OPC方式实现PC机与西门子PLC通讯.pdf

1、运用 VC# 编程通过 OPC 方式实现 PC 机与西门子 PLC 通讯 1 、 OPC 服务介 绍 西门子提供的最新软件：Simatic Net PC-Software CD 2005 为 各种组态软件的开发 提供了一个统一的平台，它建立的 PC 站既为一些组态软件，如：WinCC 、Protol 等提 供了与 PLC 的通讯平台， 也提供了一套编程接口， 可使用高级语言编程通过 Simatic Net 访问 PLC 数 据。本文讨论的主要就是这个编程接口, 最新版的 Simatic NET 支持五种编 程方式： 、ActiveX 控件 提供了一系列数据访问控件， 以便于 向 VB6 这种

2、语言使用控件的方式与 PLC 通讯。 、OPC 自动 化 为 VB6 、Dephi 等语言运 用 OLE 自动 化的方式进行编程。 、OPC 用 户接口 这是专门为 VC+ 提供的 一种高效编程方式， 其灵活程度与执行效率比前面的两种 方式均要高得多。 、针对微 软的.NET 平台的 OPC 用户接口 这也是一种非常灵活的编程接口， 不 过它针对的是.NET 平台， 其提供了大 量的.NET 类库，以便于像 VC# 、VB.NET 等高级语言编程。本文将详细的介绍该接口。 、OPL XML 接口 顾名思义，主要是针对 XML 编程的。 对于 、 、 编程 方式， 他们各自又可以分为同步访问方式

3、和异步访问方式。 按西门子的文档解释： 同步通讯指的是当一个客户在访问服务器时， 其他客户的访问必 须等待， 直到服务器处理完该客户的请求， 才能继续进行下一个服务， 异步访问与之正 好相反，本文主要讲的是同步编程篇，异步篇以后再提供。 2 、 配置 OPC 服务 器 要进行编程， 必须先配置服务器。 本文以 Prfibus DP 网络为例， 介绍 PC 站的配置。 其 内容主要来自西门子文档。 需要的软件： S t ep7 V 5. 3 Simatic Net PC-Software CD 2005 需要的硬件： 至少为 CP5611 或以上级 别， 笔记本可 以为 CP5511, 带 DP

4、 口的 S7-300 PLC( 若使用 Simatic NET 的仿真功能可以不需要这些硬件，后面会介绍到) 、 组态一 个 S7 站， 配 置 Profibus DP 网络， 其 DP 地址设为 3 ， 并下载到 PLC, 然后把网线由 MPI 口转到 DP 口。S7 站的配置这 里就不介绍了。 、在 Step7 V5.3 中建 立一个新工程，插入一个 PC 站，并把该 PC 站的名字 改成与你的计算机名字相同。打开该 PC 站的硬件组态界面。插入 OPC 服务器和连接 卡 CP5611( 或者 CP5511), 他们在 PC 槽中处的位置可以任意，如下图： 注：在插入 CP5611 时，

5、应该选择与组态 S7 站一 样的 Profibus 网络，并将网络 地址设为 2 ， 一定不要与 PLC 的地址冲 突。 然后点击下面工具条标为红色的按钮： 选中”OPC Server” ，然后 插入一个新的连接，如下图： 在弹出的对话框中选择连接类型为 S7 Connection, 如下图： 在 OK 后，然后在新对话框的红色标志位置输入 3 ，表示 PLC 的地址， 如下图： 并选择 Address Details, 设置 CPU 的槽号为 2 ，如 下图： OK 后，然后编译并保存。 、然后建 立 OPC 服务器，有两种方式，本文介绍较简单的一种。 打开， Simatic Net 中的

6、 Station Configurator ， 一般安 装后， 他会自动启动， 并点击 Import Station 按钮 ，找到你刚才在 Step 7 中建立 PC 站时创建的 XDBs 文件夹下的 XDB 文件，然后导入成功。 、 可以使用 Simatic Net 中的 OPC Scout ， 并选择 Simatic NET 服 务， 然后在它下面 创建组，然后在组下创建变量，这样可以监控 PLC 数据，VC# 编程不需要使用该程序，但 熟悉使用 OPC Scout 有利 于了解 Simatic Net 中的编 程结构。 说 明：打开 Simatic Net 中的 Configuratio

7、n Console ，选中 S7 进 行如下的配置后， 可以不需要 PLC 、CP5611 等并可以模拟，如下图： 上面的所有步骤，均可在 Configuration Console 下，PC Station 的根树下 ，选择相应的帮助 文档得到。 3、 OPC 编程 、西门子 的变量结构如下： - 服务器 - / / OPC.SimaticNet OPCServer.Wincc (一系列类型的服务 器） / / Group1 Group2 Group3 .(把更新时间一致的变量统一为一个组) / Item1 Item2 . (变量：I、Q、M、DB等，指向网络中某个PC 站OPC Serv

