機”特 性。適應于具有高速和精確時間要求的控制任務的場合，如運動控制、閉環控制等。

　　4.WinAC MP

　　WinAC MP基于WinCE操作系統和SIMATIC MP370(一種多功能面板)硬件平臺。MP370為無硬盤、無風扇設計，WinCE 具有實時特性，可實現嚴格的確定性動作。WinAC MP用在惡劣工業環境和有大量數據要處理的場合。

　　5.WinAC Slot 412/416

　　以板卡的形式插入在PC中，在板卡上已經集成了用于控制任務的CPU、存儲器等元件。它可獨立于PC進行控制操作。板卡上集成一個MPI/DP 接口和一個DP口。WinAC Slot適用于對安全性和穩定性要求較高的場合。WinAC Slot 412/416在性能上與S7-412/416相近。

　　使用場景與用途：

　　由于其功能強大的開放和靈活的接口，SIMATIC WinAC成為基于PC自動化解決方案的理想平臺。

　　? WinAC 運行在基于Windows 2000/XP操作系統下的標準PC平臺中

　　? 與 SIMATIC S7有一致的代碼兼容性，統一的編程環境，生成的程序也可被SIMATIC S7所使用

　　? 提供了OPC、ActiveX控件、DCOM 接口等方法，與其它PC應用程序交換數據

　　? 為具有特殊工藝硬件軟件相結合的控制任務提供了開放的接口

　　WinAC 適用于以下任務：

　　? 由于空間和性能的原因，數據處理、通訊、可視化和控制任務必須集成在同一臺PC平臺上

　　? 需要有高性能數據處理的任務

　　? 在協調控制功能中必須有被執行的特殊過程任務

　　二. 虛擬工控環境研究用途

　　本案基于WinAC RTX搭建一種基于軟件PLC的虛擬工控仿真系統環境，通過該環境可以模擬工業生產流程運行，產生工業協議數據交互流量，為工業數據采集和工控安全研究培訓提供基礎環境。

　　三. 實現過程(研究內容)

　　3.1 研究環境

　　系統環境：vmare workstation15pro ，win7 ultimate版32位的虛擬機系統

　　WinAC 軟件對操作系統的要求比較高，一般的windows 系統常常在安裝過程中會報錯或者異常終止，最好選擇windows的原版系統。

　　WinAC RTX 2010 安裝的軟件需求

　　WinAC RTX 2010支持下面所列出的操作系統：

　　? Microsoft Windows XP Professional, Service Pack 2

　　? Microsoft Windows XP Professional, Service Pack 3

　　? Microsoft Windows XP Embedded, Service Pack 2

　　? Microsoft Windows Embedded Standard 2009

　　? Microsoft Windows 7 Ultimate

　　? Microsoft Windows 7 Professional

　　? Microsoft Windows 7 Enterprise

　　*注意!

　　WinAC RTX 只支持32位操作系統。

　　3.2 具體步驟

　　01

　　安裝虛擬機操作系統和文件配置

　　1.1在vmare workstation15pro上創建虛擬機，安裝win7 32位操作系統，選擇旗艦版，專業版或者企業版。

　　1.2安裝好操作系統后，在虛擬機的安裝文件夾內打開.vmx文件，在其中添加如下信息:

　　ethernet0.virtualDev = "e1000e"bios440.filename="FUJITSU211_314.ROM"

　　1.3到西門子官網下載文件“FUJITSU211_314.ROM”和WINACRTX CARD.wld，并將文件放置在虛擬機安裝目錄下。

　　02

　　WinAC RTX 2010 的安裝過程

　　以管理員身份登錄到Windows，運行安裝光盤上的Setup.exe文件啟動安裝過程。選擇安裝語言為英文，全勾選安裝程序如圖1所示，按照安裝提示完成安裝。

　　安裝過程中提示安裝授權時可將 WinAC RTX 2010 套件所含U盤中的授權文件安裝到硬盤。或先跳過，在完成安裝后通過授權管理器安裝授權。

　　*提示!

