1、摘 要：针对控制系统中上位机与 S7-200 系列 PLC 通讯的实际问题，总结了几种监控计算机与 S7-200 系列 PLC 实现数据通讯的方法，这几种方法在不同的控制环境中能较好地解决它们之间的数据通讯问题。关键词：PLC；监控计算机；数据通讯；WINCC 组态软件；PPI中图分类号：TP202 文献标识码： B Several Implement Methods about Communication between S7-200 PLC and Supervisory Computer ZHANG Yu，WANG JIAN, HUANG Xian-de(Lanzhou Petroleu
2、m Machinery Research Institute, Lanzhou 730050，China) Abstract：In accordance with communication problem between the host computer and S7-200 PLC in control system, several communication ways between the host computer and S7-200 PLC are proposed .The practical use shows that these methods satisfactor
3、y resolve communication problem between the host computer and S7-200 PLC in different control system.Keywords: PLC; Supervisory Computer; Data Communication; WINCC Configuration Software; PPI 0 前言S7-200 系列 PLC 是西门子 SIMATIC PLC 家族中的成员之一，它在西门子工控应用领域中占有重要地位。该系列 PLC 体积小，软硬件功能强大，系统配置方便，由它组成的系统可以接入 Profib
4、us 现场总线网络。但在实际工程应用中经常遇到监控计算机与 S7-200 系列PLC 之间的数据通讯问题。由于 WinCC 中没有集成 S7-200 系列 PLC 的通信驱动程序，而且 S7-200 系列 PLC 的通讯协议也不公开，应用第三方软件编制监控程序也比较麻烦。这些问题给它的应用带来了一定的限制。为此，本文就这一实际工程问题进行了一些探讨。 1 S7-200 PLC 系统实现监控的几种方法在大多数控制系统中，仅仅是实现控制是不够的，在许多情况下也需要监控界面对工艺过程和参数进行监控。 由 S7-200 系列 PLC 构成的控制系统的监控功能一般由以下三种方法来实现：(1) 采用组态软
5、件来组态监控界面；第三方软件编制的监控软件监控；使用触摸屏监控。用组态软件 WinCC 实现监控，功能强大，灵活性好，可靠性高。但软件价格高，并需要解决 WinCC 与 S7-200 系列 PLC 的通讯问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。(2) 用第三方软件(如 VB 或 Delphi 等高级语言) 编制的监控软件实现监控，灵活性好，系统投资低，能适用于各种系统。但开发工作量大，可靠性难保证，除了对技术人员的经验和技术水平的要求较高外，还必须购买通信协议软件，在系统资金投资有限，技术人员水平较高的情况下可以采用此方法。(3) 采用触摸屏进行监控，可靠性高，监控实现容易，触摸屏与 PLC 之
6、间的通讯问题生产厂商已处理好，用户不用考虑，可以大大缩短工程周期。但灵活性较差，功能有限，不能满足复杂控制系统的监控要求，而且价格高，在系统可靠性要求高、工期短的情况下可以采用此方法。以下就 S7-200 系列 PLC 与监控计算机之间的数据通讯问题，特别是对于上面所提到的前两种通讯方式进行讨论。 PLC 2 WinCC 组态软件与 S7-200 系列 PLC 的数据通讯SIMATIC WinCC 是采用了最新的 32 位技术的过程监控软件，具有良好的开放性和灵活性。无论是单用户系统，还是冗余多服务器/多用户系统，WinCC 均是较好的选择。通过ActiveX，OPC，SQL 等标准接口， W
7、inCC 可以方便地与其它软件进行通讯。WinCC 与S7-200 系列 PLC 的通信，可以采用 Profibus 和 PPI 两种通信协议之一来实现。2.1 WinCC 与 S7-200 系列 PLC 通过 Profibus 协议通讯的实现(1) 软硬件要求* PC 机 ，Windows 98 操作系统；* S7-200 系列 PLC；* CP5412 板卡或者其他同类板卡，例如：CP5611，CP5613；* EM277 Profibus DP 模块；* Profibus 电缆及接头；* 安装 CP5412 板卡的驱动；* 安装 WinCC 4.0 或以上版本；* 安装 COM Prof
