張德忠

摘 要：文章主要介紹了使用LabVIEW作為上位機(jī)軟件與西門子PLC通訊的實(shí)際應(yīng)用。該應(yīng)用中使用西門子300系列PLC，LabVIEW作為上位機(jī)組態(tài)軟件，使用OPC通訊方式進(jìn)行通訊。這種通訊方式簡(jiǎn)單易用，配置靈活，無(wú)需添加任何配置協(xié)議，而且具有很好的擴(kuò)展、管理和可維護(hù)特性。

關(guān)鍵詞：西門子PLC；OPC通訊；LabVIEW

前言

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的上位機(jī)編程組態(tài)軟件涌現(xiàn)出來(lái)，例如：wincc、ifix、組態(tài)王等等。它們多數(shù)為功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，但是它們卻有著點(diǎn)數(shù)與價(jià)格的限制，而且往往價(jià)格不菲。然而，LabVIEW做為一個(gè)完全開放的編程軟件，它完全沒有點(diǎn)數(shù)與價(jià)格的限制，并且它幾乎能夠與任何的工業(yè)接口進(jìn)行通訊。

隨著LabVIEW的推廣和使用，越來(lái)越多的工業(yè)控制領(lǐng)域開始使用LabVIEW這一開放式的編程軟件作為上位機(jī)控制軟件。

文章將詳細(xì)介紹一種極為簡(jiǎn)單的通訊方式。使用OPC通訊建立西門子300PLC與LabVIEW的通訊。

1 硬件配置

如圖1所示：本應(yīng)用中硬件包括西門子300PLC、S120變頻器、西門子電機(jī)、上位機(jī)、網(wǎng)線等。

該系統(tǒng)中PLC與上位機(jī)，PLC與變頻器之間的通訊均采用Ethernet網(wǎng)線通訊。

2 通訊配置

本系統(tǒng)中西門子300PLC與S120變頻器之間的通訊以及300PLC程序的編寫不再介紹，僅對(duì)PLC與上位機(jī)LabVIEW程序的通訊進(jìn)行說明。

2.1 軟件配置

（1）SIMATIC NET PC SOFTWARE V8.20SP1；

（2）STEP 7 V5.5SP1；

（3）LabVIEW2013。

SIMATIC NET 是西門子在工業(yè)控制層面上提供給您的一個(gè)開放的，多元的通訊系統(tǒng)。它意味著您能將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 PLC、主機(jī)、工作站和個(gè)人電腦聯(lián)網(wǎng)通訊，為了適應(yīng)自動(dòng)化工程中的種類多樣性，SIMATIC NET 推出了多種不同的通訊網(wǎng)絡(luò)以因地制宜，這些通訊網(wǎng)絡(luò)符合德國(guó)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，它們包括：工業(yè)以太網(wǎng)、AS-I、PROFIBUS、PROFIBUS PA；SIMATIC NET 系統(tǒng)包括：傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)配件和相應(yīng)的傳輸設(shè)備，協(xié)議和服務(wù)，連接 PLC 和電腦到 LAN 網(wǎng)上的通訊處理器（CP 模塊）。

在文章中，需要通過SIMATIC NET建立OPC服務(wù)器站點(diǎn)。OPC（OLE For Process Control，用于過程控制的 OLE）的基本原理是，OPC客戶應(yīng)用程序可以通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、開放的多供應(yīng)商接口，與 OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊。

OPC 服務(wù)器提供：

* 數(shù)據(jù)訪問接口

* 報(bào)警和事件接口

* 在不同制造商自動(dòng)化產(chǎn)品之間的標(biāo)準(zhǔn)化

* 用于不同部件的相同的、用戶友好的用戶接口

* 從工業(yè)網(wǎng)/廣域網(wǎng)中每個(gè)計(jì)算機(jī)的可訪問性

* 經(jīng)過客戶機(jī)接口（C++）的高性能數(shù)據(jù)存取

* 經(jīng)過自動(dòng)化接口（VB）或包含 OCX 數(shù)據(jù)控制

* 因特網(wǎng)通訊可通過 XML DA 接口實(shí)現(xiàn)

* 變量（項(xiàng)目）的成組化；這樣可以在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大容量的數(shù)據(jù)存取

2.2 通訊組態(tài)

2.2.1 OPC 服務(wù)器與 PLC S7 連接通訊的組態(tài)

（1）配置PC站的硬件機(jī)架

當(dāng) SIMATIC NET 軟件成功安裝后，在 PC 機(jī)桌面上可看到 Station Configurator 的快捷圖標(biāo)，同時(shí)在任務(wù)欄中也會(huì)有 Station Configuration Editor 的圖標(biāo)。

