DSC模块之OPC Server使用

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主要软件版本: 2013
主要软件修正版本: N/A
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问题: 1. 如何在PLC端和OPC Server端对参数进行配置？关于OPC Server的使用之前已经有相关文章介绍过，但是，大部分都停留在使用LabVIEW和NI OPC Server的使用方面，关于其中某些参数的定义(比如Device ID经常要设置为2，为什么不能是其他的数字？)则介绍得比较少。关于这部分参数的定义要涉及到PLC端的编程和设置。
2. 使用LabVIEW除了可以对 NI OPC Server进行访问，是否可以对第三方的OPC Server进行访问，如果可以的话，要怎么进行访问？
3. 如何使用串口和以太网通过OPC Server对PLC进行访问，两者在编程上需要注意哪些问题，具体怎么操作？

解答: 在开始下面的实验之前，我们需要了解整个过程的软件要求以及硬件要求。

硬件要求：

1. 西门子PLC，型号：CPU 224 AC/DC/ Relay (订货号：6ES7 214-1BD23-0XB8)

2. 西门子RS232/PPI 编程电缆(订货号：6ES7 901-3CB30-0XA0)

这款编程线缆是RS232接口的，也有一款是USB接口的，目前AE办公室也有，使用上没有区别

在编程电缆的侧边有8个拨码开关(其中有2个无效)，这些拨码开关的具体含义在背面有注明，其中，大家需要注意的有4个：

            1~3：    波特率的设置
            5：        设置为1的时候表示该PPI电缆当编程器使用，可以通过西门子自带的软件进行编程；
                         设置为0的时候表示该PPI电缆自由口通讯，当一般的串口线使用。

3.    以太网通讯模块，CP 243-1(订货号：6GK7 243-1EX01-0XE0)

系统的连接如下所示。

市面上常见的PLC厂商主要有西门子、三菱、欧姆龙等。大家经常听的西门子200、300、400性能上的排行究竟是怎样呢，你看下面这张图就知道了。
其中，需要指出的是，S7-1200是近年来西门子主推的一款PLC，跑以太网接口，编程的时候不需要PPI电缆，一根网线就直接搞定，编程软件TIA 比起S7-200 和S7-300的界面也友善很多，目前，TIA也支持对S7-300进行编程。

软件要求：
1.    LabVIEW
2.    DSC
3.    NI OPC Serve
4.    Micro/Win：西门子S7-200的编程软件
5.    PC ACCESS：西门子S7-200的OPC Server
由于S7-200是比较老的产品，对应的编程软件很多时候只能在较老的操作系统上运行，下表是Micro/Win以及PC ACCESS这两款软件和windows操作系统的兼容表。

下面，我们正式进入实际操作阶段。

实验1：通过串口和NI OPC Server访问S7-200数据

1. 给PLC供电，通过PPI电缆把PLC连接到PC；

2. 打开Micro/Win，

，其界面如下所示。

3. 点击系统块，弹出系统块对话框。这个是对PLC通讯参数的设置，比如后面在NI OPC Server有一个Master ID就是要和下面的PLC地址一致，为了区别，现在设置为3，波特率设置为19200，点击确认。

4. 编写下图程序。

其中，SM0.5是S7-200内部特殊寄存器SMB0的一位，该位以1Hz的频率进行变化。
如果M0.0接通，则在Q0.0口以1Hz的频率输出占空比为50%的方波；
如果M0.0断开，Q0.0始终为0。
关于SMB0的说明，请参考以下表格。

5. 点击

，弹出以下对话框。点击PC/PPI cable PPI.1→Properties。

设置编程电缆的通讯端口，这里为COM1，点击OK确认并返回。

此时，要确信编程电缆的第5个拨码开关处在1位置，编程电缆工作在“编程模式”。

6. 点击通信图标

，点击“双击刷新”，显示目前以连接的S7-200，地址为：2，波特率为9600。选择CPU 224CN并点击“确认”。

在工具栏中选择下载。

把程序块，数据库以及系统块复选框都勾选上，点击“下载”。

下载完成，弹出以下对话框，选择“OK”。

7. 选择“程序在线监控”，进行在线调试。

当然，你也可以选择“状态表监控”，输入要监控的地址进行观察，你也可以在状态监控列表中修改特定地址的值。

8. 再次查看PLC的通信参数，现在S7-200地址变成3，波特率为19200。

到此为止，一个简单的PLC程序已经编写完成并下载到PLC中。
下面，使用NI OPC Server建立标签并在LabVIEW中访问。这部分内容之前已经有相关的文章介绍过，具体可以参考《手把手教你在LabVIEW下使用OPC》（http://www.ni.com/white-paper/7450/zhs/）或者是《DSC模块之OPC Server使用（以PLC为例）》(http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/281365919A6CDC7E86257B1E0020813B)。本文中只做简单介绍。

