唐俊濤+李瑛

摘要：文章完成了將S7-200與WinCC上位分別基于Profibus-DP和PPI通信方式的研究，總結(jié)了S7-200系列PLC與上位組態(tài)軟件WinCC通過OPC通信的方法和步驟。

關(guān)鍵詞：S7-200；WinCC；Profibus-DP；PPI；OPC

中圖分類號：TP273+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0047-03

利用計算機(jī)的組態(tài)軟件可作為上位機(jī)，提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，而PLC執(zhí)行可靠有效的分散控制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制的分散控制，集中管理，實(shí)現(xiàn)無人工廠。然而在實(shí)際中，由于S7-200系列PLC是西門子后來收購的其它公司的產(chǎn)品，比WinCC推出時間要晚，WinCC中沒有集成S7-200系列PLC的通信驅(qū)動程序，而且S7-200系列PLC的通信協(xié)議也不公開，若用第三方軟件編寫監(jiān)控程序需要很高的技術(shù)水平，同時也會出現(xiàn)接口不統(tǒng)一的問題，這就影響了S7-200系列PLC在某些地方的應(yīng)用。在WinCC與S7-200的多種通信方式中，OPC有較好的設(shè)備擴(kuò)展性，所以我對S7-200系列PLC與WinCC使用OPC方式通信實(shí)現(xiàn)的問題作了研究。

1 現(xiàn)場總線Profibus-DP的特性

國際上有影響力的現(xiàn)場總線有很多，Profibus憑借優(yōu)異的性能成為歐洲和德國現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

Profibus由三個兼容部分組成；

（1）Profibus-DP：專門為分散的I/O設(shè)備和自動化控制系統(tǒng)通信使用，通信連接高速便宜。

（2）Profibus-PA：具有本征安全規(guī)范，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一根總線上，專為過程自動化設(shè)計。

（3）Profibus-FMS：是一種實(shí)時多組網(wǎng)絡(luò)，令牌結(jié)構(gòu)，用于在車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

2 PPI特性

PPI協(xié)議作為S7-200CPU最基本、默認(rèn)的通信方式，通過自帶的兩個PORT0和PORT1端口就能實(shí)現(xiàn)通信。PPI遵循主—從協(xié)議，主-從站在一個令牌環(huán)網(wǎng)中，在CPU內(nèi)用戶調(diào)用網(wǎng)絡(luò)讀寫命令即可。

3 OPC簡介

OPC（OLE for Process Control）即用于過程控制的OLE，是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，定義了一個開放的工業(yè)接口，在工業(yè)客戶機(jī)和服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)段交互，是連接工業(yè)設(shè)備和組態(tài)軟件的橋梁[1]。

4 系統(tǒng)的構(gòu)成、組態(tài)及實(shí)現(xiàn)

本實(shí)驗(yàn)做了兩套基于不同的通信系統(tǒng)的：基于Profibus-DP通信的底層；基于PPI通信的底層，主要負(fù)責(zé)PLC的控制功能。OPC主要負(fù)責(zé)WinCC上位與S7-200的通信。WinCC上位只要負(fù)責(zé)對S7-200運(yùn)行情況的監(jiān)控。

4.1 基于PPI的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組態(tài)及實(shí)現(xiàn)

4.1.1 基于PPI的系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)硬件：工業(yè)控制計算機(jī)一臺，S7-200系列PLC3臺，網(wǎng)絡(luò)連接器3個，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)軟件：Windows XP操作系統(tǒng)，STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3，SIMATIC NET 6.0，西門子WinCC V6或以上版本。

4.1.2 PPI組網(wǎng)

打開SETP 7-Micro/WIN軟件，點(diǎn)擊標(biāo)題欄的工具-指令向?qū)О粹o，出現(xiàn)一指令想向?qū)崾究?，選擇NETR/NETW，跳出一對話框即希望進(jìn)行多少項讀寫操作，其中讀為一項操作，寫為一項操作。這里我們希望能把2號主站能分別和3號從站和4號從站進(jìn)行讀寫操作，所以我們選擇4項讀寫操作，跳出的下一步中要求選擇進(jìn)行讀寫操作的端口，PORT0和PORT1都能進(jìn)行讀寫，這里我們選擇PORT0。一旦選擇了PORT0通信口，那么所有網(wǎng)絡(luò)通信都將通過該口，只能一直使用一個口與其它CPU進(jìn)行通信[3]。選擇后程序出現(xiàn)一對話框如圖2。

本文中2號站作為主站，2號的VB0和3號站VB2有讀寫操作，2號站的VB1和4號站的VB3有讀寫操作。根據(jù)相應(yīng)的是讀操作還是寫操作，站號的設(shè)置，數(shù)據(jù)存儲的設(shè)置，都設(shè)置好后進(jìn)行下一項操作，直到四項操作設(shè)置完成后設(shè)置完成。

然后在STEP 7中編寫相應(yīng)的程序，這我們程序的目的是將2號站中的VB0的數(shù)據(jù)輸出到2號站的QB0，VB1輸出的數(shù)據(jù)輸出到2號站的QB1.將3號站的VB2輸出到3號站的QB0，將4號站的VB3輸出到4號站的QB0.具體的燈的右移左移動及移動幾位的程序在從站中編寫，若通信成功，當(dāng)從站中的燈移動時候，主站中的輸出也會發(fā)生相應(yīng)變化。這里我們的程序?qū)崿F(xiàn)了相應(yīng)的PPI通信功能。下一步我們要想在上位中看到燈的實(shí)際變化，實(shí)現(xiàn)對下位的監(jiān)控。由于S7-200與WinCC不能直接進(jìn)行通信，我們首先得建立OPC服務(wù)器[2]。