　　RTX 2009 Runtime：Windows的實時擴展

　　Windows Logic Controller RTX V4.6：軟PLC

　　WinAC TimSync V4.2：WinAC時間同步

　　Automation License Manager：授權管理器

　　WinAC RTX 2010 安裝后系統的變化：

　　? 桌面上增加了Station Configuration Editor圖標，用于啟動PC Station 配置界面。

　　? Windows 程序組中增加Simatic PC based control WinLC RTX, 用來啟動WinLC RTX 操作面板程序。

　　? Windows 設備管理器中增加了SIMATIC NET，SIMATIC SoftBus，安裝在同一PC上的Step 7、WinCC Flexible RT、OPC Server 等可通過SoftBus與WinLC RTX通信。

　　? Windows控制面板中增加了Set PC/PG Interface。

　　03

　　WinLC RTX 的啟停和操作

　　WinLC RTX WinAC的核心軟件PLC。通過下列路徑打開WinLC RTX 操作面板程序：Windows開始 ? 程序 ? Simatic ? PC Based Control ? WinLC RTX，詳見圖為操作界面。

　　圖中操作界面中區域1的ON指示燈在 Start Controller 后點亮，在 Shut Down Controller 后熄滅。BATF 指示燈暫無作用，一直處于熄滅狀態。

　　區域2中指示燈為WinLC RTX 運行狀態和運行時的故障指示。

　　區域3中的按鈕RUN 和 STOP 作用與 S7-300/400的模式選擇開關作用一致，用鼠標單擊來切換WinLC RTX 的運行模式。

　　區域4中的按鈕MRES 用來復位存儲區，即清除Step 7 程序，復位內存區 (I、Q、M、T、C) ，加載默認系統配置，刪除所有激活或打開的通信任務。第一次打開操作界面時，WinLC RTX 處于啟動狀態，STOP模式，即圖2區域1中的ON指示燈點亮、區域2中的STOP指示燈點亮。可以在圖25的CPU菜單下選擇Shut Down Controller 用來關閉WinLC RTX ，相當于S7-300/400 的斷電 (Power Off) 。而Start Controller用來啟動WinLC RTX ，相當于S7-300/400 的上電(Power On)。WinLC RTX 初次啟動后處于STOP 模式，可通過圖 2所示區域3的RUN 和 STOP 按鈕切換WinLC RTX 的運行模式。如下圖運行界面所示。

　　04

　　WinAC RTX 的內部架構

　　圖 4WinAC 內部架構所示的WinAC RTX由兩部分組成，一部分運行于RTX 實時子系統中，用來執行 Step 7 為 WinAC RTX 編制的控制程序，具有最高優先級;另一部分運行于Windows，作為 Windows 與 RTX 的通信接口，為 WinAC RTX 提供了很好的開放性，即安裝在同一PC上的Step7、 WinCC Flexible RT 、WinCC、OPC Server 等可通過 PC Internal (Soft Bus)與WinAC RTX 通信，而且用戶可使用WinAC ODK在Windows下使用Visual Studio 等開發環境開發與WinAC RTX交互的應用程序。

　　PC 上分配給WinAC RTX作為SubModule的CP卡可做為現場總線主站擴展遠程 I/O 。未分配給WinAC RTX的CP卡可與SIMATIC NET軟件一起作為OPC Server等應用程序與外部SIMATIC控制器通信的接口，但不能連接遠程 I/O 。

　　05

　　WinAC RTX 的配置

　　在安裝 WinAC RTX 2010 后，打開Station Configuration Editor可以看到第2槽已添加了一個WinLC RTX組件，如圖5 PC Station編輯界面所示。WinLC RTX 組件如同OPC Server 組件一樣可以插入PC Station虛擬底板的任一插槽中(注意：Step 7 V 5.4 SP4 中只能插入2-18槽中)，只需與Step7 V5.X或TIA Portal中的硬件配置一致即可。將WinLC RTX組件插入PC Station虛擬底板的插槽中，相當于將 S7-400的CPU安裝到無源底板的槽位中。

　　雙擊WinLC RTX組件圖標，打開WinLC RTX組件屬性對話框，如下圖WinLC屬性界面所示。

　　06

　　用 Step7 進行 WinAC 的硬件組態

　　對于 WinAC,不能從PC站上上載正確組態信息到 Step7中，必須手工在Step7中完成硬件組態。在STEP 7創建的WinAC硬件組態，它應和PC站組態編輯器中的組態相吻合。

　　一. 插入SIMATIC PC Station

　　啟動SIMATIC Manager，創建一個新的工程，并在此工程下插入一個“SIMATIC PC Station”,如下圖所示。

　　在硬件組態窗口中選擇右邊的硬件目錄，并從中選擇WinLC4.1并把它拖放到左邊的第二個插槽上(插槽號對應 PC 站組態編輯器中的索引號)，如下圖所示：

　　我們舉一個例子，在Step7中編寫一段程序，并運行在線監控。

　　四. 參考鏈接

　　https://blog.csdn.net/weixin_34167819/article/details/93649314

　　https://support.industry.siemens.com/tf/ww/en/threads/138/?page=0&pageSize=10