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OPC在小型仓库监控系统上的应用
作者：RFID世界网 收编
来源：网络
日期：2011-07-11 09:59:01
摘要：本文解决了上位机与下位 s7-200 PLC的通讯问题，并且数据传输稳定，实时性好，组态方便灵活，调试简单由于OPC协议是通用协议，得到很多公司的支持，通用性好，并且可以通过局域网甚至是 Internet 实现多台上位机参与控管理，极大地扩展了自动监控系统的使用范围。
1 前 言
随着计算机技术的飞速发展， PC机已越来越多地应用于自动化立体仓库控制系统中，作为上位机实时地进行集中监控，完成可视化人机操作界面、图形显示、数据库、通讯及联网等功能。而下位机 PLC(可编程逻辑控制器) 则循环地读入设备信号， 并进行逻辑判断操作，输出控制信号， 控制设备执行。因此， 在自动化控制系统中，实现PLC和PC机之间的通信是非常重要的 。本文设计了一个三巷道自动化立体仓库， 现对该仓库的系统组成、监控管理系统软件以及上位机与 PLC的通信问题进行较详细的介绍 。
2 系统构成及 OPC技术
2.1 系统 组成
系统的下位机由 3个 S7 — 200 (CPU226) 和 1个TP070触控屏以及多台直流调速器等组成，上位机是 l台安装有 WindowsXP、 S7—200 PC Access、 WinCC6． OSP2和VB等软件的普通 P C机。上位机作为主站， 下位的 3个PLC都是从站并且站地址不同，上位机利用 RS232 PPI 智能电缆和下位机 3个 s7-200通讯。
2.2 OPC技 术
OPC是一个基于COM技术的接口标准，提高了工业自动化软件与硬件，以及软件之间的互操作业。OPC采用客户／眼务器结构， 使得多个 OPC客户程序可与一个厂商提供的OP C服务器连接，并通过OPC服务器， 从数据源存取数据。
正是由于 OP C标准化的接口能够显著节省昂贵的、用于人力和时间的投资，再加上使用经济型的PPI电缆连接、下位机，使得整个系统在保证功能的前提下变得十分经济实用.
3 S7-200 PC Access与 S7-200的通讯
3.1 S7-200 PC Access简介
s7-200 PC Access是s7-200 PLC的一种OPC服务器，是唯一专供小型 PLC使用的低成本OPC工具，可与任何标准 OPC客户机配合使用，也可和Micro／WIN同时联机使用。s7-200 PC Access 使用 PPI 、 以太网或调制解调器与 PLC通讯，可同时从 8个 PLC读取数据， 并且服务器读取的项目数是没有限制的。
3.2 使 用 S7 ～ 200 PC Access 构建 OPC服务器
(1) 连接 PLC： 在树形图 中添加 一个新 PLC连接。 然后配置通讯协议 ： 选择 PG／PC接 口将接口配置为PC／PPI电缆(PPI)，并为 s7-200 PC Access 选择 网络地址和波特率， 在新建PLC的“ PLC属性 PPI 通讯” 属性对话框 中， 输入 P L C名称和站地址( 须与实际的设置一致)。
(2) 建立 OPC项 目： 右击 PLC图标， 选择“ 新” 一“ 项目”，然后在项目属性中填写“ 地址” 和“ 数据类型”，地址和类型与 s7-200 PLC用于监控的变量相对应 ，例如 ：“ MBO ” 和“ byte ”。
把所有想要监控的变量添加后便在 s7-200 PC。Access 下建立了 s7-200的 OPC Server。
(3) 通信测试： S7-200 PC Access 软件本身带有测试客户机，可以方便地了解客户机与眼务器的通讯情况．将建立完的项 目拖放至测试客户饥窗口内，单击 S7-200 PC Access 工具条中的“ 状态” 按钮，在窗口中就可显示出项目连接状态和项目值。
4 使用 Wi n CC开发 OPC客户端监控系统
4.1 WinCC客户端与 S7-200 PC Access 服务器的通讯连接由于 s7-200 PC Access是 s7-200的 OPC服务器，因此可将 WinCC配置为 OPC客户端通过 OPC接口访问s7-200 PC Access 服务器。只要将 OPC服务器中的项目添加到 WinCC的变量管理器中便可在组态中使用了，具体方法如下：
