基于OPC的PC与PLC实时通讯的LabView实现

： A method is introduced in this paper to communicate between host-computer and SIEMENS PLC-300 by OPC-based Abstract technoiogy on Labview piatform. This method is a representative one. （ OLE for Process Controi） ； SIMATIC NET Key words： Host-Computer； PLC； Labview； OPC
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硬件
（ CPU3l5-2 DP ） ， PC 机， SIEMENS PLC-300 SIEMENS 通讯卡， 总线。 CP56ll Profibus Profibus 总线是 SIEMENS 公司的一种用于工业控制 的现 场 总 线， 在 l00m 范 围 内 通 讯 速 率 可 达 l2Mbps。 用于 PC 与 Profibus 连接。 CP56ll 是一种短 PCI 通讯卡，
Impiementation of OPC-based Communication between PC and PLC on Labview Piatform
LI Hong-iiang
（ Xichang Satellite Launch Center ， Xichang Sichuan 615000， China ）
杂。采 用 S7 协 议 时， （ MasterCOM 组 态 采 用 主 - 主 方式， 只需要对主站进行组态， 组态方式相对简 Master） 单。因而本例使用 S7 协议。 使用 S7 协议对 OPC Server 进行组态之前， 需要安装 软件中的 和 SIMATIC NET COML S7 S7 OPC Server 两个应 “ sn-pb-s7” 目录， 根 用程序。在 SIMATIC NET 光盘中找到 据软件安装提示进行即可。 运行 “ SIMATIC I SIMATIC COML S7 组态的步骤如下： ” 应用程序， 程序界面如图 3 所示。组态时 NETI COML S7 需要 设 置 的 主 要 参 数 为： S7 Connection Name， Remote ， ， 其它参数可取默认值。 Addr Remote TSAP S7 Connection 其定义应符合 Windows 文件名的命 Name 为通讯连接名， 名规则。Remote Addr 即 Step 7 中设置的通讯端口地址， 两者应统一。Remote TSAP 中的参数以 “ ・ ” 号相隔分为两 组。第一组为设备号， 其中 0l 代表编程器， 02 代表上位 机， 03 代表其它。本例中设置为 02。第二组为 PLC CPU 的槽号， 一般为 02。设置 COM 参数后， 在 Fiie 菜单中保 存为 一 个 TXT 文 件， 并生成一个二进制数据库文件 ， 该数据库文件在配置通讯处理器接口时使 （ . LDB 文件） 用。
在以上硬件条件下， 要在 Labview 中实现 PC 与 PLC 的实时通讯， 关键在于如何在 Labview 编程环境中驱动 SIEMENS CP56ll 通讯卡。 CP56ll 被驱动后， PC 机即可
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计算机应用研究
2003 年
通过 CP56ll 与 Profibus 总线连接， 从 PLC-300 地址块中 读出数据或往地址块中写入数据。 如 SIEMENS CP56ll 目前没有 LabView 的驱动程序， 果要在 LabView 环境中开发 SIEMENS PLC 的上位控制系 统， 可以采取两种方案： ! 开发者自己开发 CP56ll 的驱 动程 序， 从 低 层 的 动 态 链 接 库 编 起； "找到并安装 的 应用程序， 利用 SIEMENS OPC Server NI 的 OPC Ciient 与之进行数据交互。显然， 第二种方案对开发者更方便 快捷， 因而选用第二种方案。
对通讯进行组态并配 置 OPC Server， Step 7 v5 . l 用于对 SIEMENS PLC-300 进行编程。
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操作系统
Windows 2000 ProfessionaI。 只能 SIMATIC NET 的 OPC Server 是 32 位应用程序， 运行 在 Windows NT 4 . 0 及 其 升 级 的 操 作 系 统 中。 Windows 2000 ProfessionaI 是 Windows NT 4 . 0 的升级版本， 因而可以在其中运行 SIMATIC NET 的 OPC Server。
图3
COML S7 组态
图2
Step 7 工程文件
（3） COM 和 OPC Server 组态 OPC Server 启动之前需要在 COM 中进行组态。 OPC 根据通讯所使用协议的不同而选择不同 Server 的组态， 的组态方式。使用 Profibus 总线进行 PC 与 PLC 通讯时， 可以使用 Profibus DP， Profibus S7 等协议。采用 DP 协议 时， （Master-Siave） 方式， 需要对主站 COM 组态采用主 - 从 （Master） 和从站 （ Siave） 分别进行组态， 组态方式比较复
1 引言
以其可靠 PLC 作为现代控制技术的重要支柱之一， 性高、 抗干扰能力强等特点在现代控制系统中得到广泛 （ NationaI Instrument） 公司的软 的应用。 Labview 是美国 NI 件产品， 是虚拟仪器编程语言的典型代表。 Labview 编 程高效、 灵活、 面向对象， 其强大的图形编程能力及可视 化编程环境得到很多软件开发人员的青睐。 （OLE for Process ControI） 是基于 Windows NT 技术 OPC 的 OLE， 其本质是 OPC CIient 用 COM / DCOM 接口的扩展， 一种开放的、 标准化的通讯方式与 OPC Server 进行通讯。 使得不同厂家之间软硬件的 OPC 规范定义的标准接口， 集成易于实现。使用第三方硬件时， 只要硬件开发商提 供 OPC Server， 软件开发人员无需编写低层的驱动程序， 通过用户软件的 OPC CIient 即可与之进行数据交互。 本文介绍一种基于 OPC 的 PC 与 SIEMENS PLC-300 实时通讯的 Labview 实现方法， 将虚拟仪器技术与 PLC 技术结合到一起开发上位机控制系统， 以实现良好的人 机界面与可靠的系统控制。
