1、引言

PLC（可編程控制器）是一種成熟的工業(yè)控制器。PLC可靠性高，抗干擾能力強，在工業(yè)控制領域得到了廣泛應用，并且已經成為現代工業(yè)自動化的三大支柱之一。

既然PLC在工業(yè)控制領域具有如此舉足輕重的地位，具有其他控制器無法比擬的優(yōu)勢，而LabVIEW在測控軟件開發(fā)方面也有著獨到的優(yōu)勢，因此將PLC作為控制系統(tǒng)的核心，利用LabVIEW開發(fā)系統(tǒng)控制軟件，結合各自的特點，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，就可以開發(fā)一套功能強大、高效可靠的控制系統(tǒng)。

下面將詳細介紹OPC技術以及在LabVIEW環(huán)境下如何利用DSC模塊實現西門子PLC和PC機通訊的過程。

2、OPC技術

OPC以OLE/COM/DCOM技術為基礎，采用客戶/服務器模式，為工業(yè)自動化面向對象的開發(fā)提供的統(tǒng)一標準，這個標準定義了應用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數據的方法。采用這項標準后，硬件開發(fā)商將取代軟件開發(fā)商為自己的硬件產品開發(fā)統(tǒng)一的OPC接口程序，而軟件開發(fā)者可以免除開發(fā)驅動程序的工作，從而提高了系統(tǒng)的開放性和互操作性。

OPC可以作為整個網絡的一種數據接口規(guī)范，所以它可以提升控制系統(tǒng)的功能，增強網絡的兼容性。采用OPC技術，便于系統(tǒng)的組態(tài)，將系統(tǒng)復雜性大大簡化，可以大大縮短軟件開發(fā)周期，提高軟件運行的可靠性和穩(wěn)定性，便于系統(tǒng)升級與維護。

3、通訊的實現

3.1、系統(tǒng)的軟、硬件配置

軟件配置為：SIMATICStep7V5.4，SIMATICNETPCSOFTWAREV6.2SP1，LabVIEW8.2。Step7和SIMATICNETPCSOFTWAREV6.2SP1用于對西門子PLC進行編程并組態(tài)OPCServer；LabVIEW8.2用于PC機監(jiān)控系統(tǒng)程序的編寫。

硬件配置為：PC機，SiemensPLC-300（CPU-3152DP），以太網通訊模塊，數字輸入/輸出模塊，模擬輸入/輸出模塊，存儲卡，編程線纜，普通自適應以太網卡，網線。

針對以上軟硬件配置，結合以太網的通訊優(yōu)勢，考慮最簡化程序設計，PC機與PLC通訊硬件連接如圖1所示。

圖1PC機與PLC通訊硬件連接

3.2、基于以太網的S7-300PLC與OPCServer通訊的組態(tài)

這里要建立的OPCServer與PLC的連接是以SIMATICNET為基礎的，SIMATICNET是西門子在工業(yè)控制層面上提供的一個開放的，多元的通訊系統(tǒng)。它能將工業(yè)現場的PLC、工作站和個人電腦聯網通訊，為了適應自動化工程中的種類多樣性，SIMATICNET推出了多種不同的通訊網絡，這些通訊網絡符合國際標準。

我們可以先在PC機上建立OPC服務器，通過網絡（以太網、Profibus、Profinet、Canbus等），OPC服務器中的數據就可以與西門子PLC中的數據建立起互為映像的關系。

3.2.1、配置PC站硬件機架

當SIMATICNET軟件成功安裝后，即可通過點擊StationConfigurationEditor進入配置窗口。選擇一號插槽，點擊Add按鈕添加，在添加組件窗口中選擇OPCServer點擊OK即完成。同樣方法選擇三號插槽添加IEGeneral。插入IEGeneral后，即彈出其屬性對話框。點擊NetworkProperties，進行網卡參數配置。點擊NetworkProperties后，Windows網絡配置窗口即打開，選擇本地連接屬性菜單設置網卡參數，設置IP地址和子網掩碼。點擊StationName按鈕，指定PC站的名稱，這里命名為E_OPC。

3.2.2、配置控制臺（ConfigurationConsole）

配置控制臺是組態(tài)設置和診斷的核心工具，用于PC硬件組件和PC應用程序的組態(tài)和診斷。正確完成PC站的硬件組態(tài)后，打開配置控制臺（start→simatic→simaticnet→Configurationconsole），可以看到所用以太網卡的模式已從PGmode切換到Configurationmode，插槽號（Index）也自動指向3。在AccessPoints設定窗口中，將S7ONLINE指向PCinternal（local）。此設定是為PC站組態(tài)的下載做準備。

