西门子S7-200系列PLC与监控计算机通信

1 引言

    西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率，S7—200系列PLC是西门子SIMATIC PLC家族中的成员之一，在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7—200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与强大的Profibus现场总线相连接。它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。但是在实际工程应用中遇到了监控计算机与S7—200系列PLC通信问题。由于西门子公司S7—200系列PLC比监控组态软件WinCC推出晚，因此WinCC中没有集成S7—200系列PLC的通信驱动程序；S7—200系列PLC的通信协议也不公开．应用第三方软件编制监控程序也有问题。这些问题给S7—200系列PLC的应用带来了一定的限制，为了解决这个实际工程问题，作者做了一些研究，本文就S7—200系列PLC与监控计算机通信问题研究结果展开讨论。

2 S7—200系列PLC监控的主要方法

    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组态监控界面对系统进行监控。通过监控可以增加人机交互的能力，使操作人员实时地监控系统工作情况并使系统操作变得方便。

    对S7—200系列PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法：组态软件监控、第三方软件编制的监控软件监控、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的通信问题。在复杂控制系统中可以采用此方法。

    用第三方软件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。但开发系统工作量大、可靠性难保证，对技术人员的经验和技术水平的要求高，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。

    触摸屏进行监控，可靠性高，监控实现容易，触摸屏与PLC之间的通信问题生产厂商已处理好．用户不用考虑通信问题，可以大大缩短工程周期。但灵活性一般，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。

3 WinCC组态软件与S7—200系列PLC的通信

    SIMATIC WinCC采用了的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均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口．WinCC可以方便地与其它软件进行通信。WinCC与S7—200系列PLC的通信．可以采用PPI和Profibus两种通信协议之一进行。

    1、WinCC与S7—200系列PLC通过Proilbus 协议进行通信的实现

    （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 Profibus软件。

    硬件连接如图1。

    监控计算机：DP主站，地址为1

图1 WinCC与S7—200系列PLC通信实现硬件连接

    （2）组态

    打开SIMATIC NET\COM Pmfibus，新加一个组态，主站为SOFTNET—DP,从站是EM277 Profihus—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VBO开始。组态完成后，导出（Export）NCM文件，生成*.txt和*.ldb文件。

    （3）设置PG／PC interface。

    在AccessPoint 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*jdb文件的*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 DPCHN。选择CP5412（A2）Board 1．在Syatem 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*．1xt文件的*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区划应。在该例中，Out与PLC中数据存储区的VB0～VB7对应,1n与PLC中的存储区的VB8～VBl5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（zui大“字节），在PLC中也必须进行相应的处理．且硬件成本高．需要的CP5412、EM277 Profibus—DP、Profibu9总线等硬件．还需要Com Pmfibus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。

    2、WinCC与S7-200系列PLC通过PPI协泌进行通信实现。

    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监控S7—200系列PLC控制系统的接口软件。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 Application中选择Computing，Interface参数选择PC／PPI Cable。

    在WinCC变量管理器中添加个新的驱动程序。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OPCServerMicroComputing。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M00。

    （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。缺点：通信速度比较慢、需要OPC软件及相应*、系统扩展不方便。应用场合：用于低速、实时性要求不高、系统投资资金有限的系统。

    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B7-300系列PLC存在。S7—200系列PLC一般作为S7—300系列PLC的从站挂到Profibus总线上，WinCC通过S7-300系列PLC对S7-200系列PLC进行监控。