在NI OPC Server建立以下工程，这里对几点需要注意的事情做个说明：

1. 由于在PLC端设置其地址为3，波特率为19200，所以在OPC Server中设置的地址与波特率也要与其一致。

2. 如果使用一般的串口线缆则改点可以忽略，如果使用PC/PPI线缆，需要把第5个拨码开关打到0位置，使其工作在自由口模式。
3. 使用串口访问PLC时，即使访问PLC中的某一位，也要使用byte类型，如果使用bool类型，则在OPC Server中的值不会发生变化。比如SBit_Bool和SBit都是关联SM0.5这一位，SBit定义为Byte类型，而SBit_Bool定义为bool类型，在Quick Client中观察到SBit_Bool的值始终不发生改变。

4. 使用串口进行OPC Server的使用，如果波特率设置为9600，会发现OPC Server中读取到的值和实际值不匹配，变化速度比实际上慢，原因是波特率太低了，修改为19200即可。

5. 在LabVIEW中建立OPC Client 的IO Server，注意默认的更新时间为1000MS，这个可能在很多场合都不能满足需求，可以适当把更新时间该小，这里设置为100ms。

6. 在LabVIEW工程中编写以下简单程序，间隔25毫秒读取QBit和SBit的值，同时，往MBit写入值，程序运行之后，写入部分运行正常，但是读取部分发现SBit的值不能按照实际的情况变化，也就是读取部分出现问题。

把LabVIEW程序修改成下面的形式：读取部分放在超时分支，写入部分放在值改变分支，也就是读取和写入不同时进行，此时，读取和显示都可以正常运行。

实验2：通过以太网和NI OPC Server连接到PLC

1. 进行硬件连线，如下图所示。需要注意，S7-200的以太网模块本身需要24VDC的供电，这部分电源可以直接从PLC控制器的管脚引出。

2. 新建一个S7-200工程，确信使用RS232/PPI电缆连接正常，点击工具→以太网向导。

3. 在此处选择模块的位置，在线的情况下，您也可以用“读取模块”按钮搜寻在线的CP243-1模块，点击“下一步”按钮。

4. 选择以太网通讯模块的订货号。

5. 设置IP地址，需要确保PLC和PC在同个局域网内。

6. 设置连接模块数量。

7. 把PLC设置为服务器，下面本地TSAP使用默认10.00，远程TSAP设置为10.11，接受所有连接请求。(这两个TSAP需要记住，后面会使用到。)

8. 选择CRC校验，使用缺省的时间间隔30秒，点击“下一步”按钮。

9. 填写模块所占用的V存储区的起始地址，你也可以通过“建议地址”按钮来获得系统建议的V存储区的起始地址，点击“下一步”按钮。

10. 从左边的浏览器中把通讯模块拖动到程序框图中，编写如下图的程序。

11. 点击

，把程序下载到PLC。

12. 修改接口设置，把连接方式设置为使用以太网口，如下所示。

13. 在通信页面中搜索设备，找到通过以太网口连接的PLC，网址为：10.144.1.156。选择设备，并点击确认。此时，可以拔掉原先的RS232/PPI线缆，PLC程序可以通过网线下载，当然，也可以通过以太网访问OPC Server。

至此，PLC端的设置已经完成。

NI OPC Server 连接至PLC时，使用以太网的操作和串口的操作基本一致，其中，需要注意的一点是，配置过程中，OPC Server对应的Local TSAP对应于PLC端的Remote TSAP ，为1011，OPC Server对应的Remote TSAP对应于PLC端的Local TSAP ，为1000，如下图所示。(PS:这里省略了小数点。)

此外，还有一点需要注意，这里创建变量绑定到PLC的位时，必须选择bool类型，这个跟使用串口是有明显的差异的，如下所示。

同样的，在LabVIEW 中使用IO Server建立VI，程序框图如下所示。运行程序，发现读取和写入可以正常运行。
对于和使用串口进行通讯的情况，导致这种差异主要可能有两种原因：
1. 使用以太网本身的传输速率比串口高；
2. 以太网传输可以用bool类型，而串口必须为byte类型，串口传输的数据量比以太网方式大。