产品技术介绍—西门子嵌入式控制器系统介绍

西门子嵌入式控制器同时具有PLC的健壮性及PC的高速和开放性，可将控制功能、显示功能、工艺功能集成于一个控制器。西门子嵌入式控制器面PLC一样使用STEP 7组态软件进行组态和编程，支持所有的PLC编程语言。同时西门子嵌入式控制器提供了开放式开发包WinAC ODK以支持用户使用Microsft Visual Studio集成开发环境和C/C++/VB/C#进行二次开发。
在此，我们专门开设这样一个专题交流，向大家介绍西门子嵌入式控制器的性能特点及使用，希望大家踊跃参与，发表自己的观点，分享使用经验。
此专题可以参考以下文档：
深入浅出WinAC
WinAC RTX 2008 快速入门
WinAC RTX 2008 软件冗余功能
WinAC的PROFINET CBA通讯使用入门
WinAC ODK V4.2 快速入门
模块化嵌入式控制器EC31-RTX 快速入门
此次集中探讨将持续至6月22日，其中有突出表现的网友将获得加倍精华奖励积分；最终所有有效留帖的网友将获得加倍发帖积分；根据交流情况，会酌情赠送小礼品。
交流结束后也将专门整理重要内容，供广大网友分享参考。
预祝大家交流愉快，收获丰富！

上次听了西门子的WINAC讲座，感觉西门子的嵌入式开发系统就是装了WINDOWS特别开发的操作系统和SIEMENS的WINAC软件的西门子工控机。感觉是PLC+操作屏。可以加各种CP板卡，满足不同的通讯要求用的是大内存，没有硬盘，应该是静音效果不错，讲课的工程师说还可以装OFFICE软件，但处理速度会变慢。有机会一定要试用一下。感觉不错。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

S7-300mEC

1.硬件
a)Core Duo1.2GHz，1GB RAM，2GB Flash Disk
b)数据保持RAM，512KB 无需电池
c)支持MMC/SD/CF
d)3*Ethernet （其中2*Profinet）
e)直接支持PLC S7-300 IO模块
2.软件
a)Microsoft Windows XP Embedded
b)Standard software
c)WinAC RTX 2009
d)WinCCFlexible 2048 变量 + 归档 + 配方
e)Softnet Lean（OPC Server）
f)Open Developmemnt Kit （ODK 开放用户开发系统）支持Windows 和 实时应用
3.高度集成的系统，是集工业PC，PLC，人机界面，现场总线，网络通讯一体化平台，可靠性和稳定性要优于多元件组合的系统
4.采用了与S7-300相同的外形结构，相同的电气性能，可直接扩展S7-300的I/O模块，继承了S7-300的结实耐用及可靠性方面的所有优点
5.安装体积小，抗冲击能力强，并且采用了电子硬盘结构，使S7-mEC能够胜任在任何移动设备上的控制任务
6.系统提供了丰富的通讯接口，支持PROFUBUS-DP，PROFINET现场总线，支持工业以太网通讯，还可直接利用S7-300的CP通讯模板，满足外设输入，现场控制，信息化管理等大量数据传输的需求
7.另有USB接口，串口，DVI接口，MMC/CD/CF插槽，满足系统外设扩展的需求
8.插上键盘，鼠标，显示器即可使用，不需要繁琐的软件安装过程，支持远程桌面访问，只需一根网线即可实现连接通讯及编程
9.维护简便，只需8G的U盘即可备份整个系统，系统恢复操作十分简单，无须专用工具软件
10.专为工业应用开发的Windows嵌入式系统已经十分的稳定可靠，加上实时内核，S7-mEC加载WinAC RTX是目前运算能力最快的PLC控制器，不仅可以完成复杂的逻辑运算功能，更能进行复杂的过程控制和运动控制。
11.统一的PLC开发平台，使用统一的STEP 7编程软件，只要会用S7，即可对S7-mEC进行开发应用
12.小型的数据中心，支持OPC SERVER，归档，配方，并可扩展千兆网口，将数据上传上级管理系统
13.通过ODK支持用户应用嵌入到PLC的实时控制系统
14.支持在线热插拔模块功能
15.支持故障安全系统（F系统）
16.支持软件冗余
17.支持路由功能，支持无线通讯
18.支持直流UPS管理功能


