應(yīng)用Kepware實(shí)現(xiàn)DeltaV與SIMATIC S7-300的數(shù)據(jù)通訊

章秋生

摘要：當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)要與第三方設(shè)備通訊時(shí)，必須開發(fā)對(duì)應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，并且基于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的通訊交互往往存在數(shù)據(jù)通行量限制，因此在與第三方設(shè)備需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交互時(shí)可以通過OPC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議技術(shù)很方便進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：DeltaV;Kepware;OPC技術(shù);數(shù)據(jù)通訊

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）03-0106-01

0 引言

OPC技術(shù)的產(chǎn)生為應(yīng)用軟件和現(xiàn)場設(shè)備提供了通用的接口標(biāo)準(zhǔn)，在OPC出現(xiàn)以前，應(yīng)用程序開發(fā)商（DCS廠商）需要不斷地開發(fā)這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，不但帶來了大量重復(fù)性勞動(dòng)，也帶來了很多問題。應(yīng)用OPC技術(shù)可以很方便的建立第三方設(shè)備與DCS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。本文介紹如何利用Kepware軟件實(shí)現(xiàn)DeltaV DCS系統(tǒng)與西門子S7-300設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。該項(xiàng)目方案是將西門子S7-300 PLC設(shè)備通過Kepware OPC服務(wù)器軟件中的Siemens TCP/IP Ethernet驅(qū)動(dòng)協(xié)同工作，使用TCP/IP Ethernet協(xié)議在 Kepware和西門子S7-300 PLC之間交換數(shù)據(jù)。再通過DeltaV系統(tǒng)提供的OPC Mirror軟件可進(jìn)行OPC DA協(xié)議通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控采集需求。

1 DeltaV DCS數(shù)據(jù)采集技術(shù)

1.1 OPC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議框架在DeltaV系統(tǒng)中的應(yīng)用

DeltaV系統(tǒng)工作站的OPC服務(wù)器通過OPC DA協(xié)議規(guī)范周期性地將現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫中。DeltaV系統(tǒng)運(yùn)行過程中周期性地從OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫取得現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制運(yùn)算后執(zhí)行輸出至現(xiàn)場設(shè)備，達(dá)到數(shù)據(jù)采集與控制目的。DeltaV系統(tǒng)提供了無縫通訊連接的軟件OPC Mirror，基于標(biāo)準(zhǔn)的Client-Server（C/S）結(jié)構(gòu)，通過該軟件可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)OPC Server數(shù)據(jù)互通，以連接不同廠商間符合OPC技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的多控制系統(tǒng)。OPC Mirror在多控制系統(tǒng)中連接OPC服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)間的雙向傳輸。

1.2 Deltav DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集環(huán)境

本項(xiàng)目采用Emerson公司DeltaV DCS系統(tǒng)，在OPC服務(wù)器上安裝OPC Mirror模塊，在對(duì)接外部設(shè)備的LAN網(wǎng)上的PC工作站上安裝OPC Remote實(shí)現(xiàn)服務(wù)器數(shù)據(jù)端OPC Server與遠(yuǎn)程OPC數(shù)據(jù)采集站OPC Server間的通訊。本項(xiàng)目利用一臺(tái)PC工作站作為OPC數(shù)據(jù)采集站，安裝KEPServerEX軟件搭配Siemens Plus Suite驅(qū)動(dòng)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(wù)器上OPC Mirror模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊，利用OPC DA2.0通訊協(xié)議將設(shè)備層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至DeltaV DCS系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)軟件連接圖及原理如圖1所示。

2 OPC數(shù)采站軟件配置

2.1 KEPServerEX配置

（1）打開KEPServerEX軟件，新建項(xiàng)目，右鍵點(diǎn)擊“連接性”圖標(biāo)，進(jìn)入添加通道向?qū)Ы缑?，在通道類型下拉框中選擇驅(qū)動(dòng)“Siemens TCP/IP Ethernet”。選擇默認(rèn)直到“完成”。點(diǎn)擊 “單擊添加設(shè)備”進(jìn)入添加設(shè)備向?qū)Ы缑?，在“型?hào)”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(wǎng)絡(luò)可以訪問到指定PLC設(shè)備。選擇默認(rèn)選項(xiàng)直到“完成”。