3.2.3、在Step7中組態(tài)PCStation并下載到PLC中

打開SIMATICManager，創(chuàng)建一個新項目，如“E_OPC”。通過Insert→Station→SimaticPcStation插入一個PC站。雙擊Configuration即可進入PCStation組態(tài)界面。

在硬件組態(tài)中，從硬件目錄窗口選擇與已安裝的Simaticnet軟件版本相符的硬件插入到與在StationConfigurationEditor配置的PC硬件機架相對應的插槽中。

點擊IEGeneral屬性對話框中Properties按鈕打開以太網接口參數設置對話框，按要求設置以太網卡的IP地址和相應的子網掩碼。IP地址應與實際硬件所設以太網卡IP地址一致。并用New按鈕建立一個Ethernet網絡。確認所有組態(tài)參數，完成網卡設置。

完成PC站組件設置后，按下編譯存盤按鈕確定且存儲當前組態(tài)配置，編譯無誤后，點擊ConfigureNetwork按鈕，進入NetPro配置窗口。

在NetPro網絡配置中，用鼠標選擇OPCServer后在連接表第一行鼠標右鍵插入一個新的連接。

確認所有配置后，已建好的S7連接就會顯示在連接列表中。點擊編譯存盤，如得到Noerror的編譯結果，則正確組態(tài)完成，如圖2所示。

圖2正確組態(tài)完成后的NetPro窗口

完成PC站組態(tài)后，即可在NetPro窗口點擊功能按鈕欄中下載按鈕將組態(tài)下載到PC站中。下載完成后，可以打開StationConfigurationEditor窗口檢查組件狀態(tài)。

3.3、PC機通過LabVIEW與S7-300PLC實時通訊的實現

PC機通過LabVlEW與OPCServer進行通訊有三種方法：

1）通過ActiveX自動化接口實現對OPCServer的訪問；

3.3.1、LabVIEWDSC模塊介紹

DSC（dataloggingandsupervisorycontrol）數據記錄與監(jiān)控模塊專為分布式數據獲取與監(jiān)控（supervisorycontrolanddataacquisition，SCADA）系統(tǒng)設計，能輕松與OPCServer通訊，也能生成自己的OPCServer。此外還有很多SCADA常用功能。例如基于配置的警報和事件。應用程序的用戶級安全機制，分布式監(jiān)測和控制的圖形化開發(fā)，實時與歷史數據追蹤，內置聯網便于與第三方設備的數據共享和集成，分布式數據記錄的聯網數據庫等。

3.3.2、利用LabVIEWDSC實現對OPCServer的訪問

LabVIEW8.2DSC通過引用共享變量與OPC標簽連接的方法。共享變量可以與本地或網絡上任何一臺電腦上的OPC標簽綁定。當綁定好后，用戶只需要把共享變量當作普通變量一樣操作就可以了。

通過共享變量讀取OPC標簽值有幾種方法：直接將共享變量拖到前面板直接綁定運行或者拖到后面板當成變量進行編程，這兩種方法使用起來很簡便，但是在變量多時，不利于變量的管理；還有一種就是利用DSC模塊提供的事件方法。

采用事件驅動方法（如圖3所示）的好處是：一方面，程序不需要像輪詢那樣去不斷讀取OPC標簽值，而只是當OPC標簽值變化時才觸發(fā)相應的處理程序；另一方面，Library中的共享變量不論多少，我們的程序都無需作任何改動，就能將所有的OPC標簽值讀到同一數組中，再對該數組進行索引即可得到相應的各變量值，因此這種方法效率最高。

圖3利用事件驅動方式讀取OPC標簽值的程序

4、結束語

本文介紹了基于OPC技術的PC機通過LabVIEW實現與西門子PLC的通訊。給出了相關組態(tài)配置流程以及事件驅動法的LabVIEW源程序。該方法已經成功應用于某控制系統(tǒng)改進項目中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，效果良好。

通過這次的開發(fā)調試工作，對OPC技術及西門子PLC、LabVIEWDSC模塊都有了更進一步深入的了解，為以后的設計工作積累了經驗。相信LabVIEWDSC及OPC技術在工業(yè)分布式控制領域將扮演越來越重要的角色。

2）通過NI的DataSocket技術實現與OPCServer的通訊；

3）利用LabVIEWDSC模塊與OPCServer通訊。

其中前兩種方法只適合與少量點數的OPC標簽連接。因為需要編寫多段重復代碼或是通過For循環(huán)來讀寫，因此當點數增多時會降低讀寫速度并讓系統(tǒng)變得不利于維護。通過DSC模塊內建的與OPCServer通訊的機制，不僅編程變得相當容易，而且其編程規(guī)模和讀寫速度皆不受點數的限制。鑒于實際系統(tǒng)的點數很多，結合項目的實際情況，我們選擇了第三種方法。