8、ibus 软件。(2) 组态打开 SIMATIC NETCOM Profibus，新加一个组态，主站为 SOFTNET-DP，从站是EM277 Profibus-DP。主站的地址选择从 1 到 126。从站的地址选择从 3 到 99，与 EM277的地址一致。然后用该软件对从站进行配置：打开从站属性，在 Configure 选项中，选择8bytes in/8bytes out（可根据实际需要选定） 。在 Parameterize 中可以选择偏移地址，地址对应于 S7-200 系列 PLC 的数据区（即 V 区） ，默认为 0，即从 VB0 开始。组态完成后，导出(Export)NCM 文件，生
9、成*.txt 和*.ldb 文件。 (3) 设置 PG/PC interface。在 Access Point of the Application 中选择 CP_L2_1，在 Interface Parameter Assignment 选择 CP5412A2(Profibus)。在属性里的激活 DP 协议，并在 DP-Database 参数中输入*.ldb 文件的完全路径。设置完成后可以诊断硬件配置是否正确、通信是否成功。(4) WinCC 的设置。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 PROFIBUS DP.CHN，选择 CP5412（A2）Board 1，
10、在 System Parameters 设定参数。CP5412(A2)board 参数为 1，表示板卡的编号；Config 参数为组态时生成的*.txt 文件的完全路径；Watchdog time 参数为 0。新建一个连接，从站地址与 EM277 的地址一致。(5) 建立变量。WinCC 中的变量类型有 In 和 Out。In 和 Out 是相对于主站来说的， 即 In 表示 WinCC从 S7-200 系列 PLC 读入数据，Out 表示 WinCC 向 S7-200 系列 PLC 写出数据。In 和 Out与数据存储区 V 区对应。在该例中， Out 与 PLC 中数据存储区的 VB0VB
11、7 对应，In 与PLC 中的存储区的 VB8VB15 对应。(6) 优缺点。优点：该方法数据传输速度快，易扩展，实时性好。缺点：传送数据区域有限（最大 64字节） ，在 PLC 中也必须进行相应的处理，且硬件成本高，需要 CP5412、EM277 Profibus-DP、Profibus 总线等硬件，还需要 Com Profibus 软件。应用场合：适用于在要求高速数据通信和实时性要求高的系统。 PLC 资料网 2.2 WinCC 与 S7-200 系列 PLC 通过 PPI 协议通讯的实现 PPI 协议是西门子 S7-200 系列 PLC 常用通信协议，但 WinCC 中没有集成该协议，即
12、WinCC 不能直接监控 S7-200 系列 PLC 组成的控制系统。S7-200 OPC Server 是西门子公司推出的专为解决上位机与 S7-200 系列 PLC 控制系统通讯的接口软件。因此， WinCC 可以通过该软件与 S7-200 系列 PLC 很方便的建立通信。(1) 软硬件要求：* PC 机 ，Windows 98 操作系统；* S7-200 系列 PLC。* PC/PPI 电缆。* 安装 S7-200 OPC Server 软件。* 安装 WinCC 4.0 软件。(2) 连接：在控制面板中设定 PG/PC 接口参数。在 Access Point of the Applic
13、ation 中选择Computing，Interface 参数选择 PC/PPI Cable。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 GROUP 中新建一个连接，打开属性，选择 OPC Group Setting，OPC 服务器名称为 OPCServer.MicroComputing。然后在新添加的连接中新建变量，变量的 Item Name 与 S7-200 系列 PLC 中用于监控的变量名对应。例如： Item Name 为 M0.0。(3) 优缺点优点：该方法连接简单、硬件投资少、可以读写 S7-200 系列 PLC 中所有存储区域。
14、缺点：通信速度比较慢、需要 OPC 软件及相应授权、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资有限的系统。另外，也可以通过其他公司的 OPC 软件进行通信，例如用开普的 KEPServerEx 作为 OPC 服务器，用 WinCC 作为 OPC 客户端来读写 S7-200系列 PLC 内部数据区。实现与上述第二种方法类似，不同的是必须在 OPC 服务器中建立标签与 S7-200 系列 PLC 中存储地址对应。在复杂系统中，如果系统中同时有 S7-200 系列PLC 和 S7-300 系列 PLC 存在，S7-200 系列 PLC 一般作为 S7-300 系列 PLC 的从站挂
