基于OPC技术的LabVIEW与300PLC的通信.doc

中国科技论文在线基于OPC技术的LabVIEW与S7-300PLC的通信卓蒙蒙作者简介：卓蒙蒙（1988-），男，安徽宿州人，硕士研究生，主要研究方向：集控系统，无线传感器网络. E-mail: 526191258*|1|卓蒙蒙|ZHUO Mengmeng|中国矿业大学机电工程学院，徐州 221008|Electrical engineering School,Univesity of mining and technology, XUZHOU,221008|卓蒙蒙（1988-），男，安徽宿州人，硕士研究生，主要研究方向：集控系统，无线传感器网络|徐州市中国矿业大学文昌校区学八楼337室|221008|52619125815950660048基于OPC技术的LabVIEW与S7-300PLC的通信|Labview Communication with S7-300 PLC Based on OPC Technology|- 9 -（中国矿业大学机电工程学院，徐州 221008）摘要：本文在对OPC及LabVIEW中的DataSocket简要介绍的基础上，阐述了如何通过对OPC相应设置来达到与西门子PLC通信的目的，该方法具有很强的通用性，给上位机软件不是Wincc的情况下与PLC通信提供了一种高效的，切实可行的方法关键词： OPC服务器；LabVIEW；S7-300PLC；通信中图分类号：TP29Labview Communication with S7-300 PLC Based on OPC TechnologyZHUO Mengmeng(Electrical engineering School,Univesity of mining and technology, XUZHOU,221008)Abstract: On the basis of briefly explaining OPC and DataSocket,this paper elaborates the method that how to set OPC to Communicate with Siemens PLC,this means has strong commonality, It provides an efficient and feasible method under the circumstances that PC software is not Wincc Key words: OPC Server;Labview;S7-300PLC; Communication0 引言OPC(OLE for Process Control) 是一个工业标准，利用它可以将不同开发商研发的驱动程序与应用软件有机的集成或连接起来。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，OPC现在已成为工业界系统互连的缺省方案，为工业监控编程带来了极大的方便。LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图标代替文本创建应用程序的图形化编程语言，广泛应用于测试，测量和自动化等领域，LabVIEW提供了大量常用于自动化测试测量领域的图形控件，使得用户开发应用系统的速度比其他语言快了410倍。S7-300PLC是一种通用型的PLC，能适合自动化工程中的各种应用场合，尤其在生产制造工程中的应用，模块化，易于分布式的配置以及易于掌握等特点，使得S7-300在各种工业领域中实施控制任务时，成为一种既经济又切合实际的解决方案。本文介绍了一种利用西门子公司提供的OPC sever使LabVIEW和S7-300PLC通信的方法，将虚拟仪器与PLC技术结合在一起开发上位机监控软件，具有良好的通用性。1 OPC功能简介1.1 OPC组成OPC是指一个标准的，和制造商无关的软件接口，以COM（组建对象模型）和DCOM（分布式组件对象模型）为基础，定义了一套标准接口，使不同的应用程序和控制器能相互交换数据，OPC采用客户/服务器模式，其中OPC服务器是数据的供应方，负责为OPC客户端提供所需的数据，目前大部分制造商都会提供相应的OPC服务器，本文中的OPC服务器是从Simatic net软件中自带的；OPC客户端是数据的使用方，处理OPC服务器提供的数据，本文中OPC客户端是图形化编程软件labview。OPC服务器和客户端的关系如图一所示;图一：OPC数据交换示意图1.2 OPC接口OPC服务器有两种接口：自定义接口和自动化接口，其中自定义接口为为C+等高级语言服务，而自动化接口VB等可使用自动化对象服务，自定义接口是必须得，而自动化接口是可选的，应用程序与不同厂商生产的设备通过OPC接口连接的示意图如图2所示;图2 OPC接口连接示意图2 通信实现12.1 软件条件利用OPC进行通信所需的软件包括：LabVIEW9.0，step7V5.4，SIMATIC NET（包含OPC服务器），其中LabVIEW9.0用来做客户端，利用其Data Socket技术实现对OPC服务器的访问，SIMATIC NET用于对通信进行组态并配置OPC服务器，step7V5.4用于对S7-300PLC进行硬件组态并编程。2.2 操作系统Windows XP.西门子的OPC服务器是32位的应用程序，况且本次通信用到的服务器是6.3版本的，所以选择在Windows XP操作系统上运行。