應用Kepware實現DeltaV與SIMATIC S7-300的數據通訊

章秋生

摘要：當前工業控制系統中，DCS系統要與第三方設備通訊時，必須開發對應設備的驅動程序，并且基于設備驅動程序的通訊交互往往存在數據通行量限制，因此在與第三方設備需要進行大量數據交互時可以通過OPC標準協議技術很方便進行實現。

關鍵詞：DeltaV;Kepware;OPC技術;數據通訊

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）03-0106-01

0 引言

OPC技術的產生為應用軟件和現場設備提供了通用的接口標準，在OPC出現以前，應用程序開發商（DCS廠商）需要不斷地開發這些設備的驅動程序，不但帶來了大量重復性勞動，也帶來了很多問題。應用OPC技術可以很方便的建立第三方設備與DCS系統之間的數據通訊。本文介紹如何利用Kepware軟件實現DeltaV DCS系統與西門子S7-300設備的實時數據通訊。該項目方案是將西門子S7-300 PLC設備通過Kepware OPC服務器軟件中的Siemens TCP/IP Ethernet驅動協同工作，使用TCP/IP Ethernet協議在 Kepware和西門子S7-300 PLC之間交換數據。再通過DeltaV系統提供的OPC Mirror軟件可進行OPC DA協議通訊，實現遠程數據實時監控采集需求。

1 DeltaV DCS數據采集技術

1.1 OPC標準協議框架在DeltaV系統中的應用

DeltaV系統工作站的OPC服務器通過OPC DA協議規范周期性地將現場實時數據存放至數據庫中。DeltaV系統運行過程中周期性地從OPC實時數據庫取得現場實時數據，經過控制運算后執行輸出至現場設備，達到數據采集與控制目的。DeltaV系統提供了無縫通訊連接的軟件OPC Mirror，基于標準的Client-Server（C/S）結構，通過該軟件可以實現兩個或多個OPC Server數據互通，以連接不同廠商間符合OPC技術協議標準的多控制系統。OPC Mirror在多控制系統中連接OPC服務器，實現數據在系統間的雙向傳輸。

1.2 Deltav DCS系統數據采集環境

本項目采用Emerson公司DeltaV DCS系統，在OPC服務器上安裝OPC Mirror模塊，在對接外部設備的LAN網上的PC工作站上安裝OPC Remote實現服務器數據端OPC Server與遠程OPC數據采集站OPC Server間的通訊。本項目利用一臺PC工作站作為OPC數據采集站，安裝KEPServerEX軟件搭配Siemens Plus Suite驅動套件，與下層Siemens S7-300 PLC建立TCP/IP Ethernet連接。通過KEPServerEX軟件提供的OPC Server建立與OPC服務器上OPC Mirror模塊的網絡通訊，利用OPC DA2.0通訊協議將設備層實時數據傳輸至DeltaV DCS系統。該數據通訊系統軟件連接圖及原理如圖1所示。

2 OPC數采站軟件配置

2.1 KEPServerEX配置

（1）打開KEPServerEX軟件，新建項目，右鍵點擊“連接性”圖標，進入添加通道向導界面，在通道類型下拉框中選擇驅動“Siemens TCP/IP Ethernet”。選擇默認直到“完成”。點擊 “單擊添加設備”進入添加設備向導界面，在“型號”下拉框中選擇“S7-300”，“下一步”，在“ID”中填入PLC正確的IP地址，以保證KEPServerEX通過網絡可以訪問到指定PLC設備。選擇默認選項直到“完成”。

（2）右鍵點擊設備1選擇“新建標記”，進入屬性編輯器對話框，在標識欄輸入名稱、說明，在數據屬性欄根據需求輸入數據地址、數據類型、訪問方式等參數。

2.2 OPC Remote軟件安裝與配置

（1）在OPC Remote安裝界面，依次點擊“Next”，“Yes”，選擇軟件安裝路徑，“Next”，點擊“Install”開始軟件安裝。

（2）安裝過程彈窗“Default DeltaV OPC server”界面，根據提示在對話框中填入DeltaV OPC Server所在計算機的IP地址。點擊“Close”，彈出“DeltaV Server Password”界面，在對話框中填入OPC 數采站計算機用戶密碼。點擊“OK”，等待安裝完成。

（3）完成OPC Remote軟件安裝，使用OPC Remote軟件的OPCWatchIt工具進行數據的遠程訪問測試。打開OPCWatchIt工具，點擊“Change Server”，在“Host Name”中填入數采站IP地址，點擊“Browse”瀏覽選擇OPC Server，點擊“OK”返回，點擊“BrowsePath”瀏覽所有變量并選定變量，若配置正常可在Value項顯示出該變量的實時值。

3 DeltaV OPC服務器配置

基于計算機DCOM服務運行機制，DeltaV OPC服務器和遠程數采站要求統一的用戶名和密碼進行登錄（例如“opcuser”）[1]。使用DeltaV OPC服務器上的DeltaV User Manager創建用戶帳戶“opcuser”，并為其分配與計算機上使用的用戶帳戶相同的密碼。將“opcuser”設置為操作系統帳戶和DeltaV數據庫帳戶。

在Kepware配置完成后，進行OPC服務器OPC Mirror軟件的配置。OPC Mirror配置快速簡便，只需將OPC Items從一臺OPC服務器拖放到另一臺并下裝進行更改即可開始數據傳輸。具體操作為打開OPC mirror，建立OPC pipe，連接OPC server并在軟件中指定OPC服務器與遠程OPC站點的OPC server名稱，在本例中DeltaV系統側為OPC.DeltaV.1，Kepware軟件側為Kepware. KEPServerEX.V6，選擇數據傳輸方向為雙向傳輸。完成后可在軟件界面瀏覽所有數據變量，選擇需要進行傳輸的數據即可。

配置完成后，OPC Mirror將在計算機系統后臺運行在OPC服務器之間傳輸數據，OPC Mirror軟件將采集到的實時數據通過LAN網提供給DCS系統Professional PLUS工作站做數據歷史記錄或參與控制運算等用途。OPC Mirror優化處理最大的集成任務，因此吞吐量永遠不會一個問題。

4 結語

實踐證明，通過上述案例進行配置，DeltaV DCS系統通過Kepware軟件與西門子S7-300 PLC設備建立了連接，實現了DeltaV DCS系統對PLC設備的實時數據通訊采集和遠程操控。同時因為DeltaV DCS系統通過OPC數據采集站的Kepware從PLC取得數據，可以避免其中某一個設備系統斷網，其余子系統通訊受到影響，而且Kepware軟件集成多種通訊驅動，可在后期的系統擴展中通過同樣的通訊方式實現對多臺設備層設備的通訊與控制，為實現車間級或工廠級的集中監控打下了基礎。

參考文獻

[1] 潘愛民.COM原理與應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

Abstract：In the current industrial control system， when DCS system wants to communicate with the third-party equipment， it is necessary to develop the driver program of the corresponding equipment， and the communication interaction based on the device driver program often has the limitation of data traffic， so it is very convenient to realize the communication with the third-party equipment through OPC standard protocol technology.

Key words：DeltaV; kepware; OPC technology; data communication