OPC通讯在西门子PLC与LabVIEW通讯中的应用

张德忠

摘 要：文章主要介绍了使用LabVIEW作为上位机软件与西门子PLC通讯的实际应用。该应用中使用西门子300系列PLC，LabVIEW作为上位机组态软件，使用OPC通讯方式进行通讯。这种通讯方式简单易用，配置灵活，无需添加任何配置协议，而且具有很好的扩展、管理和可维护特性。

关键词：西门子PLC；OPC通讯；LabVIEW

前言

近年来，随着科技的发展和进步，越来越多的上位机编程组态软件涌现出来，例如：wincc、ifix、组态王等等。它们多数为功能强大的组态软件，但是它们却有着点数与价格的限制，而且往往價格不菲。然而，LabVIEW做为一个完全开放的编程软件，它完全没有点数与价格的限制，并且它几乎能够与任何的工业接口进行通讯。

随着LabVIEW的推广和使用，越来越多的工业控制领域开始使用LabVIEW这一开放式的编程软件作为上位机控制软件。

文章将详细介绍一种极为简单的通讯方式。使用OPC通讯建立西门子300PLC与LabVIEW的通讯。

1 硬件配置

如图1所示：本应用中硬件包括西门子300PLC、S120变频器、西门子电机、上位机、网线等。

该系统中PLC与上位机，PLC与变频器之间的通讯均采用Ethernet网线通讯。

2 通讯配置

本系统中西门子300PLC与S120变频器之间的通讯以及300PLC程序的编写不再介绍，仅对PLC与上位机LabVIEW程序的通讯进行说明。

2.1 软件配置

（1）SIMATIC NET PC SOFTWARE V8.20SP1；

（2）STEP 7 V5.5SP1；

（3）LabVIEW2013。

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，它们包括：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）。

在文章中，需要通过SIMATIC NET建立OPC服务器站点。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

* 报警和事件接口

* 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

* 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

2.2 通讯组态

2.2.1 OPC 服务器与 PLC S7 连接通讯的组态

（1）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，同时在任务栏中也会有 Station Configuration Editor 的图标。

打开Station Configurator，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；同样方法选择三号插槽添加 IE General。

点击 Network Properties 后，WINDOWS 网络配置窗口即打开，选择本地连接属性菜单设置网卡参数，将电脑本地连接地址改为PLC地址，并新建一个网络。

（2）组态PC Station

在开始>>所有程序>>中找到Simatic NCM软件，打开后新建项目，在硬件配置中新建OPC sever，和IE General，分别位于一，三两槽，完成后保存编译。

或者打开SIMATIC Manager软件后，通过File》New创建一个新项目，如“s7ethernetopc”。通过Insert》Station》Simatic PC Station插入一个PC站。如图4所示。

然后在硬件组态中，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 Configurator Editor配置的PC硬件及技术相对应的插槽中。

点击IE General属性对话框中Properties按钮打开以太网接口参数设置对话框，按照要求设置以太网的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。并新建一个Ethernet网络。

2.2.2 完成PC站组件设置后，保存并编译当前组态配置

（1）添加PLC数据为OPC变量

打开OPC Scout，选择Local COM sever》OPC.SimaticNET》＼S7》objects》DB，在DB数据块文件中选择New definition，在弹出的窗口中选择PLC定义好的数据类型和地址。例如布尔型的数据数据类型为X，实数的数据类型为Real。这样依次将PLC中的数据添加为OPC变量。如图7所示。

在Scout中把已经添加好的OPC变量拖到DA View中可以实时查看这些变量的通信状态和数值。

（2）关联LabVIEW控件与OPC变量

在LabVIEW中右键控件选择属性》数据绑定，数据绑定选择中选择DataSocket；选择合适的访问类型；路径选择》DSTP服务器，在弹出的的窗口中选择localhost》OPC.SimaticNTE》S7》S7connection-1，选择此控件所要关联的OPC变量，即所要对应的PLC变量。

3 验证配置

将LabVIEW中的控件关联好OPC变量后，运行LabVIEW程序，在前面板的控件右上角会出现绿色的小矩形框，当控件与PLC变量通讯正常时，显示为亮绿色。此时改变前面板控件的值，可以在OPC Scout软件中看到相应的变量值发生了变化，并且PLC发出了正确的指令，这表明LabVIEW已经通过OPC变量的方式与PLC建立了连接。如下图为实验中控制电动机得到的曲线。

4 结束语

文章详细介绍了通过Ethernet建立OPC服务器与西门子300系列PLC连接的组态配置方法，通过在LabVIEW中建立OPC连接数据绑定使LabVIEW通过Ethernet建立OPC服务器以S7连接方式访问西门子300系列PLC并读取PLC数据的方法。这种基于LabVIEW组态的方法不仅编程简单，而且没有成本与常用组态软件点数的限制，配置简单，不需要要增加任何通讯模块部件，节省了大量的组态编程时间和软硬件成本，是一种简单易行的通讯方式。但是这种通讯方式有一些缺点，其通讯延时一般在几百毫秒以上，在实时性要求高的场合不建议使用。

参考文献

[1]Simens 以太网建立OPC[Z].

[2]西门子S7 300PLC OPC配置说明[Z].

[3]NI LabVIEW Help 2013[Z].