通过ETHERNET建立SIMATIC NET OPC 服务器与PLC 的S7连接

Building Up The S7 Connection Between SIMATIC NET OPC Server and PLC Via ETHERNET

Getting-started Edition (2005年5月)

摘要本文介绍了西门子工业控制网络SIMATIC NET以及用于ETHERNET的OPC服务器，详细讲述了通过ETHERNET建立OPC 服务器与S7 PLC 的S7连接的组态配置方法，通过在WINCC项目中建立OPC连接用以实现使用WinCC通过ETHERNET建立OPC服务器以S7连接方式访问S7 PLC并读取PLC数据的方法。

关键词 以太网；OPC 服务器；S7连接；WinCC

Key Words Ethernet; OPC Server; S7 connection; WinCC

通过ETHERNET建立SIMATIC NET OPC 服务器与PLC 的S7连接

一．基本相关信息

1. SIMATIC NET PC 软件简介

2. 用于ETHERNET的先进PC组态

3. 用于ETHERNET的OPC服务器

4. PC机的软件和硬件需求

5. SIMATIC NET软件产品性能及使用注意事项

二．通过ETHERNET建立OPC 服务器与S7 PLC 的S7连接（基于先进的PC组态）

1. 例子中所用的软件与硬件

2. OPC服务器与PLC S7 连接通讯的组态

三．在WINCC项目中建立OPC连接

四． PC站组态与OPC Server通讯过程中常见问题的解释

五．附录－推荐网址

一．基本相关信息

1. SIMATIC NET PC 软件简介

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，他们包括：

¶ 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）

2. 用于ETHERNET的先进PC组态

先进PC组态是随SIMATIC NET V6.0以上提供的。Advanced PC Configuration代表一个PC站的全新、简单、一致和经济的调试和诊断解决方案。它可以取代以前的PC组态工具COM L S7 通过使用NCM PC V5.1+SP2或以上和STEP 7 V5.1+SP2或更高版本，一台PC 可以和在SIMATIC S7中一样进行组态，并通过网络装入。

这里提到两种组态工具NCM PC，STEP 7，区别如下：

l NCM PC:

NCM PC 是随SIMATIC NET 软件光盘提供，它可以创建PC项目和打开STEP 7项目。但NCM PC组态软件不能编辑STEP 7中的S7程序块

l STEP 7:

完整版本STEP 7软件的安装是包含NCM PC的，在STEP 7硬件组态环境中即可配置PC站

3. 用于ETHERNET的OPC服务器

OPC服务器随SIMATIC NET 软件光盘提供

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：

l 数据访问接口2.05

l 报警和事件接口1.02（单一事件）

l 在不同制造商自动化产品之间的标准化。

l 用于不同部件的相同的、用户友好的用户接口。

l 从工业网/广域网中每个计算机的可访问性。

l 经过客户机接口（C++）的高性能数据存取。

l 经过自动化接口（VB）或包含OCX数据控制，使用容易。

l 因特网通讯可通过XML DA接口实现。

l 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。

通过OPC服务器，以下通讯访问选件可以用于Ethernet:

l S7通讯

l S5兼容通讯（发送/接收）

l PROFInet

4. PC机的软件和硬件需求

l 软件： SIMATIC NET PC SOFTWARE V6.0 SP5 或以上版本

NCM PC V5.1+SP2或以上版本

STEP 7 V5.1+SP2或以上版本

SOFTNET-IE S7授权(CP1612或普通网卡)

S7-1613授权(CP1613)

l 硬件： CP1613或普通10/100自适应以太网卡

l PC机操作系统：根据不同版本SIMATIC NET 软件来选择，如WINDOWS2000; WINDOWSXP…

相关信息请点击http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/9859007 查阅SIMATIC NET软件兼容性列表。

5. SIMATIC NET软件产品性能及使用注意事项

请点击http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/15227599 查阅SIMATIC NET软件系列产品的性能数据及使用注意事项。

二．通过ETHERNET建立OPC 服务器与S7 PLC 的S7连接（基于先进的PC组态）

1. 例子中所用的软件与硬件

l SIMATIC NET PC SOFTWARE V6.2 SP1

l STEP 7 V5.3 SP1

l 普通网卡

l Softnet S7 IE授权

l S7 300 CPU315-2DP，CP343-1(6GK7 343-1EX20-0XE0)

l 通讯协议 TCP/IP

2. OPC服务器与PLC S7 连接通讯的组态

步骤一：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(Taskbar)中也会有Station Configuration Editor的图标。