主控制器系统部件配置
1.EC31-HMI/RTX 6ES7677-1DD00-0BH0
2.EM PC（可选） 6ES7677-1DD50-2AA0
3.EM PCI-104（可选） 6ES7677-1DD40-1AA0
4.CP5603（可选） 6GK1560-3AE00
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

从计算能力上讲，PLC和PC本质上讲都是进行逻辑运算，如同PC机上的游戏机模拟器软件一样，WinAC RTX就是PC机上的S7-PLC模拟器软件。

WinAC RTX与PLCSIM又有区别。PLCSIM软件也是S7-PLC模拟器，但只实现部分S7-PLC功能，主要用于调试PLC程序。WinAC RTX则是一个具有传统S7-PLC全部功能，能用于工业现场的新型的S7-PLC。WinAC RTX借助于PC机强大的运算能力、庞大的内存提供较传统S7-PLC(S7-300/400)更快的PLC程序处理能力和更多的资源(定时器、计数器、DB/OB/FB/FC数量及通信资源量),同时Windows操作系统提供了更好的开放性:可以同时实现HMI功能、OPC Server功能、将数据采集到数据库、集成OFFICE、使用高级语言进行二次开发等。

由于普通PC机不能适应工业环境（温度范围宽、震动大、电磁环境复杂），所以SIEMENS根据工业环境要求对PC硬件进行重新设计，推出了西门子嵌入式控制器。

西门子嵌入式控制器分两个系列，一个是按照S7-300规格设计的S7-mEC(S7模块化嵌入式控制器)，目前的型号有EC31;另一个是嵌入式工控机平台，目前有IPC427C套件和IPC477C套件。

西门子嵌入式控制器在功能上相当于一台传统PLC加上一台PC机，在出厂时已预装好操作系统和WinAC RTX软件，可以象传统S7-PLC一样通电即可使用。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

EC31有三种细分型号：

EC31--出厂时已预装Windows XP 嵌入版（无PLC功能，只有PC机功能）

EC31-RTX--出厂时已预装Windows XP 嵌入版 和 WinAC RTX（兼有PLC功能和PC功能）

EC31-HMI/RTX--出厂时已预装Windows XP 嵌入版、WinAC RTX和WinCC Flexible RT（兼有PLC、HMI和PC机功能）

这三种细分型号在硬件配置及外观上完全一样，而且都印有相同的订货号“6ES7677-1DD00-0BA0”。区别在于所预装的软件。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

IPC 427C套件的硬件和预装的软件均可选择:
硬件可选项：
CPU：INTEL CELERON M 1.2 GHZ/INTEL CORE2SOLO 1.2 GHZ/INTEL CORE2DUO 1.2 GHZ。
内存：1G/2G/4G DDR 1066，SODIMM.
内部驱动器：无内部驱动器/80 GB HDD SATA/32 GB SSD（固态硬盘）/4 GB CF卡/8 GB CF卡。
外部可拆卸驱动器：无外部可拆卸驱动器/4 GB CF卡/8 GB CF卡
集成现场总线接口：PROFINET/PROFIBUS/PROFINET+PROFIBUS

软件可选项：

WINAC RTX
可选 WINCC FLEXIBLE 128 PT；
可选 WINCC FLEXIBLE 512 PT；
可选 WINCC FLEXIBLE 2048 PT；
可选 WINCC FLEXIBLE 5096 PT；
可选 WINCC FLEXIBLE 128 PT，WINAC RTX；
可选 WINCC FLEXIBLE 512 PT，WINAC RTX；
可选 WINCC FLEXIBLE 2048 PT，WINAC RTX；
可选 WINCC FLEXIBLE 4096 PT，WINAC RTX；

详细信息参见如下链接：

http://support.automation.siemens.com/CN/view/en/38622116
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