15、到Profibus 总线上，WinCC 通过 S7-300 系列 PLC 与 S7-200 系列 PLC 实现通讯。3 第三方软件与 PLC 的通讯连接有些系统具有特殊性，没有现成的通用软件用于进行数据处理和系统监控，这就需要用户用第三方软件开发平台来开发满足系统要求的监控软件。这样做既可以满足系统要求，又可以节约系统投资。但对软件开发人员的经验和技术要求较高。第三方软件开发平台开发的监控软件与 S7-200 系列 PLC 通信使用 PPI 协议的接口软件有：Prodave、MicroComputing、OPC。第三方软件开发平台开发的监控软件与 S7-200 系列PLC 通过自由口进行通信，
16、协议自定的话，开发的监控软件可以调用 MSComm 控件实现两者的通信。 PLC 3.1 用 Prodave 软件包实现通讯连接Prodave 是西门子公司推出的专门用于西门子 PLC 产品（S7-200、300、400 系列 PLC）与 PC/PG 进行数据交换处理的软件包。Prodave 在*.DLL 或*.LIB 文件中集成了数据交换的函数。在自行开发的监控软件中可以方便地调用该软件中的各种函数。主要函数有：(1) load_tool PC 机与 PLC 系统初始化链接；(2) unload_tool 断开 PC 机与 PLC 系统链接；(3) 以及读写 PLC 内部存储区的函数。监控软
17、件通过读写函数可以方便监控 PLC 控制系统。3.2 用 MicroComputing 软件实现通讯连接安装 MicroComputing 后，在 VB 或 Delphi 中可以直接插入控件。可插入的控件主要有：Data controls、 Edit controls、 Button controls、Label controls、Slider control。Data controls 的主要功能是把以上剩余的四个控件与 S7-200 系列 PLC 相连接、设置事件触发条件以及设定 S7-200 系列 PLC 地址等。而 Edit controls、Button controls、Label
18、 controls、 Slider control 可以与 S7-200 系列 PLC 存储资源直接对应。第三方软件可以直接调用上列控件对PLC 进行监控，也可以通过函数对 S7-200 系列 PLC 进行读写操作。3.3 用 OPC Server 软件实现通讯连接 PLC 资料网 安装 S7-200 OPC Server 软件后，在操作系统中将增加一个 OPC 服务器，服务器的名字是“OPCServer.Computing”。VB 或 Delphi 中可编写 OPC 客户端程序与 OPC 服务器通信。以下给出在 VB 开发环境下编写 OPC 客户端程序的过程：首先在 VB 开发环境中的Pro
19、jectReferences 中添加 OPC Automation 2.0，然后编写连接 OPC Server、添加组、添加条目、读写数据的程序。使用到的函数如下：connect 函数：与 OPC Server 建立连接；OPCGroups.Add 函数：添加组；OPCITems.Additems 函数：添加条目；SyncRead 函数：同步读；SyncWrite 函数：同步写。OPC 服务器名为“OPCServer.Computing”, 条目名称与 S7-200 系列 PLC 中用于监控的变量名对应。3.4 用自由口实现通讯连接在 VB 或 Delphi 下插入 MSComm 控件，按照自
20、定协议通过串口来收发数据，并对数据进行处理并实现监控。在 PLC 中也必须编写通信程序。 优缺点总结：用 Prodave，实现简单，灵活性较好，可以直接调用 Prodave 的函数对 S7-200 系列 PLC内部存储区进行读写，并能满足大规模数据的传输，调试简单，很适合在工程中应用。但需要购买软件，编程较复杂。用 MicroComputing，使用方便，编程以控件实现，编写简单。但灵活性差，并需要购买软件和授权。用 OPC 实现通信，编程灵活也较简单，调试简单，由于 OPC 协议是通用协议，得到了许多公司支持，通用性好。但需要购买软件及授权。用自由口通信实现，通信协议自己制定，灵活性好，扩展
21、了使用范围，不需购买专门软件。但编程复杂， PLC 中要编写复杂的程序，使用了大量 PLC 的资源。VB 或 Delphi 中用MSComm 控件对串口进行读写，程序复杂，实时性较差。 PLC 资料网 4 结束语上面给出了监控计算机与 S7-200 系列 PLC 通信实现的方法，它们各有优缺点，适用于不同情况下的监控系统。工程实践证明，以上的方法对不同要求的系统能较好地实现监控计算机与 S7-200 系列 PLC 通信，对类似工程有较高的参考价值。参考文献1 高鸿斌，孔美静，郝孟合。西门子 PLC 与工业控制网络应用。北京：电子工业出版社，2006。2 胡 健。西门子 S7-300PLC 应用教程。北京：机械工业出版社，2007。3 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团编。深入浅出西门子 S7-200PLC。北京：北京航空航天大学出版社，200