打開Station Configurator，選擇一號(hào)插槽，點(diǎn)擊 Add 按鈕或鼠標(biāo)右鍵選擇添加，在添加組件窗口中選擇 OPC Server 點(diǎn)擊 OK；同樣方法選擇三號(hào)插槽添加 IE General。

點(diǎn)擊 Network Properties 后，WINDOWS 網(wǎng)絡(luò)配置窗口即打開，選擇本地連接屬性菜單設(shè)置網(wǎng)卡參數(shù)，將電腦本地連接地址改為PLC地址，并新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

（2）組態(tài)PC Station

在開始>>所有程序>>中找到Simatic NCM軟件，打開后新建項(xiàng)目，在硬件配置中新建OPC sever，和IE General，分別位于一，三兩槽，完成后保存編譯。

或者打開SIMATIC Manager軟件后，通過File》New創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，如“s7ethernetopc”。通過Insert》Station》Simatic PC Station插入一個(gè)PC站。如圖4所示。

然后在硬件組態(tài)中，從硬件目錄窗口選擇與已安裝的Simatic Net軟件版本相符的硬件插入到與在Station Configurator Editor配置的PC硬件及技術(shù)相對(duì)應(yīng)的插槽中。

點(diǎn)擊IE General屬性對(duì)話框中Properties按鈕打開以太網(wǎng)接口參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，按照要求設(shè)置以太網(wǎng)的IP地址和相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。IP地址應(yīng)與實(shí)際硬件所設(shè)以太網(wǎng)卡IP地址一致。并新建一個(gè)Ethernet網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 完成PC站組件設(shè)置后，保存并編譯當(dāng)前組態(tài)配置

（1）添加PLC數(shù)據(jù)為OPC變量

打開OPC Scout，選擇Local COM sever》OPC.SimaticNET》＼S7》objects》DB，在DB數(shù)據(jù)塊文件中選擇New definition，在彈出的窗口中選擇PLC定義好的數(shù)據(jù)類型和地址。例如布爾型的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型為X，實(shí)數(shù)的數(shù)據(jù)類型為Real。這樣依次將PLC中的數(shù)據(jù)添加為OPC變量。如圖7所示。

在Scout中把已經(jīng)添加好的OPC變量拖到DA View中可以實(shí)時(shí)查看這些變量的通信狀態(tài)和數(shù)值。

（2）關(guān)聯(lián)LabVIEW控件與OPC變量

在LabVIEW中右鍵控件選擇屬性》數(shù)據(jù)綁定，數(shù)據(jù)綁定選擇中選擇DataSocket；選擇合適的訪問類型；路徑選擇》DSTP服務(wù)器，在彈出的的窗口中選擇localhost》OPC.SimaticNTE》S7》S7connection-1，選擇此控件所要關(guān)聯(lián)的OPC變量，即所要對(duì)應(yīng)的PLC變量。

3 驗(yàn)證配置

將LabVIEW中的控件關(guān)聯(lián)好OPC變量后，運(yùn)行LabVIEW程序，在前面板的控件右上角會(huì)出現(xiàn)綠色的小矩形框，當(dāng)控件與PLC變量通訊正常時(shí)，顯示為亮綠色。此時(shí)改變前面板控件的值，可以在OPC Scout軟件中看到相應(yīng)的變量值發(fā)生了變化，并且PLC發(fā)出了正確的指令，這表明LabVIEW已經(jīng)通過OPC變量的方式與PLC建立了連接。如下圖為實(shí)驗(yàn)中控制電動(dòng)機(jī)得到的曲線。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章詳細(xì)介紹了通過Ethernet建立OPC服務(wù)器與西門子300系列PLC連接的組態(tài)配置方法，通過在LabVIEW中建立OPC連接數(shù)據(jù)綁定使LabVIEW通過Ethernet建立OPC服務(wù)器以S7連接方式訪問西門子300系列PLC并讀取PLC數(shù)據(jù)的方法。這種基于LabVIEW組態(tài)的方法不僅編程簡(jiǎn)單，而且沒有成本與常用組態(tài)軟件點(diǎn)數(shù)的限制，配置簡(jiǎn)單，不需要要增加任何通訊模塊部件，節(jié)省了大量的組態(tài)編程時(shí)間和軟硬件成本，是一種簡(jiǎn)單易行的通訊方式。但是這種通訊方式有一些缺點(diǎn)，其通訊延時(shí)一般在幾百毫秒以上，在實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合不建議使用。

參考文獻(xiàn)

[1]Simens 以太網(wǎng)建立OPC[Z].

[2]西門子S7 300PLC OPC配置說明[Z].

[3]NI LabVIEW Help 2013[Z].