基于C#語言的工業(yè)計算機與S7-300的OPC通訊

黃希敏

(陜西教育學院，陜西 西安 710100)

1 前言

OPC(OLE for Process Control)是一種用于工業(yè)數(shù)據通訊的標準協(xié)議，使開發(fā)人員能夠方便的按照OPC協(xié)議編程實現(xiàn)OPC客戶端程序與OPC服務器之間的通訊。為了實現(xiàn)工業(yè)計算機與S7－300的實時數(shù)據通訊，本文以西門子公司的SIMATIC NET作為OPC服務器，使用C#語言編程實現(xiàn)OPC客戶端程序與SIMATIC NET OPC服務器之間的數(shù)據通訊。

2 SIMATIC NET OPC服務器及連接配置

SIMATIC NET是西門子在工業(yè)控制系統(tǒng)提供的一個開放的、多元的通訊系統(tǒng)，可以實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的PLC、主機、工作站和個人電腦聯(lián)網通訊。通訊的網絡包括了工業(yè)以太網、PROFIBUS、PROFIBUS－PA等。SIMATIC NET OPC服務器不但提供了數(shù)據訪問的接口，同時還提供了報警和事件的接口等多種功能。

為了能夠讓SIMATIC NET系統(tǒng)正常的工作，必須安裝SIMATIC NET軟件。網絡通訊方式為工業(yè)以太網。按照OPC接口的規(guī)定，C或C++語言編寫的客戶機應用程序可以使用自定義接口和自動化接口。其他的編程語言(如VB，Delphi，C#等)編寫的客戶機應用程序只能使用自動化接口。

2.1 安裝軟件

工業(yè)計算機的操作系統(tǒng)為XP系統(tǒng)，SIMATIC NET軟件的版本為SIMATIC.NET 2006，編程環(huán)境為Microsoft Visual Studio 2008。當SIMATIC NET軟件安裝成功后，在桌面上可以看到Station Configuration、SIMATIC Manager等的快捷圖標。

2.2 OPC服務器與S7－300連接通訊

首先，打開 SIMATIC NET軟件的 Station Configuration Editor窗口進行PC硬件機架的配置，在打開的窗口中依次在第一行和第三行插入OPC Server和IE General，同時還需要對工業(yè)計算機的網絡進行配置，以保證PC站的IP地址與S7－300的IP地址屬于同一IP段。以上操作完成后，點擊“Station Name”按鈕來給PC指定一個名稱，例如:“ethernetOPC”。圖1為PC硬件機架的配置界面截圖。

圖1 PC硬件機架的配置Fig.1 configuration of PC hardware chassis

其次，打開Configuration Console窗口對控制臺進行配置。在打開的窗口中首先可以查看到以太網的模式已經從PG mode切換到Configuration mode，然后單擊“Access Points”把S7ONLINE的指向選項選為“PC internal(local)”。

最后，打開 SIMATIC Manager窗口，通過“File→New”創(chuàng)建一個新項目，如:“S7300OPC”。通過“Insert→Station→Simatic PC Station”插入一個PC站，并且命名與上述命名的PC站名稱相同，本文中即“ethernetOPC”。創(chuàng)建成功后，雙擊Configuration進入PC Station組態(tài)，從硬件目錄串口選擇與已安裝的SIMATIC NET軟件版本相符的硬件插入到與上述PC硬件機架對應的位置。雙擊“Configure Network”進行NetPro配置，選擇OPC Server連接表的第一行，通過“Insert→New Connection”來建立一個新的連接，在彈出的連接屬性畫面中，選擇“S7 connection”屬性。然后在“S7 connection”屬性窗口中按照提示輸入S7－300與工業(yè)計算機的IP地址，雙擊“Address Details”設置符合S7－300的機架號0和插槽號2。上述操作完成后，編譯無誤后保存。

上述步驟完成后，就實現(xiàn)了S7－300與SIMATIC NET OPC服務器的數(shù)據通訊，可以通過OPC Scout來檢查連接是否正常。圖2為OPC Scout的運行界面截圖。

圖2 OPC Scout的運行界面截圖Fig.2 Screenshot of running interface of OPC Scout

圖2 中，Item Names項為S7 PLC站的變量地址。例如:S7:［S7 connection_1］DB400，INT44中，S7為協(xié)議ID，這是S7協(xié)議規(guī)定的;［S7 connection_1］為連接名，這是用戶定義的OPC連接字符串標識名;DB400為數(shù)據塊，INT44為變量的類型和地址。OPC Scout要能夠正常的訪問S7 PLC站的變量地址，必須嚴格按照上述的變量編址方式。

