S7—200與WinCC基于Profibus—DP及PPI通信的研究

唐俊濤+李瑛

摘要：文章完成了將S7-200與WinCC上位分別基于Profibus-DP和PPI通信方式的研究，總結了S7-200系列PLC與上位組態軟件WinCC通過OPC通信的方法和步驟。

關鍵詞：S7-200；WinCC；Profibus-DP；PPI；OPC

中圖分類號：TP273+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）09-0047-03

利用計算機的組態軟件可作為上位機，提供良好的人機界面，進行系統的監控和管理，而PLC執行可靠有效的分散控制，實現工業控制的分散控制，集中管理，實現無人工廠。然而在實際中，由于S7-200系列PLC是西門子后來收購的其它公司的產品，比WinCC推出時間要晚，WinCC中沒有集成S7-200系列PLC的通信驅動程序，而且S7-200系列PLC的通信協議也不公開，若用第三方軟件編寫監控程序需要很高的技術水平，同時也會出現接口不統一的問題，這就影響了S7-200系列PLC在某些地方的應用。在WinCC與S7-200的多種通信方式中，OPC有較好的設備擴展性，所以我對S7-200系列PLC與WinCC使用OPC方式通信實現的問題作了研究。

1 現場總線Profibus-DP的特性

國際上有影響力的現場總線有很多，Profibus憑借優異的性能成為歐洲和德國現場總線標準。

Profibus由三個兼容部分組成；

（1）Profibus-DP：專門為分散的I/O設備和自動化控制系統通信使用，通信連接高速便宜。

（2）Profibus-PA：具有本征安全規范，可使傳感器和執行機構連接在一根總線上，專為過程自動化設計。

（3）Profibus-FMS：是一種實時多組網絡，令牌結構，用于在車間級監控網絡。

2 PPI特性

PPI協議作為S7-200CPU最基本、默認的通信方式，通過自帶的兩個PORT0和PORT1端口就能實現通信。PPI遵循主—從協議，主-從站在一個令牌環網中，在CPU內用戶調用網絡讀寫命令即可。

3 OPC簡介

OPC（OLE for Process Control）即用于過程控制的OLE，是一個工業標準，定義了一個開放的工業接口，在工業客戶機和服務器之間進行數據段交互，是連接工業設備和組態軟件的橋梁[1]。

4 系統的構成、組態及實現

本實驗做了兩套基于不同的通信系統的：基于Profibus-DP通信的底層；基于PPI通信的底層，主要負責PLC的控制功能。OPC主要負責WinCC上位與S7-200的通信。WinCC上位只要負責對S7-200運行情況的監控。

4.1 基于PPI的系統結構、組態及實現

4.1.1 基于PPI的系統構成

系統硬件：工業控制計算機一臺，S7-200系列PLC3臺，網絡連接器3個，系統結構圖如圖1所示。

系統軟件：Windows XP操作系統，STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3，SIMATIC NET 6.0，西門子WinCC V6或以上版本。

4.1.2 PPI組網

打開SETP 7-Micro/WIN軟件，點擊標題欄的工具-指令向導按鈕，出現一指令想向導提示框，選擇NETR/NETW，跳出一對話框即希望進行多少項讀寫操作，其中讀為一項操作，寫為一項操作。這里我們希望能把2號主站能分別和3號從站和4號從站進行讀寫操作，所以我們選擇4項讀寫操作，跳出的下一步中要求選擇進行讀寫操作的端口，PORT0和PORT1都能進行讀寫，這里我們選擇PORT0。一旦選擇了PORT0通信口，那么所有網絡通信都將通過該口，只能一直使用一個口與其它CPU進行通信[3]。選擇后程序出現一對話框如圖2。

本文中2號站作為主站，2號的VB0和3號站VB2有讀寫操作，2號站的VB1和4號站的VB3有讀寫操作。根據相應的是讀操作還是寫操作，站號的設置，數據存儲的設置，都設置好后進行下一項操作，直到四項操作設置完成后設置完成。

然后在STEP 7中編寫相應的程序，這我們程序的目的是將2號站中的VB0的數據輸出到2號站的QB0，VB1輸出的數據輸出到2號站的QB1.將3號站的VB2輸出到3號站的QB0，將4號站的VB3輸出到4號站的QB0.具體的燈的右移左移動及移動幾位的程序在從站中編寫，若通信成功，當從站中的燈移動時候，主站中的輸出也會發生相應變化。這里我們的程序實現了相應的PPI通信功能。下一步我們要想在上位中看到燈的實際變化，實現對下位的監控。由于S7-200與WinCC不能直接進行通信，我們首先得建立OPC服務器[2]。