8、er服务的某个连接） - - 第一层是不同种类的服务器，如：OPC.SimaticNET 类型，OPC.SimaticNET.DP 类型， OPCServer.WinCC等一系列类型，这里选择OPC.SimaticNET类型。 第二层是Group,一个服务器下可以有多个组， 可以把组理解为扫描周期相同的一系列变量的集合。 在开发组态界面时，可以把一个界面中的所有变量统一到一个组中。 第三层是Item，项是指向网络中某个PC 站OPC Server服务的某个连接的一系列变量，如：I、Q、 M、DB等 、项的命 名 项即 Item, 在 S7 连接中 针对的直接是 PLC 中的 变量，因此它的命名

9、很重要： 格式： : 其中的protocolID 表示 连接 类型，在 上面 的组态PC 站 时可以选 择， 这里应该 与它 一致， 类型有9 种， 最常用的 为S7 ，即S7 连 接 ，其他类 型请 参看文档 。 Connectionname ： 顾名思 义， 即 在上面 的组态PC 站 时产生的 连接 名， 如 果使用 仿真功 能，连接 名为DEMO Variablename: 变量名有 一 系列规则 ，这 里举例说 明， 读者也可 以使 用OPC Scout 创建 变量，学 习程 序是如何 生成 变量名的 。 S7:DEMOMB1 ： 表示连接类型为S7, 连接名为DEMO （ 这里为仿

10、真） ， 变量 为MB1 S7:DEMOQB0,3: 表示为从QB0 开始的三个 连续变量。 S7:DEMODB10,X4.6 ：表示DB10 的DBX4.6 。 、 添加引用 在VC# 开发环境 中添加对OpcRcw.Da库的引用 引用，该库属于.NET 库，不属于COM 库，西门子虽然编写了类库，以提供对.NET 平台的支持，但这些类库仍然难于编程， 里面包含了大量的在托管和非托管区传输数据，因此我们需要在它的基础上再开发一个类 库，以简化以后的编程，首先在类的开头使用命名空间： using System.Runtime.InteropServices; using OpcRcw.Da;

11、using System.Collections; 、编程 1 、 在类的开头部分生名变量 private string serverType=“; private IOPCServer pIOPCServer; / OPC server接口 private Object pobjGroup1; / Pointer to group object private int nSvrGroupID; / server group handle for the added group private System.Collections.Hashtable groupsID=new Hashtabl

12、e(11); /用于记录组名 和组ID号 private System.Collections.Hashtable hitemsID=new Hashtable(17); /用于记录项名和 项ID号 private Guid iidRequiredInterface; private int hClientGroup = 0; /客户组号 private int hClientItem=0; /Item号 2 、 创建服务器，编写 Open() 方法 / / 创建一个OPC Server接口 / / 返回错误信息 / 若为true，创建成功，否则创建失败 public bool Open(ou

13、t string error) error=“;bool success=true; Type svrComponenttyp ; /获取 OPC Server COM 接口 iidRequiredInterface = typeof(IOPCItemMgt).GUID; svrComponenttyp = System.Type.GetTypeFromProgID(serverType); try /创建接口 pIOPCServer =(IOPCServer)System.Activator.CreateInstance(svrComponenttyp); error=“; catch (S

14、ystem.Exception err) /捕捉失败信息 error=“错误信息:“+err.Message;success=false; Return true; 3、 在服务器上添加用于添加Group的函数 / / 添加组 / / 组名 / /创建时，组是否被激活 / /组的刷新频率，以ms为单位 / 返回错误信息 / 若为true，添加成功，否则添加失败 public bool AddGroup(string groupName,int bActive,int updateRate,out string error) error=“; int dwLCID = 0x407; /本地语言为

15、英语 int pRevUpdateRate; float deadband = 0; / 处理非托管COM内存 GCHandle hDeadband; IntPtr pTimeBias = IntPtr.Zero; hDeadband = GCHandle.Alloc(deadband,GCHandleType.Pinned); try pIOPCServer.AddGroup(groupName, /组名 bActive, /创建时，组是否被激活 updateRate, /组的刷新频率，以ms为单 位 hClientGroup, /客户号 pTimeBias, /这里不使用 (IntPtr)

16、hDeadband, dwLCID, /本地语言 out nSvrGroupID, /移去组时，用到的组ID号 out pRevUpdateRate, /返回组中的变量改变时的 最短通知时间间隔 ref iidRequiredInterface, out pobjGroup1); /指向要求的接口 hClientGroup=hClientGroup+1; int groupID=nSvrGroupID; groupsID.Add(groupName,groupID); catch (System.Exception err) /捕捉失败信息 error=“错误信息:“+err.Message;

17、 finally if (hDeadband.IsAllocated) hDeadband.Free(); if(error=“) return true; else return false; 4、 向指定的组中添加变量的函数 / / 添加多个项到组 / / 指定组名 / 指定项名 / 由函数返回的服务器确定的项ID号 / 无错误，返回true，否则返回false public bool AddItems(string groupName,string itemsName,int itemsID) bool success=true; OPCITEMDEF ItemDefArray=new