图1: Station Configurator 桌面快捷图标图2：任务栏中的图标

1) 通过点击图标打开Station Configuration Editor配置窗口

图2：Station Configuration Editor配置窗口

2) 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即完成。

图3：添加OPC Server

3) 同样方法选择三号插槽添加IE General

图4：添加IE General

插入IE General后，即弹出其属性对话框。点击Network Properties，进行网卡参数配置。

图5：网卡属性

4) 网卡的配置

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，如IP地址，子网掩码等。步骤如图6，图7，图8。确认各步设置后，网卡

配置完成。

图6: 本地连接

图7：网卡属性选择

图8：分配普通网卡参数

5) 分配PC Station名称

点击“Station Name”按钮，指定PC站的名称，这里命名为ethernetopc。点击“OK”确认即完成了PC站的硬件组态。

图9：命名PC站名称

注：Station Name并不是特指PC机本机的名称

步骤二：配置控制台（Configuration Console）的使用与设置

1) 配置控制台（Configuration Console）是组态设置和诊断的核心工具，用于PC硬件组件和PC应用程序的组态和诊断。

2) 正确完成PC站的硬件组态后，打开配置控制台（startàsimaticàsimatic netàConfiguration console），可以看到所用以太网卡的模式已从PG mode切换到Configuration mode,插槽号（Index）也自动指向3。如图8。

图10 配置控制台（Configuration Console）

注：对于Simatic Net V6.1或V6.0版本的软件，你需要在上面窗口中，手动将模块模式（Mode of the module）从PG模式切换到组态模式（Configured mode），并设置Index号。然后再在Station Configuration Editor中添加硬件。

3) 在Access Points设定窗口中，将S7ONLINE 指向PC internal(local)。此设定是为PC站组态的下载做准备。

图11：PC Station配置控制台Access Point

步骤三：在STEP 7中组态PC Station

1) 打开SIMATIC Manager，通过FileàNew创建一个新项目，如“s7ethernetopc”。通过InsertàStationàSimatic Pc Station插入一个PC站。特别注意的是，要将PC Station默认名称“SIMATIC PC Station(1)”改为与Station Configuration Editor 中所命名的Station Name名称相同，所以这里改名为“ethernetopc”。双击Configuration即可进入PC Station组态界面。

图12： STEP 7中创建新项目与建立Simatic PC Station

2) 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 Configuration Editor配置的 PC硬件机架相对应的插槽中。

图13： PC Station硬件组态

3) 分配普通以太网络参数

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,按要求设置以太网卡的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。（与图7中IP地址相同）并用New按钮建立一个ethernet网络。

确认所有组态参数，完成网卡设置。

图14：以太网卡参数设置

4) 完成PC站组件设置后，按下编译存盘按钮确定且存储当前组态配置

图15：组态的编译存盘

5) 编译无误后，点击“Configure Network”按钮，进入NetPro配置窗口。

图16：选择“Configure Network”按钮

6) 在NetPro网络配置中，用鼠标选择OPC Server后在连接表第一行鼠标右键插入一个新的连接或通过“Insert>New Connection”也可建立一个新连接。

图17：插入新连接

7) 如果在同一STEP 7项目中，所要连接的PLC站已经组态完成，即PLC以太网通讯处理器（CP343-1 or CP443-1）网络已经使能，在选择“Insert New Connection”后，连接会自动创建，不需以下步骤的设置，仅需确认连接属性即可。如果在项目中没有所要连接的对象（如本例），你必须在“Insert New Connection”对话框中，选择“Unspecified”作为连接对象，并在连接属性中选择S7 connection。点击OK确认。

图18：在网络配置（NetPro）中添加新连接

8) 在S7 连接属性对话框中，将所要连接PLC以太网通讯处理器(CP343-1 or CP443-1)IP地址填入到图19标注的 Partner、Address对应空白框中。然后选择“Address Details”按钮，对地址进行进一步设置。所要设置的参数是机架和插槽号（Rock/Slot）。如果连接对象是S7 300 PLC，则机架和插槽号分别为0，2。如是S7 400 CPU，要根据实际机架和插槽号来设置。设置完成后点击OK确认。

注：Slot是指CPU所在插槽号。

图19：S7 连接属性与连接地址

9) 确认所有配置后，已建好的S7连接就会显示在连接列表中。点击编译存盘按钮或选择Network>Save and Compile，如得到No error的编译结果，则正确组态完成。这里编译结果信息非常重要，如果有警告信息（Warning）显示在编译结果对话框中，这仅仅是一条信息。但如果有错误信息（error Message），说明组态不正确，是不能下载到PC Station中的。

图20：组态编译存盘

步骤四：组态下载

1) 完成PC站组态后，即可在NetPro窗口点击功能按钮栏中下载按钮将组态下载到PC站中。需注意的是，下载过程中会删除已有相关组件的数据，新的组态数据将被下载到PC机。点击OK执行下载。