4.1.3 PPI組網的OPC服務器的建立

同樣安裝S7-200 PC Access V1.0.3.35，運行程序，選擇文件（新），此時建立一個PC-Access文件，此時根據你所用到的組網的網絡設置PG/PC接口，這里我們選擇（PC/PPI CABLE），點擊已建立的工程右鍵點擊-新PLC，根據需要選擇需要建立的PLC臺數。這里我們建立了一臺，如圖3。

構建后選中全部變量將其下載到測試客戶機下一欄后，點擊標題欄的狀態-啟動測試客戶機。若通信欄出現通信質量好，則表明通行建立好。

4.1.4 PPI組網的WinCC設置

打開WinCC Explorer，選擇File-NEW-Singer User Project.設置要建立的工程名及存盤路徑。在Tag Management中右鍵點擊Add New Driver，在出現的對話框中選擇OPC.chn.雙擊右邊欄中出現的OPC后，其跳到左邊。右鍵點擊Systerm Parameter.后系統自動搜索建立的OPC服務器，若服務器通信正常則出現如圖4。endprint

點擊Browse Sever，將出現的所有的變量通過Add Item添加。再繪制畫面，直接關聯OPC中的變量即可。然后運行程序測試整個WinCC與S7-200的通信是否成功。

通過運行實際觀察，實現了對3號從站中的燈移一位，對4號中的移1位，同時對2號移2位，進行PPI通信后進行數據的交互后，實現2號Q0傳送到3號，2號去傳送到號，3號的數據傳送到2號的Q0，4號的數據傳送到2號的Q1。實驗效果如圖5所示。

4.2 基于Profibus-DP的系統結構、組態及實現

4.2.1 基于Profibus-DP的系統構成

系統硬件：工業控制計算機一臺，西門子通信卡CP5611一張，S7-200系列PLC三臺，網絡連接器3個，Profibus-DP通信模塊3個。系統結構圖如圖6所示。

系統軟件：Windows XP 操作系統，STEP7-Micro/WIN V4.0 SP3，SIMATIC NET 6.0，西門子WinCC V6或以上版本。

4.2.2 Profibus組網

在成功的安裝SIMATIC NET 的軟件和硬件程序后，我們就可以通過“開始”-“SIMATIC”-“SIMATIC Manager”來建立工程了。通過“File”-“New”新建工程，設置工程名為”PC-Station”，這時一個新的工程就建立好了，這時通過標題欄的“Insert”-“Station”-“SIMATIC PC Station”插入一PC Station.這時雙擊“PC Station”進行硬件組態設置。CP5611的的地址設為2，傳輸速度設置為1.5Mb/s.CP5611為DP Master，EM277 為DP Slave.三個EM 277的站號分別設置為4號，5號，6號站。設置好后每個EM277模塊插入EM 277 PROFIBUS DP 2Bytes Out/2Bytes In，再分別設置數據存儲區。如圖7所示。

PC Station信息可以在Configuration Console中查看。選擇Configured mode模塊方式后，CP5611的模式已由PG mode轉換為Configured mode。為了與上位組態軟件通信，在Configured Console-Acess Points-S7 Online選擇PC Internal（Local）。

配置完后，經編譯無誤后，下載到Station Configure Editor中去， Station Configure editor的站名要與SIMATIC Manager的站名要一致。下載成功后用OPC Scout檢查通信是否成功。OPC運行后若通信“Quality”顯示“Good”，則通信成功。

4.2.3 WinCC的設置

打開WinCC Explorer，選擇File-NEW-Singer User Project，建立好工程名和存盤路徑。在Tag Management中右鍵點擊Add New Driver，在出現的對話框中選擇opc.chn。打開OPC GROUP的系統參數，出現條目管理器，選擇服務器OPC.SimaticNET.DP.1。新建一個連接，命名為EM277，連接中加入并設置變量名、變量地址和數據類型等過程變量[4]。此時系統設置完成，只需要編寫PLC程序便可。

5 結語

本文討論了用基于Profibus-DP通信的底層，基于PPI通信的底層，組網后利用OPC服務器與WinCC上位通信的的方法。通過OPC服務器后，可以直接實現S7-200與上位的通信，并且可以省去中間用一個S7-300作為信息的中轉站，節約了成本。

參考文獻

[1]陽憲惠.現場總線技術及其應用[M]北京：清華大學出版社，1999.

[2]廖常初.S7-200 PLC編程及應用.北京：機械工業出版社，2007.

[3]楊海軍.S7-200與WinCC基于Profibus-DP的通信研究[J].機械工程與自動化，2007，（03）：12-13.

[4]王實.深入淺出西門子WinCC V6[J].北京航空航天大學出版社，2004（4）：8-9.endprint