“ SIMATIC I OPC Server 组 态 的 步 骤 如 下： !运行 应 用 程 序， 弹出 SIMATIC NET I OPC Server I OPC Settings” 在 “ OPC Parameter” 选项卡 SIMATIC NET OPC Server 界面， 中选中 “ S7 Protocoi” ； 在 “ S7 Protocoi” 选项卡中设置通讯请 ， 并在 “ Seiected VFD / CP Pairs” 求周期 （本例中设为 200ms） 栏中选取配对的 VFD / CP （本例中为 CP L2 l） ； 其它参 数取默认值。设置好 OPC Server 参数后， 应用并确认即 可。" OPC Server 组态完毕后， 应在 Windows 中启动该服 务 器。 在“ Windows 桌 面 I 开 始 I 运 行 ”中 输 入 “DCOMCNFG. EXE” 命令，在 “分布式 COM 配置属性” 中 激活 OPC. SimaticNET 即可。 （4） 通讯处理器的启动与诊断 运 行“ SIMATIC I SIMATIC NET I Setting the PG-PC 应 用 程 序， 程 序 界 面 如 图 4 所 示。在 “ Access Interface” ” 选项卡 “ ” 下拉列表中选取 Path Access Point of Appiication “ CP L2 l” 。只有在 “ Set PG / PC Interface” 中选取了该参 数， 在 OPC Server 设置时才能看到该参数的 “ VFD / CP” 配 对。 在“ Interface Parameter Assignment ”列 表 中 选 取 “CP56ll （ Profibus ） ” ， 然后按 “ Properties . . . ” 按 钮， 弹出 “Properties-CP56ll （ Profibus） ” 界面 （图 5 ） ， 按 照图 5 设置 好参数。其中 “ Highest Node Address” 即最大通讯站点数 不能取得太大， 否则会导致波特率不能设置较高而影响 通讯传输速率， 应根据实际需要设置。 在 “ Properties-CP56ll （ Profibus） ” 界面“ SAPI S7” 选项
3 通讯方案及其实现
3 .1 通讯方案设计
PC 与 PLC 的连接如图 l 所示。
2 软硬件条件
2 .1 软件
（OPC IncIude） ， Labview 6i， SIMATIC NET Step 7 v5 . l。 其中 Labview 6i 用于上位机编程， SIMATIC NET 用于
收稿日期：2002-l0-22；修返日期：2003-03-0l 图l PC 与 PLC 连接图
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实时通讯的实现
（l） 通讯卡的安装 将通讯卡 CP56ll 插入 PC 机的 PCI 插槽， 启动 PC 并 安装 CP56ll 驱动程序。如果通讯卡没有配备专用的驱 动程序安装盘， 可在 PC 上安装 SIEMENS 的 Step 7 软件。 软 件 安 装 完 后 会 自 动 搜 索 SIEMENS 硬 件，弹 出 “Instaiiing / Uninstaiiing Interfaces” 对 话 框。在 “ Moduie ” 栏 中找到 CP56ll， 然后按 “ Instaii! ” 键即可安装 CP56ll 的 驱动程序。安装 CP56ll 是通讯处理器启动的前提条件。 （2） Step 7 组态 Step 7 组态的目的在于设置 PLC 与 PC 通讯的基本 参数 （通 讯 端 口 地 址、 通 讯 协 议 及 通 讯 波 特 率） 供 OPC 并开放 PC 需要访问的 PLC 的内存区 （ M 区） Server 使用， 和数据区 （DB 区） 。 应用程序， 运行 “ SIMATICI STEP 7 I SIMATIC Manager” 在 “ Fiie” 菜单 中 打 开 “ New Project Wizard . . . ” 对 话 框， 在 “ CPU3l5 - 2 DP” ， 在 MPI Address 下拉 CPU 型号栏中选中 框中选取 PLC 与 PC 通讯的端口地址 （本例中取 5百度文库 ， 然后 直到生成一个新的工程文件 按照 Wizard 的 提示继 续， （本例中为 S7 Prol） 。打开工程文件 （图 2） ， 双击右边窗 口中的 “ Hardware” ， 弹出 “ HW Config” 界面， 在 “ （0）UR” 栏 中双 击 “ DP Master” ， 可 弹 出 DP Master 的 属 性 菜 单， 在 “Generai I Interface” 栏中按 “ Properties . . . ” 按钮， 进入下一 级菜单， 可根据需要修改 PLC 与 PC 通讯的基本参数 （本 例中通讯协议选择 DP 协议， 波特率选 l2Mbit / s） 。 打开 PLC 电源开关， 将 Step 7 工程文件中创建的数 据区 （ DB 区） 通过 RS232 转 DP / MPI 转 接 器 下 载 到 PLC 中。至此， 供 PC 访问的 PLC 数据已经准备好了。
第 l2 期
李红梁： 基于 OPC 的 PC 与 PLC 实时通讯的 Labview 实现
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基于 OPC 的 PC 与 PLC 实时通讯的 LabvieW 实现
李红梁
（西昌卫星发射中心，四川 西昌 615000）
摘 要：主要介绍利用 OPC 标准驱动方式在 Labview 中实现 PC 与 SIEMENS PLC-300 实时通讯的方法。 该方法具有一定的代表性。 关键词：上位机； PLC； Labview； OPC； SIMATIC NET 中图法分类号： TP311.11 文献标识码：A 文章编号：1001-3695 （2003） 12-0115-04