图21：组态下载

2) 下载完成后，可以打开Station Configuration Editor窗口检查组件状态。下图为正确状态显示画面。OPC Server插槽Conn一栏一定要有连接图标，此项说明连接激活。（Simatic Net 软件版本V6.1或V6.0版本无此状态栏）

图22： PC Station运行状态

步骤五：数据通讯的测试－OPC Scout

OPC Scout 工具随Simatic Net软件一起提供，当完成PC Station组态下载后，可用此工具进行OPC Server 和PLC的数据通讯测试。

1) 打开OPC Scout,（Start>SIMATIC>SIMATICNet>OPC Scout），如图21双击“OPC SimaticNet”在随之弹出的“ADD Group”对话框中输入组名，本例命名为“OPC_ETHERNET”。点击OK确认。

图23：在OPC Scout中添加一个组“OPC_ETHERNET”

2) 双击已添加的连接组（OPC_ETHERNET），即弹出“OPC Navigator”对话框，此窗口中显示在Configuration Console所激活的连接协议。双击“S7”，在PC Station组态NetPro中所建的连接名会被显示（S7 connection_1）。双击此连接，即可出现有可能被访问的对象树（objects tree），在PLC CPU中已存在的DB块也会出现。

图24：Objects in the OPC Navigator

3) 双击任意所需访问的PLC数据区都可建立标签变量。这里以DB区为例。

双击DB如果所显示的DB块有红叉标记，这并无问题。只要再次双击“New Definition”，“Define New Item”对话框即被打开。可在此定义标签变量与数据类型。注：Datatype、Address、No.Value参数必须定义，No.Value是指数据长度。定义完成后，点击OK确认。

图25：定义条目及标签变量

4) 在“Define New Item”中点击确认后，新定义的条目即显示在OPC Navigator的中间窗口。点击“à”就可将此条目移到OPC-Navigator的右侧窗口，再点击OK按钮就可将此条目连接到OPC Server.

图26：建立定义条目与OPC Server连接

5) 上一步确认后，所定义的条目（Item）即嵌入到OPC Scout中。如果“Quality”

显示“good”，则OPC Server与PLC的S7连接已经建立，也就意味着可以对标签变量进行读写操作。

图27：OPC Scout与OPC Server的连接

双击条目的“Value”栏，即可在“Write Value(s) to the Item(s)”窗口中对有关条目进

行写操作

图28：写操作

三．在WINCC项目中建立OPC连接

WINCC项目可以通过OPC channel获得本机或网络上计算机的OPC Server的数据。首先，在变量管理器里面建立OPC驱动。

图29 建立新的驱动

在驱动文件夹里选择”OPC.CHN”文件，就会得到如图30所示的OPC驱动连接。

图30 OPC 驱动连接

打开系统参数选项，在OPC条目管理器里浏览本机的OPC Server,找到我们刚才建立的SIMATIC NET OPC，添加变量，您可以用过滤器选择自己想要监控的变量，也可以在该连接下生成自己的变量，只要<addr>值填写正确就可以了，如图31所示。

图31 选择系统参数

找到前面设置好的OPC Server－OPC.SimaticNET

图32 OPC条目管理器

图33 变量过滤器

图34 选择变量

将OPC Scout中生成的变量引入到WINCC过程变量中去，您也可以自己生成新的变量

图35 完成OPC过程变量的添加

四． PC站组态与OPC Server通讯过程中常见问题的解释

在执行PC Station 组态下载过程中，可能会出现“Cannot reach station manager”的错误信息提示，可能的原因如下：

1) Set PG/PC Interface或Configuration Console中，S7 Online Access Points 应指向PC Internal（Local）。

2) 虚拟PC站的名称与STEP 7 或NCM PC项目中建立PC站的名称不符。

3) 虚拟PC站组件（CP卡、OPC或Application）插槽号与STEP 7 或NCM PC项目组态中的插槽号不同。

详细说明可以访问http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/12033912

2． OPC Scout的OPC-Navigator窗口中，红色的叉的含义是什么？

Simatic Net软件的OPC客户端（OPC Scout）提供了使用OPC Navigator来浏览OPC服务器的地址区域的选项。这里可以看到OPC服务器中已有地址的已知变量。如果变量还没有定义，相对应的地址图标就以红色的叉标注。只要双击“New Definition”，“Define New Item”对话框即被打开。可在此定义标签变量，当OPC Server再次连接时，这些变量即被OPC接收，红叉即消失。所以红叉并不是错误信息，仅是没有定义OPC变量的提示。

详细说明可以访问http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/8763769