淺談基于OPC技術(shù)的iFIX與S7-200PLC的通訊
發(fā)布日期：2022-04-22 點(diǎn)擊率：44 品牌：IFix
1 引言
隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,工業(yè)控制軟件取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而,由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和過程復(fù)雜程度的提高,工業(yè)控制軟件設(shè)計(jì)面臨著巨大的挑戰(zhàn),那就是要集成數(shù)量和種類不斷增多的現(xiàn)場(chǎng)信息。傳統(tǒng)的方式是通過開發(fā)設(shè)備專有驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問。這就帶來諸多問題,如耗費(fèi)大量重復(fù)性的勞動(dòng),不同設(shè)備供應(yīng)商的驅(qū)動(dòng)程序之間的不一致,硬件性能不能得到廣泛支持,驅(qū)動(dòng)程序不能適應(yīng)升級(jí)后的硬件以及發(fā)生存取沖突等。解決上述問題的關(guān)鍵在于一個(gè)統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。正是基于這種需要產(chǎn)生了OPC標(biāo)準(zhǔn)。
iFIX是基于WINOOWsNT/ 2000平臺(tái)和多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之上的功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件,有極大的易用性和可擴(kuò)展性,方便系統(tǒng)集成,廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。iFIX集成了COM/DCOM、OPC等先進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù)。
S7-200系列小型可編程序控制器PLC適用于各行各業(yè)中小機(jī)器設(shè)備的控制,適合各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化,具有極高的性能價(jià)格比,用途廣泛。PC ACCESS是西門子推出的專用于S7-200 PLC的OPC Server(服務(wù)器)軟件,它向OPC客戶端提供數(shù)據(jù)信息,可以與任何標(biāo)準(zhǔn)的OPC Client(客戶端)通訊。
2 OPC技術(shù)概述
2.1 OPC定義
OPC(OLE for Process Control)是一套以微軟COM, DOOM (Distributed COM)技術(shù)為基礎(chǔ),基于WINOOWs操作平臺(tái),為工業(yè)應(yīng)用程序之間提供高效的信息集成和交互功能的組件對(duì)象模型接口標(biāo)準(zhǔn)。OPC實(shí)際上是提供了一種規(guī)范,通過這種規(guī)范,系統(tǒng)能夠以服務(wù)器/客戶端標(biāo)準(zhǔn)方式從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)并將其傳遞給任何客戶應(yīng)用程序。這樣,只要生產(chǎn)商開發(fā)一套遵循OPC規(guī)范的服務(wù)器與數(shù)據(jù)進(jìn)行通信,其他任何客戶應(yīng)用程序便能通過服務(wù)器訪問設(shè)備。
2.2 OPC基本結(jié)構(gòu)
OPC技術(shù)的實(shí)現(xiàn)由兩部分組成,OPC服務(wù)器部分 及OPC客戶應(yīng)用部分。OPC服務(wù)器是一個(gè)典型的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)源程序,它收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)信息,通過標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口傳送給OPC客戶端應(yīng)用。OPC客戶應(yīng)用是一個(gè)典型的數(shù)據(jù)接收程序,如人機(jī)界面軟件(HMI)、數(shù)據(jù)采集與處理軟件(SCADA)等。OPC客戶應(yīng)用通過OPC標(biāo)準(zhǔn)接口與OPC服務(wù)器通信,獲取OPC服務(wù)器的各種信息。符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的客戶應(yīng)用可以訪問來自任何生產(chǎn)廠商的OPC服務(wù)器程序。
2.3 OPC對(duì)象
OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范規(guī)定的基本對(duì)象有三類:服務(wù)器(server)、組(group)和數(shù)據(jù)項(xiàng)(item) 。服務(wù)器對(duì)象包含服務(wù)器的所有信息,也是組對(duì)象的容器,一個(gè)服務(wù)器對(duì)應(yīng)于一個(gè)OPC server,即一種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。組對(duì)象除了包含它自身信息外,還負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)項(xiàng)。每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)代表到數(shù)據(jù)源的一個(gè)連接,但它沒有提供外部接口,客戶端程序無法對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)直接進(jìn)行操作,應(yīng)用程序必須依靠數(shù)據(jù)項(xiàng)的容器組對(duì)象來對(duì)它進(jìn)行操作。