(1) 在 Wincc变量管理器中添加一个新 的驱动程序，新的驱动程序选择 OPC.CHN。在 OPC Groups 通道标签上右键，选择“ 系统参数” 进入 OP C条目管理对话框。
(2) 在对话框中点击“ Local” 条目前的加号， 此时会显示出本地计算机上的所有 OPC服务器列表， 选择“s7 200．OPC Server” 后点击“浏览服务器” 按钮，便可看到在 s7-200 PC Access中添加的所有OPC项 ，选择所需的项添加到 WinCC的变量管理器 中。
(3) 建立 以上 OPC通道下的逻辑连接后命名为OPC Server 。
4.2 WinCC客户端监视系统
WINCC提供了非常丰富而友好的人机交互界面，通过对OPC通道中变量的读写完成了对立体库设备状态的监控。监控站 以交互形式进行各类画面的调用与切换，完成过程控制功能，而且在动态画面中显示设备各部分的主要参数及工作状态，如堆垛机运行参数、货叉位置、出入库控制，以及故障诊断等。
5 使用 VB开发 OPC客户端库存管理软件系统
由于在WinCC中不便于开发库存管理软件，而VB恰好为开发库存管理软件提供了一个良好的平台， 在VB中容易实现与数据库的连接，完成如记录出入库物品的详细情况、出入库时间、历史查询、报表打印等功能，以s7-200 PC Access为 OPC服务器使用VB编写OPC客户端库存管理软件也可完成对立体库的各项操作。
5.1 安装 OPC自动化接 口服务
若要用 VB开发 OPC应用程序， 必须安装 OPC自动化接口服务，在 VB环境中， 按“T程” 的子菜单“引用…”后，选择其中的“Siemens OPC DAAutomation2.0” 项，这样才能使用自动化接口。
5.2 程序设计
用 VB编写了 OP C客户端应用程序，实现了上位管理软件通过OPC服务器可直接对s7-200控制器进行各种操作。以货物入库操作为例说明其实现过程，部分程序代码如下：
(1) 在公共窗口中声明相关变量
Di m My OP Cs e r v e r As OPC Se r v e r
Di m My g r o u p s As OP CGr o u ps
Di m W i t h Ev e n t s My Gr o u p As OPCGr o u p ‘
Di m My i t e ms As OP Che ms
Di m Mv I t e mS e r v e r Ha n dl e s ()As Lo n g
(2) 在客户端软件载人 MDI 窗体时创建与 OPC服务器的连接
’获取一个OP C服务器实例
Set My server =New OPC Server
’与s7-200 PC Access的OP C服务器连接
Call Mv OPC server．Connect (“$7-200．OPC Server”)
Set My groups =My server．OPC Groups
My g r o u p s ． D e f a u l t Gmu p I s Ac t i v e ： T r u e ’ 默认组对象为激活状态
’ 加入OP C G r o u p对象“ Gr o u p 1 ”
S e t My Gmu p ：My g mu p s ． Add ( “ Gr o upl ”)
My G r o u p ． D e f a u l t G r o u p up d a t a R a t e = 5 0 0 设置数据刷新时间
My G r o u p ． I s A c t i v e = T r u e ’ 设置该 G r o u p为激活状态
My G r o u p ． I s S u h s c r i b e d = T r u e ’ 设置该 G r o u p数据为后台刷新
(3) 在客户端软件载人人库子窗体时创建 O P C项目
Dim i As L o n g
Dim I t e mO b j A s O P C I t e m
Dim he ml Ds ( 7)As S t r i n g
Dim I t e mCl i e n t Ha n d l e s ( 7)As L o n g