4.1.3 PPI組網(wǎng)的OPC服務(wù)器的建立

同樣安裝S7-200 PC Access V1.0.3.35，運(yùn)行程序，選擇文件（新），此時建立一個PC-Access文件，此時根據(jù)你所用到的組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置PG/PC接口，這里我們選擇（PC/PPI CABLE），點(diǎn)擊已建立的工程右鍵點(diǎn)擊-新PLC，根據(jù)需要選擇需要建立的PLC臺數(shù)。這里我們建立了一臺，如圖3。

構(gòu)建后選中全部變量將其下載到測試客戶機(jī)下一欄后，點(diǎn)擊標(biāo)題欄的狀態(tài)-啟動測試客戶機(jī)。若通信欄出現(xiàn)通信質(zhì)量好，則表明通行建立好。

4.1.4 PPI組網(wǎng)的WinCC設(shè)置

打開WinCC Explorer，選擇File-NEW-Singer User Project.設(shè)置要建立的工程名及存盤路徑。在Tag Management中右鍵點(diǎn)擊Add New Driver，在出現(xiàn)的對話框中選擇OPC.chn.雙擊右邊欄中出現(xiàn)的OPC后，其跳到左邊。右鍵點(diǎn)擊Systerm Parameter.后系統(tǒng)自動搜索建立的OPC服務(wù)器，若服務(wù)器通信正常則出現(xiàn)如圖4。endprint

點(diǎn)擊Browse Sever，將出現(xiàn)的所有的變量通過Add Item添加。再繪制畫面，直接關(guān)聯(lián)OPC中的變量即可。然后運(yùn)行程序測試整個WinCC與S7-200的通信是否成功。

通過運(yùn)行實(shí)際觀察，實(shí)現(xiàn)了對3號從站中的燈移一位，對4號中的移1位，同時對2號移2位，進(jìn)行PPI通信后進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互后，實(shí)現(xiàn)2號Q0傳送到3號，2號去傳送到號，3號的數(shù)據(jù)傳送到2號的Q0，4號的數(shù)據(jù)傳送到2號的Q1。實(shí)驗(yàn)效果如圖5所示。

4.2 基于Profibus-DP的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組態(tài)及實(shí)現(xiàn)

4.2.1 基于Profibus-DP的系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)硬件：工業(yè)控制計算機(jī)一臺，西門子通信卡CP5611一張，S7-200系列PLC三臺，網(wǎng)絡(luò)連接器3個，Profibus-DP通信模塊3個。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

系統(tǒng)軟件：Windows XP 操作系統(tǒng)，STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3，SIMATIC NET 6.0，西門子WinCC V6或以上版本。

4.2.2 Profibus組網(wǎng)

在成功的安裝SIMATIC NET 的軟件和硬件程序后，我們就可以通過“開始”-“SIMATIC”-“SIMATIC Manager”來建立工程了。通過“File”-“New”新建工程，設(shè)置工程名為”PC-Station”，這時一個新的工程就建立好了，這時通過標(biāo)題欄的“Insert”-“Station”-“SIMATIC PC Station”插入一PC Station.這時雙擊“PC Station”進(jìn)行硬件組態(tài)設(shè)置。CP5611的的地址設(shè)為2，傳輸速度設(shè)置為1.5Mb/s.CP5611為DP Master，EM277 為DP Slave.三個EM 277的站號分別設(shè)置為4號，5號，6號站。設(shè)置好后每個EM277模塊插入EM 277 PROFIBUS DP 2Bytes Out/2Bytes In，再分別設(shè)置數(shù)據(jù)存儲區(qū)。如圖7所示。

PC Station信息可以在Configuration Console中查看。選擇Configured mode模塊方式后，CP5611的模式已由PG mode轉(zhuǎn)換為Configured mode。為了與上位組態(tài)軟件通信，在Configured Console-Acess Points-S7 Online選擇PC Internal（Local）。

配置完后，經(jīng)編譯無誤后，下載到Station Configure Editor中去， Station Configure editor的站名要與SIMATIC Manager的站名要一致。下載成功后用OPC Scout檢查通信是否成功。OPC運(yùn)行后若通信“Quality”顯示“Good”，則通信成功。

4.2.3 WinCC的設(shè)置

打開WinCC Explorer，選擇File-NEW-Singer User Project，建立好工程名和存盤路徑。在Tag Management中右鍵點(diǎn)擊Add New Driver，在出現(xiàn)的對話框中選擇opc.chn。打開OPC GROUP的系統(tǒng)參數(shù)，出現(xiàn)條目管理器，選擇服務(wù)器OPC.SimaticNET.DP.1。新建一個連接，命名為EM277，連接中加入并設(shè)置變量名、變量地址和數(shù)據(jù)類型等過程變量[4]。此時系統(tǒng)設(shè)置完成，只需要編寫PLC程序便可。

5 結(jié)語

本文討論了用基于Profibus-DP通信的底層，基于PPI通信的底層，組網(wǎng)后利用OPC服務(wù)器與WinCC上位通信的的方法。通過OPC服務(wù)器后，可以直接實(shí)現(xiàn)S7-200與上位的通信，并且可以省去中間用一個S7-300作為信息的中轉(zhuǎn)站，節(jié)約了成本。

參考文獻(xiàn)

[1]陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M]北京：清華大學(xué)出版社，1999.

[2]廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]楊海軍.S7-200與WinCC基于Profibus-DP的通信研究[J].機(jī)械工程與自動化，2007，（03）：12-13.

[4]王實(shí).深入淺出西門子WinCC V6[J].北京航空航天大學(xué)出版社，2004（4）：8-9.endprint