通过 CP1613 建立 SIMATIC NET OPC 服务器与 PLC 的 S7 连接 一. 基本相关信息 1. SIMATIC NET PC 软件简介 SIMATIC NET 是西门子在工业控制层面上提供给您的一个开放的, 多元的通讯系统 它意味着您能将工业现场的 PLC 主机 工作站和个人电脑联网通讯, 为了适应自动化工程中的种类多样性,SIMATIC NET 推出了多种不同的通讯网络以因地制宜, 这些通讯网络符合德国或国际标准, 他们包括 : 工业以太网 AS-I PROFIBUS PROFIBUS-PA SIMATIC NET 系统包括 : 传输介质, 网络配件和相应的传输设备 协议和服务 连接 PLC 和电脑到 LAN 网上的通讯处理器 (CP 模块 ) 2. 用于 ETHERNET 的先进 PC 组态先进 PC 组态是随 SIMATIC NET V6.0 以上提供的 Advanced PC Configuration 代表一个 PC 站的全新 简单 一致和经济的调试和诊断解决方案 它可以取代以前的 PC 组态工具 COM L S7 通过使用 NCM PC V5.1+SP2 或以上和 STEP 7 V5.1+SP2 或更高版本, 一台 PC 可以和在 SIMATIC S7 中一样进行组态, 并通过网络下载. 这里提到两种组态工具 NCM PC,STEP 7, 区别如下 : NCM PC: NCM PC 是随 SIMATIC NET 软件光盘提供, 它可以创建 PC 项目和打开 STEP 7 项目 但 NCM PC 组态软件不能编辑 STEP 7 中的 S7 程序块 STEP 7: 完整版本 STEP 7 软件的安装是包含 NCM PC 的, 在 STEP 7 硬件组态环境中即可配置 PC 站 3. 用于 ETHERNET 的 OPC 服务器 SIMATIC NET OPC 服务器随 SIMATIC NET 软件光盘提供, 其名称为 OPC.SimaticNET OPC(OLE For Process Control, 用于过程控制的 OLE) 的基本原理是,OPC 客户应用程序可以通过一个标准 开放的多供应商接口, 与 OPC 服务器进行通讯 OPC 服务器提供 : 数据访问接口 2.05 报警和事件接口 1.02( 单一事件 ) 在不同制造商自动化产品之间的标准化 用于不同部件的相同的 用户友好的用户接口 从工业网 / 广域网中每个计算机的可访问性 经过客户机接口 (C++) 的高性能数据存取
经过自动化接口 (VB) 或包含 OCX 数据控制, 使用容易 因特网通讯可通过 XML DA 接口实现 变量 ( 项目 ) 的成组化 ; 这样可以在很短的时间内进行大容量的数据存取 通过 OPC 服务器, 以下通讯访问选件可以用于 Ethernet: S7 通讯 S5 兼容通讯 ( 发送 / 接收 ) PROFInet 4. PC 机的软件和硬件需求 软件 : SIMATIC NET PC SOFTWARE V6.0 SP5 或以上版本 NCM PC V5.1+SP2 或以上版本 STEP 7 V5.1+SP2 或以上版本 SOFTNET-IE S7 授权 (CP1612 或普通网卡 ) S7-1613 授权 (CP1613) 硬件 : CP1613 或普通 10/100 自适应以太网卡 PC 机操作系统 : 根据不同版本 SIMATIC NET 软件来选择, 如 WINDOWS2000; WINDOWSXP 相关信息请点击 http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/9859007 查阅 SIMATIC NET 软件兼容性列表 5. SIMATIC NET 软件产品性能及使用注意事项请点击 http://support.automation.siemens.com/ww/view/en/15227599 查阅 SIMATIC NET 软件系列产品的性能数据及使用注意事项 二. 通过 ETHERNET(CP1613) 建立 OPC 服务器与 S7 PLC 的 S7 连接 ( 基于先进的 PC 组态 ) 1. 例子中所用的软件与硬件 SIMATIC NET PC SOFTWARE V6.2 SP1 S7 1613 授权 STEP 7 V5.3 SP1 CP1613 S7 300 CPU315-2DP,CP343-1(6GK7 343-1EX20-0XE0) 通讯协议 TCP/IP