’加入 O P CI t e m对象
Set My ltems =My Group ． OPC itemS
’设置所要监测的数据对应于 s 7 — 2 0 0中的标签
itemIDS (1) = “ 2， M1.5， Bo o l ”
itemIDS (2) = “ 2． M2.1 ． Bo o l ”
itemIDS (3) = “ 2， M2 .2， Bo o I ”
itemIDS (4) =“ 2， M2.4， Bo o l ”
itemIDS (5) = “ 2， M2.6， Bo o l ”
itemIDS (6) = “ 2， MW0， Wo r d ”
itemIDS (7) = “ 2， MW2． Wo r d ”
For i =1 To 7
ItemClientHandles (i) = i
Next
’ 调用相应方法在数据项组中加入以 定义的数据项
Ca l l My l t e ms ． Ad dhe ms ( 2，I t e ml Ds ，
I t e mCl i e n t Ha n dl e s ．Mv I t e mS e r v e r Ha n dI e s ，Er r o r s)
( 4 ) 同步数据写入 P L C
Di m r o w ， c o l u mn a s L o n g
Di m Va l u e s ( 7)As Va r i a n t
Va l u e s ( 1 ) ：1‘ 使 s 7 — 2 0 0中的变量 M1.5置位
Va l u e s ( 2 ) = 0‘ 使 s 7 — 2 0 0中的变量 M2.1复位
V a l u e s f 3 ) = 1‘ 使s 7 — 2 0 0中的变量 M2.2置位
V a l u e s ( 4) = 1‘ 使s 7 — 2 0 0中的变量 M2.4嚣位
V a l u e s ( 5 ) = I‘ 使 S 7 — 2 0 0中的变量 M2.6置位
v ( 6 ) = r o w‘ 0 j 人入库位置的行值
V a 1 u e s ( 7 ) = c o l u mn‘ 写入入库位置的列值
Ca l l My Gr o u 【 y n ( · w r i r e ( 7， My l t e ms e r v e r Ha n ( 1 l e s ， Va l u e s ， E r r o r s )
6 结 语
本文解决了上位机与下位 s7-200 PLC的通讯问题，并且数据传输稳定，实时性好，组态方便灵活，调试简单由于OPC协议是通用协议，得到很多公司的支持，通用性好，并且可以通过局域网甚至是 Internet 实现多台上位机参与控管理，极大地扩展了自动监控系统的使用范围。
随着计算机技术的飞速发展， PC机已越来越多地应用于自动化立体仓库控制系统中，作为上位机实时地进行集中监控，完成可视化人机操作界面、图形显示、数据库、通讯及联网等功能。而下位机 PLC(可编程逻辑控制器) 则循环地读入设备信号， 并进行逻辑判断操作，输出控制信号， 控制设备执行。因此， 在自动化控制系统中，实现PLC和PC机之间的通信是非常重要的 。本文设计了一个三巷道自动化立体仓库， 现对该仓库的系统组成、监控管理系统软件以及上位机与 PLC的通信问题进行较详细的介绍 。
2 系统构成及 OPC技术
2.1 系统 组成
系统的下位机由 3个 S7 — 200 (CPU226) 和 1个TP070触控屏以及多台直流调速器等组成，上位机是 l台安装有 WindowsXP、 S7—200 PC Access、 WinCC6． OSP2和VB等软件的普通 P C机。上位机作为主站， 下位的 3个PLC都是从站并且站地址不同，上位机利用 RS232 PPI 智能电缆和下位机 3个 s7-200通讯。
2.2 OPC技 术
OPC是一个基于COM技术的接口标准，提高了工业自动化软件与硬件，以及软件之间的互操作业。OPC采用客户／眼务器结构， 使得多个 OPC客户程序可与一个厂商提供的OP C服务器连接，并通过OPC服务器， 从数据源存取数据。
正是由于 OP C标准化的接口能够显著节省昂贵的、用于人力和时间的投资，再加上使用经济型的PPI电缆连接、下位机，使得整个系统在保证功能的前提下变得十分经济实用.