3 IFIX與S7-200PLC的通信原理
實(shí)現(xiàn)IFIX與PLC的通信的過程即OPC服務(wù)器收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備PLC的數(shù)據(jù)信息,并通過標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口傳送給OPC客戶端IFIX應(yīng)用。IFIX作為OPC客戶應(yīng)用是一個(gè)典型的數(shù)據(jù)接收程序,OPC客戶應(yīng)用通過OPC標(biāo)準(zhǔn)接口(OPC I/O驅(qū)動(dòng))與OPC服務(wù)器通信,獲取OPC服務(wù)器的各種信息。
軟件需求為S7-200 PC ACCESS V1.0 SP2、組態(tài)軟件IFIX、OPC I/O驅(qū)動(dòng)、編程軟件STEP 7 MicroWIN V4.0 SP4(或者軟件的更高版本)。IFIX的OPC客戶端工具OPC PowerTool需要在IFIX安裝完成后另行安裝。
具體過程為PC ACCESS作為OPC服務(wù)器根據(jù)設(shè)計(jì)要求采集S7-200PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)信息;IFIX的OPC客戶端工具OPC PowerTool根據(jù)設(shè)計(jì)要求采集PC ACCESS內(nèi)的數(shù)據(jù),IFIX數(shù)據(jù)庫(kù)PDB讀取OPC OPC PowerTool采集上來的數(shù)據(jù),IFIX完成了與S7-200PLC的通訊。
4.1 OPC服務(wù)器PC ACCESS和S7-200通信的實(shí)現(xiàn)
在PC ACCESS中引入所需要的PLC地址并進(jìn)行命名。可以通過文件->輸入符號(hào)導(dǎo)入整個(gè)STEP 7 MicroWIN V4.0中設(shè)計(jì)的符號(hào)表,也可以通過添加新PLC、添加新項(xiàng)目逐條添加。在單獨(dú)添加新項(xiàng)目時(shí)符號(hào)名可以單獨(dú)定義,但為方便使用盡量與PLC中定義符號(hào)
一致。可以設(shè)置數(shù)據(jù)的可讀寫性。設(shè)置地址及相匹配的數(shù)據(jù)類型。圖3。所需要的數(shù)據(jù)添加完畢后可以通過在客戶機(jī)中增加項(xiàng)目來檢測(cè)數(shù)據(jù)通訊是否正常,若正常測(cè)試客戶機(jī)中數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)PLC中程序運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)刷新。
4.2 IFIX與OPC服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)
4.2.1 OPC PowerTool
啟動(dòng)客戶端OPC PowerTool,添加服務(wù)器(server)、組(group)和數(shù)據(jù)項(xiàng)(item)。為方便使用,服務(wù)器、組和數(shù)據(jù)項(xiàng)名稱盡量簡(jiǎn)單。添加服務(wù)器時(shí)選擇S7200.OPCServer類型服務(wù)器。添加數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí),選擇Browse Server按鈕,即出現(xiàn)在PC ACCESS中所設(shè)計(jì)的各符號(hào),選擇需要的逐條添加為各數(shù)據(jù)項(xiàng),實(shí)現(xiàn)IFIX的OPC客戶端工具OPC PowerTool對(duì)PC ACCESS的數(shù)據(jù)通訊。
4.2.2 IFIX數(shù)據(jù)庫(kù)PDB
通過OPC PowerTool完成數(shù)據(jù)采集后,IFIX即可應(yīng)用所采集的數(shù)據(jù)。在IFIX數(shù)據(jù)庫(kù)管理器中設(shè)置各數(shù)據(jù),選擇合適的數(shù)據(jù)類型,O/I配置使用OPC Client v7.30。I/O地址配置格式為:服務(wù)器名(PowerTool命名):組名:項(xiàng)目符號(hào),
5 結(jié)束語
本文介紹了采用OPC方式作為第三方協(xié)議實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備PLC之間的通信原理及實(shí)現(xiàn)方法。不僅IFIX,其它如WINCC、INTOUCH等組態(tài)軟件,都可以通過OPC技術(shù)與PLC實(shí)現(xiàn)通訊。工廠中主體設(shè)備中使用組態(tài)軟件較為廣泛,S7-200小型PLC作為單體設(shè)備靈活而分散,利用OPC技術(shù)可以很好的將兩者集中融合,便于單體設(shè)備的監(jiān)控,具有較高的實(shí)用價(jià)值。經(jīng)試驗(yàn),基于OPC技術(shù)的組態(tài)軟件與PLC通信正常,運(yùn)行良好。
