摘要：在信息化、大数据时代背景下，随着计算机技术、通信技术、网络技术的高速发展与广泛应用，工业控制及其自动化系统设计与研究取得了一定成效，并有效提升了工业企业运行质量与效率。本文阐述了OPC技术，以及基于OPC技术的西门子PLC通讯方案，搭建了PC机与西门子PLC通信的系统架构，实现PC机遇西门子PLC的实时通讯。
关键词：OPC技术；PLC；通讯
1前言
工业以太网遵循ISO/OSI网络参考模型，属于管理级和单元级网络，广泛应用于需要大量数据和远距离通信的工业控制领域。伴随着自动化的发展，工业现场控制系统不可避免的存在多个系统共存的情况，工业现场控制系统不可避免存在多系统、多网络协议并存的局面，且不同厂商系统直接由于通信协议以及接入方式不同存在差异，因此自动化系统对开放性提出要求，美国微软公司MS基于过程自动化的链接与嵌入规范OPC技术应运而生。随着现场自动化的要求，工业控制软件需要与现场可编程控制器进行通信，对现场数据进行有效的监控。在此应用OPC技术实现PC和西门子S7-300 PLC通信，采用美国GE公司的IFIX软件，确保PLC通信和人机界面处理任务的实现。
2 OPC技术概述
OPC（OLE for Process Control）技术最早是于1995年由Microsoft（微软）等厂商提出的一种硬件与软件接口标准，属于工业标准。目前，OPC这一标准主要由OPC基金会管理，主要是以微软的OLE（Object Linking and Embedding，面对对象的连接与嵌入技术）、现今的Active X以及COM（Commercial Object Model，组件对象模型）、DCOM（Microsoft Distributed Component Object Model，分布式组件对象模型）等技术为基础确定的。随着近年来OPC技术研究的不断深入，已形成了系统的接口、方法与属性标准集，并在自动化领域中得到广泛应用，成为工业控制及其自动化系统中重要的通信方式。目前，OPC标准规范主要包括“OPC数据访问规范”“OPC历史数据访问规范”“OPC报警与事件规范”“OPC安全规范”“OPC_XML数据存取规范”“OPC批处理规范”几种常用规范。其中OPC数据访问规范是工业控制及其自动化系统中最基本也是最常用的规范，其功能结构与COM/DCOM技术相同，侧重于数据交换，包括OPCGroup对象、Server对象和OPCItem对象。
基于OPC的概念与规范可知，OPC的本质在于为硬件供应商与软件开发者提供一套完整的通信规则，硬件供应商与软件开发商基于该规则设计系统服务器与客户端软件。在此过程中软硬件开发商无须考虑对方的设计需求，只需根据OPC规范进行实践操作，这在一定程度上为软硬件开发商提供了便利。OPC服务器结构主要由服务器（Server）、数据项（Item）与组（Group）共同组成，其中Server位于结构顶端，涵盖了所有OPC对象的信息，Group主要管理组内信息，对Item具有一定主导作用，Item则为数据基本信息，通常情况下客户通过运行Group实现对Item的有效操作。
3 OPC通讯方案
在辅控网、SIS网和DCS系统中，由于有不同厂家、不同设备需要联网整合在一起，将所有的数据综合在一起监控，难度非常大，但有一种常见且通用的解决方案，那就是采用OPC通讯方式。将西门子PLC的数据转换为OPCServer，然后组态软件再与相应OPCServer通讯，从而解决西门子PLC的通讯问题。
（1）SIMATICNET方案。西门子官方推荐的OPCServer解决方案是采用SIMATICNET，这个方案非常复杂、配置步骤要严格按照文档步骤配置。首先，它需要SIMATICSTEP7、SIMATICNET，其次需要购买SIMATICNET的OPC授权，最后，配置时，需要和相应的PLC程序一起。如果有可能的话，不要采用此方案，太复杂了，后期用户维护难度超大而且授权成本也不低，曾经有过火电厂热控专工花了一个星期时间也没有解决SIMATICNET和STEP7的安装配置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，S7－200的OPCSever采用PCAccess，此方式多台PLC一起通讯或数据超过一定量时，通讯稳定性较差。
（2）KepServerEX方案。现在，更多的工控现场使用的是Kepware公司开发的OPC软件KepServerEx软件，KepServerEx支持大部分市面上工控设备和一些专有的协议，其中也包括西门子PLC，KepServerEx使用的西门子驱动是SimensSuite。
4 OPC服务器与PLC链接通讯的组态
4.1配置控制台的使用与设置
配置控制台是组态设置和诊断的核心工具，用于PC硬件组件和PC应用程序的组态和诊断。
完成PC站的硬件组态后，打开配置控制台，可查看CP5613的模式已经从PGmode切换到Configuration mode，插槽号自动指向3。
在Access points设定窗口中，将S7ONLINE指向PC internal（Local）。
4.2在STEP7中组态PC Station
创建一个新的项目，通过insert station simatic PC station插入一个PC站。将PC站的默认名称更改为与站配置编辑器中指定的站名相同的名称，并将其命名为ProfibusOPC。
（1）在硬件配置中，从硬件目录窗口中选择与Simaatic NET版本一致的硬件，插入到工作站配置编辑器配置的PC硬件机架对应的插槽中。
（2）分配CP5613网络参数，双击CP5613打开属性对话框，设置为Profibus CP5613接口，使用新按钮创建Profibus网络，其地址和配置设置中CP5613参数的波特率设置和站是相同的。
（3）PC站组件设置完成后，按下compile save按钮，确定并存储当前配置。正确编译，单击configure network按钮输入NetPro配置。
（4）在netpro网络配置中，选择OPC服务器后，在连接表的第一行，鼠标右键插入新连接或插入>新连接，建立新连接。
（5）在S7连接属性对话框中，被连接对象的Profibus地址填充在相应的框中，需要进一步设置地址。如果连接对象为300PLC，则机架和插槽号分别为0，2。确认配置，单击compile，配置完成。
4.3组态下载
（1）PC站配置完成后，点击netpro窗口中的函数按钮将配置下载到PC站。
（2）下载完成后，可以打开站点配置编辑器窗口查看组件状态。
5结束语
本文介绍了基于OPC技术的PC机实现与西门子PLC的通讯，促进工业控制及其自动化系统技术水平的提升。该方法已经成功应用于某控制系统改进项目中，系统运行稳定、可靠，效果良好。
参考文献：
[1]栾极，吴俊，马太等.基于OPC技术的PC机与西门子PLC的通信[J].自动化技术与应用，2015（08）.
[2]王文辉.基于OPC的Labview仿真软件与PLC通讯实现[J].水电站机电技术，2015（12）.
[3]雷雨，陈白宁.基于OPC的S7-300PLC与力控组态软件通讯实现[J].成组技术与生产现代化，2011（03）.
论文作者:崔贵超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
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