3 OPC客戶端程序的軟件實現(xiàn)

本文研究的OPC客戶端與SIMATIC NET OPC服務器的數(shù)據通訊，實際是為了實現(xiàn)S7－300與工業(yè)計算機的數(shù)據通訊。在已經配置好的SIMA-TIC NET OPC服務器的基礎上，確定了OPC Server名“OPC.SIMATICNET”和采用自動化接口，并且嚴格按照S7 PLC站的變量編址方式，可以編程實現(xiàn)基于C#編程語言的OPC客戶端程序與SIMATIC NET OPC服務器通訊。圖3為實現(xiàn)OPC客戶端與OPC服務器連接通訊的程序流程圖。

(1)添加引用。OpcRcw.DA和OpcRcw.Comn是西門子提供的關于OPC通訊的兩個動態(tài)鏈接庫文件。在C#編程環(huán)境中引用這兩個文件，調用這兩個動態(tài)連接庫中的接口函數(shù)。

圖3 OPC客戶端與OPC服務器通訊程序流程圖Fig.3 Flow chart of communication between OPC client and OPC server

using OpcRcw.Comn;

using OpcRcw.Da;

(2)定義OPC相關變量。在進行與OPC服務器的連接之前，首先要定義OPC相關的變量，其中包括:OPC的服務器名，OPC服務器的對象名等。

internal const string SERVER_ NAME =“OPC.SIMATICNET“;//OPC服務器名

private IOPCServer pIOPCServer;//定義OPCServer對象

…

(3)實現(xiàn)與OPC服務器的連接。public bool ConnectServer(string node_name，out string error)，其中node_name為OPC服務器的計算機名稱，連接過程中的錯誤信息捕捉給error輸出。函數(shù)返回true和false，分別代表成功和失敗。具體的步驟:創(chuàng)建服務器對象創(chuàng)建OPC組對象－向組對象中添加多項OPC客戶端讀寫操作。

(4)創(chuàng)建服務器對象。pIOPCServer=(IOPCServer)System.Activator.CreateInstance(svr-Componenttyp)

(5)創(chuàng)建OPC組對象。public bool AddGroup(string groupName，int bActive，int updateRate，out string error)，其中groupName為創(chuàng)建組對象的組名，bActive為組的激活狀態(tài)，updateRate為組的刷新頻率，創(chuàng)建組對象過程中的錯誤信息捕捉給error輸出。函數(shù)返回true和false，分別代表成功和失敗。

(6)向組對象中添加多項。public bool AddItems(string［］itemsName，int［］itemsID，out string error)，其中itemsName為要添加的項的名稱，是一個字符串數(shù)組，itemsID為與字符串數(shù)組相對應的序號數(shù)組。添加項對象過程中的錯誤信息捕捉給error輸出。函數(shù)返回true和false，分別代表成功和失敗。

(7)OPC客戶端讀寫操作。OPC客戶端進行讀寫操作之前，首先要根據通訊方式是同步還是異步，從而實例化指針I(yè)OPCSyncIO/IOPCAsyncIO接口。本文的OPC客戶端通訊采用同步方式。

實際應用過程中，IOPCSyncIO接口分別提供了讀、寫的方法，即 IOPCSyncIO.READ和IOPCSyncIO.WRITE。

(8)斷開與OPC服務器的連接。public bool Close(out string error)，其中，斷開連接過程中的錯誤信息捕捉給error輸出。函數(shù)返回true和false，分別代表成功和失敗。在程序斷開與OPC服務器的連接之前，必須先刪除已經創(chuàng)建的OPC對象并且釋放內存。

上述利用C#編程語言實現(xiàn)OPC客戶端程序與SIMATIC NET OPC服務器的數(shù)據通訊，在OPC通訊客戶端系統(tǒng)界面上實時顯示了數(shù)據的讀寫情況。圖4為OPC通訊客戶端運行界面截圖。

圖4 OPC通訊客戶端程序運行界面Fig.4 program running interface for client of OPC communication

4 結束語

以SIMATIC NET OPC為服務器，S7－300與SIMATIC NET OPC服務器連接配置，采用C#計算機編程語言實現(xiàn)了OPC客戶端程序與OPC服務器的數(shù)據讀寫操作。通過多次的應用測試證明，OPC客戶端程序運行可靠，操作簡單，符合現(xiàn)場對實時監(jiān)控的要求。

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