OPC通訊在西門子PLC與LabVIEW通訊中的應用

張德忠

摘 要：文章主要介紹了使用LabVIEW作為上位機軟件與西門子PLC通訊的實際應用。該應用中使用西門子300系列PLC，LabVIEW作為上位機組態(tài)軟件，使用OPC通訊方式進行通訊。這種通訊方式簡單易用，配置靈活，無需添加任何配置協(xié)議，而且具有很好的擴展、管理和可維護特性。

關(guān)鍵詞：西門子PLC；OPC通訊；LabVIEW

前言

近年來，隨著科技的發(fā)展和進步，越來越多的上位機編程組態(tài)軟件涌現(xiàn)出來，例如：wincc、ifix、組態(tài)王等等。它們多數(shù)為功能強大的組態(tài)軟件，但是它們卻有著點數(shù)與價格的限制，而且往往價格不菲。然而，LabVIEW做為一個完全開放的編程軟件，它完全沒有點數(shù)與價格的限制，并且它幾乎能夠與任何的工業(yè)接口進行通訊。

隨著LabVIEW的推廣和使用，越來越多的工業(yè)控制領(lǐng)域開始使用LabVIEW這一開放式的編程軟件作為上位機控制軟件。

文章將詳細介紹一種極為簡單的通訊方式。使用OPC通訊建立西門子300PLC與LabVIEW的通訊。

1 硬件配置

如圖1所示：本應用中硬件包括西門子300PLC、S120變頻器、西門子電機、上位機、網(wǎng)線等。

該系統(tǒng)中PLC與上位機，PLC與變頻器之間的通訊均采用Ethernet網(wǎng)線通訊。

2 通訊配置

本系統(tǒng)中西門子300PLC與S120變頻器之間的通訊以及300PLC程序的編寫不再介紹，僅對PLC與上位機LabVIEW程序的通訊進行說明。

2.1 軟件配置

（1）SIMATIC NET PC SOFTWARE V8.20SP1；

（2）STEP 7 V5.5SP1；

（3）LabVIEW2013。

SIMATIC NET 是西門子在工業(yè)控制層面上提供給您的一個開放的，多元的通訊系統(tǒng)。它意味著您能將工業(yè)現(xiàn)場的 PLC、主機、工作站和個人電腦聯(lián)網(wǎng)通訊，為了適應自動化工程中的種類多樣性，SIMATIC NET 推出了多種不同的通訊網(wǎng)絡(luò)以因地制宜，這些通訊網(wǎng)絡(luò)符合德國或國際標準，它們包括：工業(yè)以太網(wǎng)、AS-I、PROFIBUS、PROFIBUS PA；SIMATIC NET 系統(tǒng)包括：傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)配件和相應的傳輸設(shè)備，協(xié)議和服務，連接 PLC 和電腦到 LAN 網(wǎng)上的通訊處理器（CP 模塊）。

在文章中，需要通過SIMATIC NET建立OPC服務器站點。OPC（OLE For Process Control，用于過程控制的 OLE）的基本原理是，OPC客戶應用程序可以通過一個標準、開放的多供應商接口，與 OPC服務器進行通訊。

OPC 服務器提供：

* 數(shù)據(jù)訪問接口

* 報警和事件接口

* 在不同制造商自動化產(chǎn)品之間的標準化

* 用于不同部件的相同的、用戶友好的用戶接口

* 從工業(yè)網(wǎng)/廣域網(wǎng)中每個計算機的可訪問性

* 經(jīng)過客戶機接口（C++）的高性能數(shù)據(jù)存取

* 經(jīng)過自動化接口（VB）或包含 OCX 數(shù)據(jù)控制

* 因特網(wǎng)通訊可通過 XML DA 接口實現(xiàn)

* 變量（項目）的成組化；這樣可以在很短的時間內(nèi)進行大容量的數(shù)據(jù)存取

2.2 通訊組態(tài)

2.2.1 OPC 服務器與 PLC S7 連接通訊的組態(tài)

（1）配置PC站的硬件機架

當 SIMATIC NET 軟件成功安裝后，在 PC 機桌面上可看到 Station Configurator 的快捷圖標，同時在任務欄中也會有 Station Configuration Editor 的圖標。