2. OPC 服务器与 PLC S7 连接通讯的组态 A. S7 PLC 的组态 1) 打开 SIMATIC Manager, 通过 File New 创建一个新项目, 本例名称为 1613OPC 图 1: 创建新项目 2) 通过 Insert Station Simatic Pc Station 插入一个 SIMATIC 300 站
图 2: 插入 S7 300 Statiion 3) 双击 Hardware 进入 S7 300 硬件组态, 在相应插槽插入与机架硬件匹配的模块, 并对 CP343-1 分配 IP 地址等参数, 建立以太网 图 3: 组态硬件
4) 设置完各硬件参数后, 点击存盘编译按钮, 编译无误后即完成 S7 300 硬件组态 图 4:S7 300 组态的编译存盘
5) S7300PLC 的下载首先要选择正确的下载路径, 即设置 PG/PC 接口 : 在 SIMATIC Manager 主菜单 Option 的下拉菜单中选择 Set PG/PC Interface, 或者打开操作系统的控制面板 Start Control Panel, 同样打开 Set PG/PC Interface 进行设置 如图 5, 图 6 图 5: 在 STEP7 中设置 PG/PC 接口
图 6: 控制面板 PG/PC 接口设置 在 PG/PC 接口设置中, 根据所选的下载方式 (MPI/Profibus/Ethernet) 和 PC 所使用的硬件 (PC 适配器 /CP5613/CP5512 等 ) 来设置正确的接口参数 详细设置方法可参考西门子自动化与驱动集团技术支持与服务网站网上课堂 PLC 课程中的 如何使用 PC Adapter CP5611 CP5511 CP5512 建立 STEP7 与 PLC 通讯 这篇文章 打开 www.ad.siemens.com.cn/service 主页, 进入专家奉献的网上课堂即可下载 图 7: Set PG/PC Interface 设置窗口
B. Simatic PC 站的组态 步骤一 : 配置 PC 站的硬件机架当 SIMATIC NET 软件成功安装后, 在 PC 机桌面上可看到 Station Configurator 的快捷图标, 同时在任务栏 (Taskbar) 中也会有 Station Configuration Editor 的图标 图 8: Station Configurator 桌面快捷图标 图 9: 任务栏中的图标 1) 通过点击图标打开 Station Configuration Editor 配置窗口 图 10:Station Configuration Editor 配置窗口
2) 选择一号插槽, 点击 Add 按钮或鼠标右键选择添加, 在添加组件窗口中选择 OPC Server 点击 OK 即完成 图 11: 添加 OPC Server
3) 同样方法选择三号插槽添加 CP1613 图 12: 添加 CP1613 插入 CP1613 后, 即弹出其属性对话框 设置网卡参数, 如 IP 地址, 子网掩码等 图 13: 网卡属性即参数设置
4) 分配 PC Station 名称 点击 Station Name 按钮, 指定 PC 站的名称, 这里用默认的名称 命名原则 : 这里的 PC 站名应与 STEP7 硬件组态插入的 PC Station 名称一致 点击 OK 确认即完成了 PC 站的硬件组态 图 14: 命名 PC 站名称 注 :Station Name 并不是特指 PC 机本机的名称
步骤二 : 配置控制台 (Configuration Console) 的使用与设置 1) 配置控制台 (Configuration Console) 是组态设置和诊断的核心工具, 用于 PC 硬件组件和 PC 应用程序的组态和诊断 2) 正确完成 PC 站的硬件组态后, 打开配置控制台 (start simatic simatic net Configuration console), 可以看到所用以太网卡的模式已从 PG mode 切换到 Configuration mode, 插槽号 (Index) 也自动指向 3 如图 15 图 15 配置控制台 (Configuration Console) 注 : 对于 Simatic Net V6.1 或 V6.0 版本的软件, 你需要在上面窗口中, 手动将 CP1613 模块模式 (Mode of the module) 从 PG 模式切换到组态模式 (Configured mode), 并设置 Index 号 然后再在 Station Configuration Editor 中添加硬件