3 S7-200 PC Access与 S7-200的通讯
3.1 S7-200 PC Access简介
s7-200 PC Access是s7-200 PLC的一种OPC服务器，是唯一专供小型 PLC使用的低成本OPC工具，可与任何标准 OPC客户机配合使用，也可和Micro／WIN同时联机使用。s7-200 PC Access 使用 PPI 、 以太网或调制解调器与 PLC通讯，可同时从 8个 PLC读取数据， 并且服务器读取的项目数是没有限制的。
3.2 使 用 S7 ～ 200 PC Access 构建 OPC服务器
(1) 连接 PLC： 在树形图 中添加 一个新 PLC连接。 然后配置通讯协议 ： 选择 PG／PC接 口将接口配置为PC／PPI电缆(PPI)，并为 s7-200 PC Access 选择 网络地址和波特率， 在新建PLC的“ PLC属性 PPI 通讯” 属性对话框 中， 输入 P L C名称和站地址( 须与实际的设置一致)。
(2) 建立 OPC项 目： 右击 PLC图标， 选择“ 新” 一“ 项目”，然后在项目属性中填写“ 地址” 和“ 数据类型”，地址和类型与 s7-200 PLC用于监控的变量相对应 ，例如 ：“ MBO ” 和“ byte ”。
把所有想要监控的变量添加后便在 s7-200 PC。Access 下建立了 s7-200的 OPC Server。
(3) 通信测试： S7-200 PC Access 软件本身带有测试客户机，可以方便地了解客户机与眼务器的通讯情况．将建立完的项 目拖放至测试客户饥窗口内，单击 S7-200 PC Access 工具条中的“ 状态” 按钮，在窗口中就可显示出项目连接状态和项目值。
4 使用 Wi n CC开发 OPC客户端监控系统
4.1 WinCC客户端与 S7-200 PC Access 服务器的通讯连接由于 s7-200 PC Access是 s7-200的 OPC服务器，因此可将 WinCC配置为 OPC客户端通过 OPC接口访问s7-200 PC Access 服务器。只要将 OPC服务器中的项目添加到 WinCC的变量管理器中便可在组态中使用了，具体方法如下：
(1) 在 Wincc变量管理器中添加一个新 的驱动程序，新的驱动程序选择 OPC.CHN。在 OPC Groups 通道标签上右键，选择“ 系统参数” 进入 OP C条目管理对话框。
(2) 在对话框中点击“ Local” 条目前的加号， 此时会显示出本地计算机上的所有 OPC服务器列表， 选择“s7 200．OPC Server” 后点击“浏览服务器” 按钮，便可看到在 s7-200 PC Access中添加的所有OPC项 ，选择所需的项添加到 WinCC的变量管理器 中。
(3) 建立 以上 OPC通道下的逻辑连接后命名为OPC Server 。
4.2 WinCC客户端监视系统
WINCC提供了非常丰富而友好的人机交互界面，通过对OPC通道中变量的读写完成了对立体库设备状态的监控。监控站 以交互形式进行各类画面的调用与切换，完成过程控制功能，而且在动态画面中显示设备各部分的主要参数及工作状态，如堆垛机运行参数、货叉位置、出入库控制，以及故障诊断等。
5 使用 VB开发 OPC客户端库存管理软件系统
由于在WinCC中不便于开发库存管理软件，而VB恰好为开发库存管理软件提供了一个良好的平台， 在VB中容易实现与数据库的连接，完成如记录出入库物品的详细情况、出入库时间、历史查询、报表打印等功能，以s7-200 PC Access为 OPC服务器使用VB编写OPC客户端库存管理软件也可完成对立体库的各项操作。
5.1 安装 OPC自动化接 口服务
若要用 VB开发 OPC应用程序， 必须安装 OPC自动化接口服务，在 VB环境中， 按“T程” 的子菜单“引用…”后，选择其中的“Siemens OPC DAAutomation2.0” 项，这样才能使用自动化接口。
5.2 程序设计
用 VB编写了 OP C客户端应用程序，实现了上位管理软件通过OPC服务器可直接对s7-200控制器进行各种操作。以货物入库操作为例说明其实现过程，部分程序代码如下：
(1) 在公共窗口中声明相关变量
Di m My OP Cs e r v e r As OPC Se r v e r
Di m My g r o u p s As OP CGr o u ps
Di m W i t h Ev e n t s My Gr o u p As OPCGr o u p ‘
Di m My i t e ms As OP Che ms