IPC 477C套件与IPC 427C套件的最大区别在于多了平板显示器。IPC 477C的面板有两种：触摸操作（12"、15"和19"）及按键操作（12"和15"）。

IPC 427C可通过集成的DVI接口连接显示器，也可通过集成的以太网接口连接SIMATIC THIN CLIENT（西门子瘦客户端）来实现显示和操作。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

我认为西门子嵌入式控制器和一些公司推崇的PAC概念是类似的叫法不同而已，部分上也可以称为PC based解决方案，都是居于开放式操作系统的自动化控制器，各公司基本架构也类似：比如Backhoff，B&R, GE，Advantech, AB, Schneider等，大家又谁用过其他公司嵌入式控制器的也可以讲一下使用设计体验和比较 各自的优缺点。

分析得有道理。其实称为PAC还是PC-based并不重要，重要的是控制器能以高性价比满足用户的各项要求。西门子嵌入式控制器使用STEP 7进行编程，将传统PLC（S7-300/400）的程序复制、粘贴过来基本就可再次使用，保护用户投资，降低入门门槛；由于可在同一控制器上实现控制功能和HMI功能，这样节约了安装空间，节省了成本，这点对OEM用户尤其重要；西门子嵌入式控制器使用高性能的PC处理器和大容量内存，这样就有大量资源来实现大量的闭环控制、大容量的通信、高速数据采集和分析；同时可借助WinAC ODK开发包使用高级语言C/C++/C#对西门子嵌入式控制器进行二次开发，比如实现复杂算法，保护用户知识产权等。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

WinAC 简单理解为开方性超强的PLC
在硬件限制框架下，其强大功能来自使用者的想象力
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

楼上的各位有误解，
WINAC与所谓的PAC还是有很大的区别的。
可以简单的认为WINAC是实时单任务系统，他的任务是基于扫描，顺序执行的；而PAC是分时多任务系统，是按时间片来执行不同的任务的，在西门子的产品中SIMOTION与其有相似之处。虽然WINAC与PAC两者都是PC-BASED的架构，但软件的处理机制还是有很大的区别的，根据个人的经验，PAC在处理少量简单的任务有高速响应特性，但PAC处理复杂任务在速度上并不占优，而且由于事件响应的机制程序逻辑有竞争，导致系统响应的不稳定；那么比较高级的PAC系统是可以时间片进行优先级设置的，并且可以设置一个优先级最低的循环事件，那么这样一来就和我们的PLC的工作机制没有太大的区别了。
曾经用AB的COMPACT LOGICS L35E做个项目，虽然没有PC部分，但其工作机制与PAC还是类似的，最后被我设置成一个纯粹的PLC，同样是大量的运算，这个项目做下来还不及CPU314C-2DP响应速度快。
那么，再谈谈控制器以外的东西，PAC完全的开放，遵循WINDOWS实时多任务的机制，看似方便了，但实际呢要实现一个实时响应的任务却很困难，处处受到WINDOWS性能的制约；而西门子的ODK方式，虽然掌握起来有些困难，但他的任务是放在实时内核里，和PLC程序同步执行的，他的实时性是可以保证的，当然这样带来开放性会比较差一些。其实PC-based的系统一直就在实时性，开放性与可靠性中取舍，西门子从PC-based的系统到现在主推基于嵌入式系统控制器还是走了一条比较折中的道路，人认为也是比较实用的。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