2.3 硬件条件PC机，S7-300PLC(CPU315-2DP),西门子CP5611通讯卡，Profibus总线3 通信方案及实现3.1 通信方案设计PC机与S7-300PLC连接方案如图3所示;图3 PC与PLC连接示意图3.2 实时通信的实现（1）通信卡的安装将CP5611装入PC机的PCI插槽，启动PC机并安装CP5611的驱动程序，如果没有专用的驱动盘，可在PC机上安装Step7然后自动搜索所安装的硬件，成功安装CP5611是通信成功的前提条件。（2）OPC服务器的组态安装完SIMATIC NET软件后，点击Station Configuration Eidtior图标配置其窗口，在一号槽中插入OPC Server,在3号槽中插入CP5611并配置Profibus通信的相关参数，如波特率，地址等，然后修改PC站的名称，保存即完成PC站的硬件组态。（3）配置控制台（Configuration Console）的设置配置控制台是PC机组态设置和诊断的核心工具，再完成PC机的硬件配置后，打开配置控制台，如果CP5611没有转变成Configuration Mode,则要手动将其转变为Configuration Mode，此外要在Access Points设置窗口中将S7ONLINE指向PC internal(local)此设置是为PC站组态的下载做准备，组态如图4所示：图4 组态效果图（4）在Step7中组态PC Station打开SIMATIC Manager新建一个项目，插入一个PC站，注意此PC站的名称要与在OPC服务器里组态的PC站名称一致，在硬件组态中选择与在Simatic Net中相同的硬件组态插入到PC硬件机架相应的插槽中如图5所示图5 硬件组态并分配CP5611的相应参数。当编译完成后，进入NETPro相应界面，选择OPC服务器，点击右键插入一个新的连接，在S7连接属性对话框中对Profibus地址进行相应的配置完成以后下载到PC机上。然后再Step7上对S7-300PLC进行组态，组态完成后下载到PLC上。（5）OPC Scout中变量的设定OPC Scout是OPC Server中自带的一个用于调试OPC通信的软件，类似于串口调试助手，在OPC Scout中可以定义与PLC连接的变量，在OPC Scout的左框图双击 OPC SimaticNET建立一个组，然后双击组名进入OPC-Navigator界面，双击Connection，在PLC的存储区建立需要监控的变量，OPC Scout界面如图6所示, OPC-Navigator界面如图7所示图6OPC Scout界面图7 OPC-Navigator界面4 DataSocket与OPC Server的通信24.1 DataSocket简介DataSocket技术是NI公司推出的面向测控领域的网络通信技术。用于共享和发布实时数据能支持本地计算机上不同应用程序对特定数据的同时应用，以及网络不同计箅机的多个应用程序之间的数据交互，实现跨机器、跨语苔、跨进租的实时数据共享。用户只需要知道数据源和数据宿及需要交换的数据就可以直接进行高层应用程序的开发，实现高速数据传输，而不必关心底层的实现细节，从而简化通信程序的编写过程，提高编程效率。4.2 DataSocket通信DataSocket中隐含着OPC client可通过该OPC client与OPC server进行通信，DataSocket支持多种协议（PSP,DSTP,OPC,HTTP等），具体采用何种协议是通过URL来判断的，不同的协议采用不同的URL，本文采用OPC协议，其具体的URL格式为OPC:ComputerOPCServerItemName.利用DataSocket进行通信所用到的函数控件如下图，依次是读取DataSocket，写入DataSocket，DataSocket选择URL，打开DataSocket，关闭DataSocket。在LabVIEW中采用DataSocket对OPC server进行访问时，可以采用编程来读写数据，即用上述的函数进行读写数据，此外也可以将前面板的数据与DataSocket Server中的数据进行绑定，从而无需编程即可进行访问，方法是右击控件点击属性在数据绑定菜单下选择DataSocket，然后再浏览中选择OPC.SimaticNet,在弹出的数据框中选择需要绑定的数据项，把数据绑定到OPC.SimaticNe中的变量中去，运行LabVIEW程序，在前面板中改变变量的值，于是在OPC Scout上可以观察到PLC对应数据区的变化，同样如果该地址的值改变则LabVIEW中相应的数据也会发生改变，至此LabVIEW和PLC的通信就完成了。5 结论本文介绍的利用OPC技术使得LabVIEW和PLC通信的方法在上位机软件不是Wincc的情况下已被广泛使用，此外这种方法适合于与所有的西门子PLC，使用时只需要使用相应的服务器与通信卡即可，如与S7-200进行通信时，服务器选择PC-Access通信卡选择仍然选择CP5611即可。参考文献 (References)1 李红梁.基于OPC的PC与PLC实时通信的LabVIEW实现J.计算机应用研究。2003，12: 115-118.2 陈锡辉，张银鸿.LabVIEW8.20程序设计从入门到精通M.北京：清华大学出版社，2007.3 陈瑞阳，席巍，宋柏青.西门子工业自动化项目设计实践M.北京：机械工业出版社，2009.4 吴庚申.应用OPC接口实现S7-200PLC网络与PC数据通讯J.青岛远洋船员学院学报.2006,27(4):11-13.5 张志，杜亚江，朱德桥.基于OPC技术的上位机监控与PLC通信程序设计J.兰州交通大学学报.2009,28(3):55-57.6 梁永湖，孙宁.基于LabVIEW实现PC与PLC的实时监控J.计算机系统应用.2008,12:136-138.以下为系统生成表格，切勿修改表格内容.项目基金 中文作者卓蒙蒙英文作者ZHUO Mengmen