Di m Mv I t e mS e r v e r Ha n dl e s ()As Lo n g
(2) 在客户端软件载人 MDI 窗体时创建与 OPC服务器的连接
’获取一个OP C服务器实例
Set My server =New OPC Server
’与s7-200 PC Access的OP C服务器连接
Call Mv OPC server．Connect (“$7-200．OPC Server”)
Set My groups =My server．OPC Groups
My g r o u p s ． D e f a u l t Gmu p I s Ac t i v e ： T r u e ’ 默认组对象为激活状态
’ 加入OP C G r o u p对象“ Gr o u p 1 ”
S e t My Gmu p ：My g mu p s ． Add ( “ Gr o upl ”)
My G r o u p ． D e f a u l t G r o u p up d a t a R a t e = 5 0 0 设置数据刷新时间
My G r o u p ． I s A c t i v e = T r u e ’ 设置该 G r o u p为激活状态
My G r o u p ． I s S u h s c r i b e d = T r u e ’ 设置该 G r o u p数据为后台刷新
(3) 在客户端软件载人人库子窗体时创建 O P C项目
Dim i As L o n g
Dim I t e mO b j A s O P C I t e m
Dim he ml Ds ( 7)As S t r i n g
Dim I t e mCl i e n t Ha n d l e s ( 7)As L o n g
’加入 O P CI t e m对象
Set My ltems =My Group ． OPC itemS
’设置所要监测的数据对应于 s 7 — 2 0 0中的标签
itemIDS (1) = “ 2， M1.5， Bo o l ”
itemIDS (2) = “ 2． M2.1 ． Bo o l ”
itemIDS (3) = “ 2， M2 .2， Bo o I ”
itemIDS (4) =“ 2， M2.4， Bo o l ”
itemIDS (5) = “ 2， M2.6， Bo o l ”
itemIDS (6) = “ 2， MW0， Wo r d ”
itemIDS (7) = “ 2， MW2． Wo r d ”
For i =1 To 7
ItemClientHandles (i) = i
Next
’ 调用相应方法在数据项组中加入以 定义的数据项
Ca l l My l t e ms ． Ad dhe ms ( 2，I t e ml Ds ，
I t e mCl i e n t Ha n dl e s ．Mv I t e mS e r v e r Ha n dI e s ，Er r o r s)
( 4 ) 同步数据写入 P L C
Di m r o w ， c o l u mn a s L o n g
Di m Va l u e s ( 7)As Va r i a n t
Va l u e s ( 1 ) ：1‘ 使 s 7 — 2 0 0中的变量 M1.5置位
Va l u e s ( 2 ) = 0‘ 使 s 7 — 2 0 0中的变量 M2.1复位
V a l u e s f 3 ) = 1‘ 使s 7 — 2 0 0中的变量 M2.2置位
V a l u e s ( 4) = 1‘ 使s 7 — 2 0 0中的变量 M2.4嚣位
V a l u e s ( 5 ) = I‘ 使 S 7 — 2 0 0中的变量 M2.6置位
v ( 6 ) = r o w‘ 0 j 人入库位置的行值
V a 1 u e s ( 7 ) = c o l u mn‘ 写入入库位置的列值
Ca l l My Gr o u 【 y n ( · w r i r e ( 7， My l t e ms e r v e r Ha n ( 1 l e s ， Va l u e s ， E r r o r s )
6 结 语
本文解决了上位机与下位 s7-200 PLC的通讯问题，并且数据传输稳定，实时性好，组态方便灵活，调试简单由于OPC协议是通用协议，得到很多公司的支持，通用性好，并且可以通过局域网甚至是 Internet 实现多台上位机参与控管理，极大地扩展了自动监控系统的使用范围。