曾经在加热炉控制系统中用过西门子的SOFT PLC，类似于winac，不太好用，占用资源大，SOFT PLC容易假死。

楼主之前是不是用的WinAC Basis? 这是WinAC早期的一种产品，它是直接运行在Windows下的一个实现PLC功能的程序，其性能受Windows的负载影响较大，确定性不太好，现在早已停止供货。后来推出的WinAC RTX就解决了WinAC Basis确定性不好的问题。WinAC RTX中的RTX就是Windows的一个实时扩展，为Windows带来了确定性。RTX在Windows环境下安装，不能脱离Windows环境而独立存在，只是在Windows环境下提供一个具有RTOS（实时操作系统）功能的子系统。在RTX实时子系统中运行的所有应用程序（进程）都具有比Windows及所有在Windows环境下运行的应用程序更高的优先级。WinAC RTX实现PLC功能的部分正是运行在RTX实时子系统中，如果它的负载非常大，那么Windows可供支配的CPU资源就非常少，这样会导致Windows运行缓慢，甚至出现假死状态。相对于PC机CPU的强大处理能力，一般的PLC程序量及循环时间所产生的CPU负载不会绝对占用整个CPU资源。也就是说在处理完PLC程序后仍有充足的处理能力来运行Windows及Windows下的应用程序而不完让用户感觉到Windows运行缓慢。

RTX由独立于Microsoft和Siemens的一个第三方软件提供商IntervalZero提供。
RTX 白 皮 书 下载链接：http://www.intervalzero.com/pdfs/RTXWhitePaper-6-09.pdf
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

可以试试WinAC MP啊，使用触摸屏的硬件资源。

WinAC MP是运行在触摸屏的Windows CE 实时操作系统上的软PLC，可以使用STEP 7编程，可以实现S7-300 PLC的功能。但由于触摸屏的硬件资源有限，所以WinAC MP适合于一些同时需要PLC和HMI功能，而且两个功能都不复杂的场合。由于WinAC MP目前没有提供开放式开发包，所以其开放性相对差一些。
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

能不能使用WINCC FLEXIBLE的OPP开发包进行开发呢？呵呵，谁能提供一份OPP的开发包啊！

从西周大侠提供的链接看，WINAC RTX是基于IntervalZero RTX结构，这个结构本身是多任务的，并不是单任务的。WINAC是虚拟一个PLC系统，包括，OB程序的调度、中断的执行、时钟系统等。这些程序的执行对应RTX来说应该都是线程，这些线程的调度应该是基于时间片的。只不过这些时间片的调度的算法更优化、更符合PLC系统的特点。实时系统的关键不是程序运行速度的快慢，而是对于事件的响应速度。
SIMOTION是一个面向运动控制的控制器，它也是分时间片执行的。贴上以前看过到一些资料:
首先Simotion中有task的概念，不同的task处于不同的优先级。撇开ipo、servo以及中断等task不说，backgroundtask和motiontask的执行时序就有点让人不清白，呵呵ipo、servo task在每个DP CYCLE中都是要执行一次的，谁叫它们的优先级那么高呢。而时间中断硬件中断等是在中断被触发的时候执行，当然中断的执行肯定也是在Dp Cycle中的某个时候。那么每个DP Cycle中除了刚刚说的这些task 之外一般还会剩下不少时间，这些时间就是用来处理BackgroundTask 和Motiontask。
在某一个DP Cycle中剩下的时间里（注意这个条件哦），Simotion的规则是BackgroundTask 先执行，接着执行32个Motiontask（如果32个都被使用了的话）。
时间片是simotion中的嵌入式实时操作系统分配给各个进程执行的一小段时间.
操作系统在各个任务之前切换也需要时间，如果时间片设置得太短了，那么用于任务切换的时间反而比程序本身执行的时间还要多，这样效率就太低了； 如果时间片设置得太长了，那么一个程序的响应速度就太慢了。

管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

OPP只是提供用于WINCC FLEXIBLE二次开发的API，不能用于WinAC MP的开发。OPP需要找SIEMENS销售或代理商订购。

实时系统讲的是响应的确定性，而不是其快慢，比如针对某个事件，系统在确定的时间内必有响应，那就是实时系统
管理员注：本帖已被纳入此次探讨发帖整理，请点此详阅。

New Product Announcement for SIMATIC WinAC RTX 2010 and WinAC RTX F
SIMATIC WinAC RTX 2010 Highlights:
Windows 7
PROFINET: Isochronous mode
SIMATIC Web Server
Support of TCI and IOLink on PROFIBUS (data record gateway) with CP5611
Open User Communication with ISO on TCP
PC-based Control with SIMATIC WinAC RTX
SIMATIC WinAC RTX is particarly suited for tasks where high flexibility and effective integration into the overall function are required. This includes a close connection to data processing or logistic systems, as well as the connection to technological tasks, e.g. motion or vision systems.