（2）右鍵點(diǎn)擊設(shè)備1選擇“新建標(biāo)記”，進(jìn)入屬性編輯器對(duì)話框，在標(biāo)識(shí)欄輸入名稱、說明，在數(shù)據(jù)屬性欄根據(jù)需求輸入數(shù)據(jù)地址、數(shù)據(jù)類型、訪問方式等參數(shù)。

2.2 OPC Remote軟件安裝與配置

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

（2）安裝過程彈窗“Default DeltaV OPC server”界面，根據(jù)提示在對(duì)話框中填入DeltaV OPC Server所在計(jì)算機(jī)的IP地址。點(diǎn)擊“Close”，彈出“DeltaV Server Password”界面，在對(duì)話框中填入OPC 數(shù)采站計(jì)算機(jī)用戶密碼。點(diǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問測試。打開OPCWatchIt工具，點(diǎn)擊“Change Server”，在“Host Name”中填入數(shù)采站IP地址，點(diǎn)擊“Browse”瀏覽選擇OPC Server，點(diǎn)擊“OK”返回，點(diǎn)擊“BrowsePath”瀏覽所有變量并選定變量，若配置正?？稍赩alue項(xiàng)顯示出該變量的實(shí)時(shí)值。

3 DeltaV OPC服務(wù)器配置

基于計(jì)算機(jī)DCOM服務(wù)運(yùn)行機(jī)制，DeltaV OPC服務(wù)器和遠(yuǎn)程數(shù)采站要求統(tǒng)一的用戶名和密碼進(jìn)行登錄（例如“opcuser”）[1]。使用DeltaV OPC服務(wù)器上的DeltaV User Manager創(chuàng)建用戶帳戶“opcuser”，并為其分配與計(jì)算機(jī)上使用的用戶帳戶相同的密碼。將“opcuser”設(shè)置為操作系統(tǒng)帳戶和DeltaV數(shù)據(jù)庫帳戶。

在Kepware配置完成后，進(jìn)行OPC服務(wù)器OPC Mirror軟件的配置。OPC Mirror配置快速簡便，只需將OPC Items從一臺(tái)OPC服務(wù)器拖放到另一臺(tái)并下裝進(jìn)行更改即可開始數(shù)據(jù)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(wù)器與遠(yuǎn)程OPC站點(diǎn)的OPC server名稱，在本例中DeltaV系統(tǒng)側(cè)為OPC.DeltaV.1，Kepware軟件側(cè)為Kepware. KEPServerEX.V6，選擇數(shù)據(jù)傳輸方向?yàn)殡p向傳輸。完成后可在軟件界面瀏覽所有數(shù)據(jù)變量，選擇需要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)即可。

配置完成后，OPC Mirror將在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后臺(tái)運(yùn)行在OPC服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)，OPC Mirror軟件將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過LAN網(wǎng)提供給DCS系統(tǒng)Professional PLUS工作站做數(shù)據(jù)歷史記錄或參與控制運(yùn)算等用途。OPC Mirror優(yōu)化處理最大的集成任務(wù)，因此吞吐量永遠(yuǎn)不會(huì)一個(gè)問題。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，通過上述案例進(jìn)行配置，DeltaV DCS系統(tǒng)通過Kepware軟件與西門子S7-300 PLC設(shè)備建立了連接，實(shí)現(xiàn)了DeltaV DCS系統(tǒng)對(duì)PLC設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊采集和遠(yuǎn)程操控。同時(shí)因?yàn)镈eltaV DCS系統(tǒng)通過OPC數(shù)據(jù)采集站的Kepware從PLC取得數(shù)據(jù)，可以避免其中某一個(gè)設(shè)備系統(tǒng)斷網(wǎng)，其余子系統(tǒng)通訊受到影響，而且Kepware軟件集成多種通訊驅(qū)動(dòng)，可在后期的系統(tǒng)擴(kuò)展中通過同樣的通訊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)設(shè)備層設(shè)備的通訊與控制，為實(shí)現(xiàn)車間級(jí)或工廠級(jí)的集中監(jiān)控打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 潘愛民.COM原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)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