3) 在 Access Points 设定窗口中, 将 S7ONLINE 指向 PC internal(local) 此设定是为 PC 站组态的下载做准备 注 : 在控制面板 (Start Control Panel) 的 Set PG/PC Interface 中也可设置 图 16:PC Station 配置控制台 Access Point
步骤三 : 在 STEP 7 中组态 PC Station 1) 在 STEP7 1613OPC 项目中, 通过 Insert Station Simatic Pc Station 插入一个 PC 站 特别注意的是, 要将 PC Station 默认名称 SIMATIC PC Station(1) 改为与 Station Configuration Editor 中所命名的 Station Name 名称相同, 这里用默认名 SIMATIC PC Station(1) 双击 Configuration 即可进入 PC Station 组态界面 图 17: STEP 7 中创建新项目与建立 Simatic PC Station
2) 在硬件组态中, 从硬件目录窗口选择与已安装的 Simatic net 软件版本相符的硬件插入到与在 Station Configuration Editor 配置的 PC 硬件机架相对应的插槽中 图 18: PC Station 硬件组态
3) 分配 1613 以太网络参数点击 CP1613 属性对话框中 Properties 按钮打开以太网接口参数设置对话框, 按要求设置以太网卡的 IP 地址和相应的子网掩码 IP 地址应与实际硬件所设以太网卡 IP 地址一致 ( 与图 13 中 IP 地址相同 ) 并用 New 按钮建立一个 ethernet 网络 确认所有组态参数, 完成网卡设置 图 19: CP1613 参数设置
图 20: 以太网卡参数设置 4) 完成 PC 站组件设置后, 按下编译存盘按钮确定且存储当前组态配置 图 21: 组态的编译存盘
5) 编译无误后, 点击 Configure Network 按钮, 进入 NetPro 配置窗口 图 22: 选择 Configure Network 按钮 6) 在 NetPro 网络配置中, 用鼠标选择 OPC Server 后在连接表第一行鼠标右键插入一个新的连接或通过 Insert>New Connection 也可建立一个新连接 图 23: 在网络配置 (NetPro) 中添加新连接
7) 如果在同一 STEP 7 项目中, 所要连接的 PLC 站已经组态完成, 即 PLC 以太网通讯处理器 (CP343-1 or CP443-1) 网络已经使能, 在选择 Insert New Connection 后, 连接会自动创建, 需确认连接属性即可 图 24:S7 连接属性设置及确认
8) 确认所有配置后, 已建好的 S7 连接就会显示在连接列表中 点击编译存盘按钮或选择 Network>Save and Compile, 如得到 No error 的编译结果, 则正确组态完成 这里编译结果信息非常重要, 如果有警告信息 (Warning) 显示在编译结果对话框中, 这仅仅是一条信息 但如果有错误信息 (error Message), 说明组态不正确, 是不能下载到 PC Station 中的 图 25: 组态编译存盘
图 26: 编译结果 步骤四 : 组态下载 1) 完成 PC 站组态后, 即可在 NetPro 窗口点击功能按钮栏中下载按钮将组态下载到 PC 站中 需注意的是, 下载过程中会删除已有相关组件的数据, 新的组态数据将被下载到 PC 机 点击 OK 执行下载
图 27: 组态下载 2) 下载完成后, 可以打开 Station Configuration Editor 窗口检查组件状态 下图为正确状态显示画面 OPC Server 插槽 Conn 一栏一定要有连接图标, 此项说明连接激活 (Simatic Net 软件版本 V6.1 或 V6.0 版本无此状态栏 ) 图 28: PC Station 运行状态
