基于SIMATIC NET OPC的S7 PLC与WinCC通讯-技术指导-自动化应用案例

基于SIMATIC NET OPC的S7 PLC与WinCC通讯

发布日期：2014-04-03 作者：上海汽车工业（集团）总公司培训中心华闰祺徐海峰浏览次数：46433

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【摘　要】：OPC是为了解决不同厂商之间的控制系统之间的数据交换而发展起来的一个技术规范。针对工业控制领域中对多个PLC控制设备进行远程实时监测的应用需要，采用OPC 技术，提出一种面向多PLC的远程实时监测系统的设计方案。本文以西门子的S7 PLC为例，讲述如何应用WinCC客户端采集Simatic Net OPC服务器的数据，进行工业现场实时控制。

1引言

OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制中的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用了客户机/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准。

如图1所示，OPC标准中规定了一套接口、对象属性方法的标准集合，包括数据访问、报警和事件、安全性、历史数据等多个方面的标准规范。采用OPC标准后，DCS厂商将为自己的产品开发出OPC接口程序，用户只要遵循统一OPC接口的标准，就可以实现与DCS控制系统间的数据交换。

图1 OPC组成

OPC技术的实现包括OPC服务器和OPC客户端。OPC服务器完成的工作就是收集现场设备的数据信息，然后通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户端则通过标准的OPC接口接收数据信息，并做出相应处理，再反馈给OPC服务器。

OPC服务器支持两种类型的数据读取：同步读写和异步读写。同步读写就是OPC的客户端向服务器发出一个读/写请求，然后不再继续执行，一直等待收到服务器发给客户机的返回值，OPC客户端才会继续执行下去。异步读写是OPC的客户端向服务器发出一个读/写请求，在等待返回过程值的过程中，可以继续执行下面的程序，直到服务器数据准备好，向客户机发出一个返回值，在回调函数中客户端处理返回数值，然后结束一次读写过程。同步读写数据存储速度快，编程简单，无需回调，但需要等待返回结构。异步读写不需要等待返回值，可以同时处理多个请求。

2SIMATIC NET软件

SIMATIC NET是西门子在工业公职层面提供的一个开放的，多元的通信系统。它意味着可以将工业现场的PLC、主机、工作站和个人电脑联网通信，为了适应自动化工程中的种类多样性，SIMATIC NET推出了多种不通的通讯网络以因地制宜。这些通讯网络符合德国或者国际标准，他们包括工业以太网、PROFIBUS、ASI和MPI总线。典型的SIMATIC NET系统包括以下内容：

●传输介质，网络配件和相应的传输设备及传输技术；

●数据传输的协议和服务；

●连接PLC和电脑的LAN网上通讯处理器（CP模块）。

3WinCC软件

西门子公司的工业组态控制软件SIMATIC WinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统，是世界上第一个集成的人机界面（HMI）软件系统，具有良好的开放性和灵活性,用来处理生产和过程自动化。

WinCC是在生产过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术系统。它提供了适用于工业的图形显示、信息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程藕合、快速的画面更新、以及可靠的数据传送使其具有高度的实用性。

WinCC可以作为OPC服务器也能作为OPC客户机。当在一台计算机上安装WinCC时，自动添加下列OPC客组件：OPC服务器、OPC通讯驱动程序和OPC管理器。当WinCC作为OPC客户机时，必须添加OPC驱动，并由WinCC变量实现OPC服务器和OPC客户机之间的数据交换。通过OPC软件界面WinCC OPC服务器允许访问WinCC变量值。

4OPC服务器配置

当SIMATIC NET软件安装以后，双击桌面上的Station Configuration的快捷图标进入配置界面。在此界面中，根据需要配置OPC SERVER和IE GENERAL（网卡），如图2所示。

图2 Station Configuration 配置

配置时，需要注意设置IE General的IP地址，此IP地址为本机网卡地址。完成工作站配置后，将组态一个PC工作站，通过PC将OPC Server连接入工业控制网络中。

如图3所示，打开STEP 7软件，执行Insert→Station→PC station插入一个PC站。特别注意的是，要将PC Station默认名称改为与Station Configuration Editor中命名的名称一致。PC Station中分别插入OPC Server和IE General，其槽位分配应与Station Configuration Editor中的配置保持一致。

图3 PC Station槽位分配

进入SETP 7中的Netpro软件，将建立的PC station与网络中的PLC建立连接。首先需要插入一个S7 连接，如图4所示。在S7连接属性中需要根据实际情况来选择S7 PLC的槽位、IP地址等相关参数。如果连接对象是S7 300PLC，则机架和插槽号分别为0和2。如果是S7 400PLC则要根据实际机架和槽号来设置。

图4 插入S7连接

配置完成后，保存编译并设置PG/PC为PC internal,将所配置的PC Station下载。当下载完成后，双击进入Station Configuration。如果OPC Server和IE General的状态都为运行（见图5），说明PC工作站作为OPC Server工作正常。

图5 服务器网卡工作状态

5WinCC客户机配置

本文将WinCC作为客户机访问SIMATIC NET的OPC服务器。WinCC客户机组态主要分两个部分。第一部分是利用OPC scout软件添加OPC Server的变量。第二部分是为WinCC客户机添加OPC驱动，访问OPC Server中的变量。

OPC Scout是SIMATIC NET软件的一个附件，主要用于添加OPC Server中的变量，供OPC客户机访问。双击OPC Scout图标，进入软件后需要在“SIMATIC NET”下添加一个Group用于PLC变量的存储。如图6所示，完成配置后进入对应Group添加对应PLC的地址，并查看这些变量与PLC的连接质量，good为通信质量良好。