SIMATIC WinAC RTX offers strict realtime with high performance. The optimized runtime system allows processing of extensive and sophisticated PC applications in parallel with the control task. The high performance of WinAC RTX also allows implementation of fast control solutions with a low microprocessor load. Users can now select more cost-effective PC platforms for the same task, or run additional tasks on the same PC. WinAC RTX is thus optimized for operation on embedded PC platforms such as the S7-modular Embedded Controller, SIMATIC IPC427C or SIMATIC HMI IPC477C. With their diskless and fanless design, these platforms provide significantly higher robustness for the automation task. SIMATIC PCs with integral, non-volatile memory enable saving of up to 128 KByte of retentive data in the case of a voltage failure, independently of the file system. The I/Os are connected via the leading PROFIBUS or PROFINET fieldbus standards. With S7-mEC, EC31, it is also possible to use S7-300 I/Os in a centralized configuration. Support of the integral PROFIBUS or PROFINET interfaces of SIMATIC PCs as well as the improved performance, lead to an excellent price/performance ratio for PC-based automation.

SIMATIC WinAC RTX is supplemented by the WinAC ODK for expansion of the PLC functionality with application-specific high-level language applications. WinAC ODK allows:

Integration of complex high-level language algorithms into the control program.
Access to the Windows API or Windows system resources.
Access to external HW and software components.


Safety Integrated with WinAC RTX F 2010
WinAC RTX F is a Windows XP or XPembeded-based software controller and part of the portfolio of SIMATIC Safety Integrated as evaluation unit. With SIMATIC Safety Integrated the evaluation unit consists of failsafe controllers and failsafe I/O modules. Failsafe communication is via the PROFIsafe profile and is supported by WinAC RTX F over PROFIBUS and PROFINET. The safety-related part of the user program is created with the S7 Distributed Safety software option V5.4 SP5 and higher and can be loaded to the software controller in parallel with standard STEP 7 programs. S7 Distributed Safety offers commands, operations and software blocks to implement failsafe programs in F-LAD and F-FBD. A library with ready-made blocks for safety-related functions up to SIL 3 is available for this purpose. The programs generated in this way can be used both for failsafe modular controllers and for the failsafe WinAC RTX F. WinAC RTX F 2010 has the standard features of WinAC RTX 2010.

New features
Windows 7
Windows 7 is the new operating system standard of Microsoft. Windows 7 provides a range of improvements also for industrial applications:

Improved performance compared to Windows Vista
Improved User Management and thus higher safety standards
PROFINET: Isochronous mode
WinAC RTX (F) 2010 supports isochronous processing of the OB61 in the PROFINET clock pulse. This enables very fast and exactly deterministic response times, or high-level closed-loop control tasks via PROFINET IO.

SIMATIC Web Server
WinAC RTX (F) 2010 includes the SIMATIC Web Server for maintenance and diagnostic purposes. The Web server is accessible via the PROFINET interface (submodule) allocated to WinAC RTX (F).

Note: unlike with S7-300/400, user-defined websites will not be possible with WinAC RTX (F) 2010.

Open User Communication with ISO on TCP
In addition to the TCP and UDP protocols, the ISOonTCP protocol will also be supported via the PROFINET interface (submodule) allocated to WinAC RTX (F).

Other topics:
Support of TCI and IOLink on PROFIBUS (data record gateway) with CP5611
PROFINET: Shared Device
PROFINET: Media redundancy
PROFINET: IP Configuration
PROFIBUS PCIexpress CP 5623/5624 interface module
The number of simultaneous communication jobs for Alarm_8 and S7-Communication has been increased to 4000
Compatibility and necessary components
Compatibility with the WinAC predecessor versions
WinAC RTX (F) 2010 is reverse compatible with its predecessor versions with the following exceptions:

No Windows 2000 support anymore (see also system requirements)
No parallel operation with WinAC Slot
No shared mode for multi-processor operation