步骤五 : 数据通讯的测试 -OPC Scout OPC Scout 工具随 Simatic Net 软件一起提供, 当完成 PC Station 组态下载后, 可用此工具进行 OPC Server 和 PLC 的数据通讯测试 1) 打开 OPC Scout,(Start>SIMATIC>SIMATICNet>OPC Scout), 如图 21 双击 OPC SimaticNet 在随之弹出的 ADD Group 对话框中输入组名, 本例命名为 1613 点击 OK 确认 图 29: 在 OPC Scout 中添加一个组 1613
2) 双击已添加的连接组 (1613), 即弹出 OPC Navigator 对话框, 此窗口中显示在 Configuration Console 所激活的连接协议 双击 S7, 在 PC Station 组态 NetPro 中所建的连接名会被显示 (S7 connection_1) 双击此连接, 即可出现有可能被访问的对象树 (objects tree), 在 PLC CPU 中已存在的 DB 块也会出现 双击任意所需访问的 PLC 数据区都可建立标签变量 这里以 DB 区为例 双击 DB 如果所显示的 DB 块有红叉标记, 这并无问题 只要再次双击 New Definition, Define New Item 对话框即被打开 可在此定义标签变量与数据类型 注 :Datatype Address No.Value 参数必须定义,No.Value 是指数据长度 定义完成后, 点击 OK 确认 图 30: 定义条目及标签变量
3) 在 Define New Item 中点击确认后, 新定义的条目即显示在 OPC Navigator 的中间窗口 点击 就可将此条目移到 OPC-Navigator 的右侧窗口, 再点击 OK 按钮就可将此条目连接到 OPC Server. 图 31: 建立定义条目与 OPC Server 连接
4) 上一步确认后, 所定义的条目 (Item) 即嵌入到 OPC Scout 中 如果 Quality 显示 good, 则 OPC Server 与 PLC 的 S7 连接已经建立, 也就意味着可以对标签变量进行读写操作 图 32:OPC Scout 与 OPC Server 的连接 双击条目的 Value 栏, 即可在 Write Value(s) to the Item(s) 窗口中对有关条目进行写操作 图 33: 写操作
三. PC 站组态与 OPC Server 通讯过程中常见问题的解释 1. 在执行 PC Station 组态下载过程中, 可能会出现 Cannot reach station manager 的错误信息提示, 可能的原因如下 : 1) Set PG/PC Interface 或 Configuration Console 中,S7 Online Access Points 应指向 PC Internal(Local) 2) 虚拟 PC 站的名称与 STEP 7 或 NCM PC 项目中建立 PC 站的名称不符 3) 虚拟 PC 站组件 (CP 卡 OPC 或 Application) 插槽号与 STEP 7 或 NCM PC 项目组态中的插槽号不同 详细说明可以访问 www.ad.siemens.com.cn/service, 选择技术资源中的产品支持 ID:12033912 2. OPC Scout 的 OPC-Navigator 窗口中, 红色的叉的含义时什么? Simatic Net 软件的 OPC 客户端 (OPC Scout) 提供了使用 OPC Navigator 来浏览 OPC 服务器的地址区域的选项 这里可以看到 OPC 服务器中已有地址的已知变量 如果变量还没有定义, 相对应的地址图标就以红色的叉标注 只要双击 New Definition, Define New Item 对话框即被打开 可在此定义标签变量, 当 OPC Server 再次连接时, 这些变量即被 OPC 接收, 红叉即消失 所以红叉并不是错误信息, 仅是没有定义 OPC 变量的提示 详细说明可以访问 www.ad.siemens.com.cn/service, 选择技术资源中的产品支持 ID:8763769 3. SIMATIC NET 软件兼容性列表详细说明可以访问 www.ad.siemens.com.cn/service, 选择技术资源中的产品支持, 在英文界面的搜索引擎中, 键入关键词 Compatibility list, 即可得到相关产品兼容性的常见问题列表, 您可点击所需条目进入具体内容页面下载文档 图 36: 兼容性查询