18、OPCITEMDEFitemsName.Length; for(int i=0;iitemsName.Length;i+) hClientItem=hClientItem+1; ItemDefArrayi.szAccessPath = “; / 可选的通道路 径，对于Simatiic Net不需要。 ItemDefArrayi.szItemID = itemsNamei; / ItemID, see above ItemDefArrayi.bActive = 1; / item is active ItemDefArrayi.hClient = hClientItem; / client ha

19、ndle ItemDefArrayi.dwBlobSize = 0; / blob size ItemDefArrayi.pBlob = IntPtr.Zero; / pointer to blob ItemDefArrayi.vtRequestedDataType = 2; /Word数据类型 /初始化输出参数 IntPtr pResults = IntPtr.Zero; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; try / 添加项到组 (IOPCItemMgt)GetGroupByName(groupName).AddItems(itemsName.Length,Item

20、DefArray,out pResults,out pErrors); / Unmarshal to get the server handles out fom the m_pItemResult / after checking the errors int errors = new intitemsName.Length; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemsName.Length); IntPtr pos = pResults; for(int i=0;iitemsName.Length;i+) /循环检查错误 if (errorsi = 0) O

21、PCITEMRESULT result = (OPCITEMRESULT)Marshal.PtrToStructure(pos, typeof(OPCITEMRESULT); itemsIDi = result.hServer; this.hitemsID.Add(itemsNamei,result.hServer); pos = new IntPtr(pos.ToInt32() + Marshal.SizeOf(typeof(OPCITEMRESULT); else success=false; break; catch (System.Exception err) / catch for

22、error in adding items. success=false; finally / 释放非托管内存 if(pResults != IntPtr.Zero) Marshal.FreeCoTaskMem(pResults); pResults = IntPtr.Zero; if(pErrors != IntPtr.Zero) Marshal.FreeCoTaskMem(pErrors); pErrors = IntPtr.Zero; return success; 说明：使用该函数时，在类的开头，应该先声明整数数据，以用于保存由本函数返回的服务器对 每一项分配的Item ID号： 5

23、、 向指定组中指定的一系列项变量写入数据的公开方法 / / 一次性写入多个值 / / 指定组名 / 由服务器给每个项分配的标志号 / 一系列值 / 无错误，返回true，否则返回false public bool Write(string groupName,int itemID,object values) bool success=true; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; if(GetGroupByName(groupName) != null) try /同步写入 (IOPCSyncIO)GetGroupByName(groupName).Write(ite

24、mID.Length,itemID,values,out pErrors); int errors = new intitemID.Length; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemID.Length); for(int i=0;i / 一次性读取多个数据 / / 指定组名 / 由服务器给每个项分配的标志号 / 返回的值 / 无错误，返回true，否则返回false public bool Read(string groupName,int itemID,object result) bool success=true; /指向非托管内存 /指向非托管内存

25、 IntPtr pItemValues = IntPtr.Zero; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; if(GetGroupByName(groupName)!=null) try /同步读取 (IOPCSyncIO)GetGroupByName(groupName).Read(OPCDATASOURCE.OPC_DS_DEVICE,itemID.Length, itemID,out pItemValues,out pErrors); int errors = new intitemID.Length; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0

26、,itemID.Length); OPCITEMSTATE pItemState=new OPCITEMSTATEitemID.Length; IntPtr pos = pItemValues; for(int i=0;i 、创建服 务器接口 在程序初始化处，添加： server =new S7Connection.SynServer(S7Connection.ServerType.OPC_SimaticNET); 、打开 连接 string err; server.Open(out err); 、添加组 server.AddGroup(“maiker“,1,350,out err); ser

27、ver.AddGroup(“maiker1“,1,350,out err); 、添加项（即变量），同样在程序的初始化中，将一系列项添加到他们各自得组。 string m1=“S7:DEMOMB1“,“S7:DEMOMW3“; string m2=“S7:DEMOMB6“,“S7:DEMOMW8“; server.AddItems(“maiker“,m1,nt); server.AddItems(“maiker1“,m2,nt1); 、读写数据,这里以写数据为例： obj0=this.textBox2.Text; obj1=this.textBox3.Text; if(radioButton1

28、.Checked) server.Write(“maiker“,nt,obj); else if(radioButton2.Checked) server.Write(“maiker1“,nt1,obj); 至此并完成了数据的通讯，如何，只要你把类库开发完善，在它的基础上再开发， 会异常简单，本人已开发了完善的类库，上面的类库只是把最重要 的部分讲解出来， 我曾经在网上求助过很多次这方面的知识， 无人应答。 唉！ 太不容易 了，等待 Simatic NET 软 件花费了我一个月的时间，然后读几百页的英文文档，到开发 程序， 并测试花费了我一个星期的空闲时间， 写这篇文章， 又花费了我一个晚上的时间 ， 不过我还是愿意把这些摸索出来的东西发给大家。