打開Station Configurator，選擇一號插槽，點擊 Add 按鈕或鼠標右鍵選擇添加，在添加組件窗口中選擇 OPC Server 點擊 OK；同樣方法選擇三號插槽添加 IE General。

點擊 Network Properties 后，WINDOWS 網(wǎng)絡(luò)配置窗口即打開，選擇本地連接屬性菜單設(shè)置網(wǎng)卡參數(shù)，將電腦本地連接地址改為PLC地址，并新建一個網(wǎng)絡(luò)。

（2）組態(tài)PC Station

在開始>>所有程序>>中找到Simatic NCM軟件，打開后新建項目，在硬件配置中新建OPC sever，和IE General，分別位于一，三兩槽，完成后保存編譯。

或者打開SIMATIC Manager軟件后，通過File》New創(chuàng)建一個新項目，如“s7ethernetopc”。通過Insert》Station》Simatic PC Station插入一個PC站。如圖4所示。

然后在硬件組態(tài)中，從硬件目錄窗口選擇與已安裝的Simatic Net軟件版本相符的硬件插入到與在Station Configurator Editor配置的PC硬件及技術(shù)相對應的插槽中。

點擊IE General屬性對話框中Properties按鈕打開以太網(wǎng)接口參數(shù)設(shè)置對話框，按照要求設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址和相應的子網(wǎng)掩碼。IP地址應與實際硬件所設(shè)以太網(wǎng)卡IP地址一致。并新建一個Ethernet網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 完成PC站組件設(shè)置后，保存并編譯當前組態(tài)配置

（1）添加PLC數(shù)據(jù)為OPC變量

打開OPC Scout，選擇Local COM sever》OPC.SimaticNET》＼S7》objects》DB，在DB數(shù)據(jù)塊文件中選擇New definition，在彈出的窗口中選擇PLC定義好的數(shù)據(jù)類型和地址。例如布爾型的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型為X，實數(shù)的數(shù)據(jù)類型為Real。這樣依次將PLC中的數(shù)據(jù)添加為OPC變量。如圖7所示。

在Scout中把已經(jīng)添加好的OPC變量拖到DA View中可以實時查看這些變量的通信狀態(tài)和數(shù)值。

（2）關(guān)聯(lián)LabVIEW控件與OPC變量

在LabVIEW中右鍵控件選擇屬性》數(shù)據(jù)綁定，數(shù)據(jù)綁定選擇中選擇DataSocket；選擇合適的訪問類型；路徑選擇》DSTP服務器，在彈出的的窗口中選擇localhost》OPC.SimaticNTE》S7》S7connection-1，選擇此控件所要關(guān)聯(lián)的OPC變量，即所要對應的PLC變量。

3 驗證配置

將LabVIEW中的控件關(guān)聯(lián)好OPC變量后，運行LabVIEW程序，在前面板的控件右上角會出現(xiàn)綠色的小矩形框，當控件與PLC變量通訊正常時，顯示為亮綠色。此時改變前面板控件的值，可以在OPC Scout軟件中看到相應的變量值發(fā)生了變化，并且PLC發(fā)出了正確的指令，這表明LabVIEW已經(jīng)通過OPC變量的方式與PLC建立了連接。如下圖為實驗中控制電動機得到的曲線。

4 結(jié)束語

文章詳細介紹了通過Ethernet建立OPC服務器與西門子300系列PLC連接的組態(tài)配置方法，通過在LabVIEW中建立OPC連接數(shù)據(jù)綁定使LabVIEW通過Ethernet建立OPC服務器以S7連接方式訪問西門子300系列PLC并讀取PLC數(shù)據(jù)的方法。這種基于LabVIEW組態(tài)的方法不僅編程簡單，而且沒有成本與常用組態(tài)軟件點數(shù)的限制，配置簡單，不需要要增加任何通訊模塊部件，節(jié)省了大量的組態(tài)編程時間和軟硬件成本，是一種簡單易行的通訊方式。但是這種通訊方式有一些缺點，其通訊延時一般在幾百毫秒以上，在實時性要求高的場合不建議使用。

參考文獻

[1]Simens 以太網(wǎng)建立OPC[Z].

[2]西門子S7 300PLC OPC配置說明[Z].

[3]NI LabVIEW Help 2013[Z].