浅谈基于OPC技术的上位机与S7300的通信研究论文
1概述
在工业自动化控制领域，采用PC作为上位机进行监控，以PLC控制现场设备是较常见的系统构建方式。因此，如何解决上位机与PLC之间的实时通信是自动化控制系统设计开发的重点之一。开放式过程控制(OPC)技术是一种过程控制领域非常流行的数据交换技术，它的出现解决了各仪器接口不统一而无法互联的问题。OPC是一种连接硬件装置或软件数据库等数据源与过程控制客户应用程序之间的标准化的接口协议，它可以显著地增强过程控制领域中的控制系统、现场设备、管理应用程序之间的互操作性，为实时综合监测系统的开发提供一条高效、可靠的新途径。
2上位机与S7-300通信的实现
2.1软件和硬件的配置
软件配置：SIMATIC NET，用于通信组态并配置OPC服务器(OPC.SimaticNET);STEP7，用于SIEMENS PLCS7-300的编程和OPC服务器与S7-300连接通信的组态。Visual Basic 6.0，用于上位机编程，编写OPC服务器客户端应用程序。
硬件配置：普通PC机、PS307电源模块、CPU315-2DP CPU模块、DO 32xDC输出模块，DI 32xDC输入模块，CP343-1以太网通信模块、网络双绞线。其中CP343-1以太网通信模块用于实现PC与PLC以太网通信。此外，PC机上还需要安装工业以太网网卡或直接使用普通网卡。
2.2OPC服务器与S7-300连接通讯的组态
采用OPC技术，上位机与S7-300之间即可通过工业以太网实现实时通信。通过工业以太网建立OPC服务器与PLC的连接是建立通信的前提，因此，在设计客户端应用程序之前需要完成OPC服务器的硬件组态。
O P C 服务器与S 7 - 3 0 0 连接通讯的硬件组态利用SIMATIC NET和STEP7软件完成，具体步骤如下：
2.2.1配置PC站的硬件机架。添加OPC Server和IE General;进行网卡参数配置，选择本地连接属性菜单设置网卡参数，并设置PC Station的名称。
2 . 2 . 2 配置控制台的使用与设置。在A c c e s sP o i n t s 设定窗口中， 将S 7 O N L I N E 指向P C i n t e r n a l(local)。配置控制台的组态可为后续下载PC站组态做准备。
2.2.3在STEP 7中组态PC Station。在SIMATICManager中创建一个新项目并插入一个PC站，更改PCStation默认名称;硬件组态;配置普通以太网络参数;OPC Server建立一个新连接“S7 connection”;编译存盘。
2.2.4组态下载。
2.2.5数据通讯的测试——OPC Scout。将所定义的Item嵌入到OPC Scout中。如Quality显示good，则表明OPC Server与PLC之间已经建立连接。
2.3OPC应用程序开发
OPC规范规定了两种通讯方式：同步通讯方式和异步通讯方式。同步通讯时，OPC应用程序的返回必须在OPC服务器对应的全部操作完成以后，在此期间OPC应用程序一直处于等待状态;异步通讯时，OPC应用程序不用等待操作后立刻返回，同时还可以进行其他操作。当OPC服务器完成操作后再通知OPC应用程序。因此相对于同步通讯，异步通讯的效率更高，适用于多客户访问同一OPC服务器和大量数据的场合。因此，该设计采用异步通信方式。
VB采用可视化的图形用户界面(GUI)、面向对象的程序设计思想、事件驱动的`工作机制和结构化的程序设计语言，具有简单易学、功能强大、界面丰富、价格便宜等特点。因此本方案运用VB设计OPC应用程序。
2 . 3 . 1 引用O P C D A A u o t o . D L L 文件， 并选择OPC Automation 2.0;在OPC应用程序开始定义全局变量，包括OPC服务器、组集合、标签集合、服务器句柄、事务标识符、取消标识符。为使被声明的对象变量引用可以响应事件，必须在声明中加上“WithEvents”语句。
2.3.2连接OPC服务器并建立OPC组;添加OPC项标识符。项标识符的数量与实际所需访问的S7-300的变量数量相一致，并一一对应。
2.3.3定义定时器事件调用异步写事件，将数据信息传送给S7-300，从而使PLC根据上位机传送的信息实时控制现场设备;调用DataChange事件监控现场设备的状态。
3应用实例
运用上述通信方案，本文以自动化集装箱码头的仿真模型为研究对象，设计了自动化集装箱码头监控系统。该模型中的现场设备主要有六大部分：远端场桥岸桥、场桥、地面小车、低桥旋转吊、低桥小车，各部分又都有几个不同的执行机构。将传感器安装在执行机构，PLC对传感器的信号进行采集处理并传送给监控系统。最终执行机构的状态，以指示灯、方向标识、文字等形式直观显示在监控界面。此外，报警信息的采集和保存也是监控系统非常重要的功能。根据报警信息工作人员可以第一时间消除故障，同时可以对历史报警信息进行的详细分析以便对系统加以改进。因此，本文设计的监控界面添加了报警记录界面并在其中设置了打印功能，从而可以方便地打印历史报警信息。
综上所述，自动化集装箱码头监控系统界面分别设计了任务计划、电气状态、运行状态、报警记录四个分界面。
4结语
OPC技术为上位机与PLC的通信提供了极大的方便;VB语言易于编程使用，为实现PLC与上位机的通信提供了简化的开发平台，同时节约了使用组态软件所需的开发成本。实验证明，以OPC技术实现上位机与PLC S7-300的通信为基础，开发的自动化集装箱码头监控系统，功能都能够满足规范要求，经运行，系统稳定可靠，达到了设计目标。按照上述方案运用OPC技术实现上位机与S7-300的通信，采用VB软件所设计的人机界面监控平台还可应用到其他的工业控制设备，在工业自动化控制领域具有一定的应用价值。
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