[西门子] 西门子 S7-1200 系列十二:手把手教你如何激活S7-1200 OPC UA Server并配置

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查看498 | 回复0 | 2024-6-8 14:26:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
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Siemens S7-1200 - OPC UA
OPC UA 功能概述
什么是 OPC?
OPC  (OLE for Process  Control)是嵌入式过程控制标准,规范以OLE/DCOM为技术基础,是用于服务器/客户机连接的统一而开放的接口标准和技术规范。OLE是微软为  Windows系统、应用程序间的数据交换而开发的技术,是 Object Linking and  Embedding的缩写。
OPC 通讯中有服务器与客户机的概念

  • OPC服务器:提供数据的OPC元件被称为OPC服务器。OPC服务器向下对设备数据进行采集,向上与OPC客户应用程序通信完成数据交换。
  • OPC客户端:使用OPC服务器作为数据源的OPC元件称为OPC客户端。
什么是 OPC UA?
标准 OPC 仅支持 Windows 操作系统。为了应对这一限制条件,OPC Foundation 研发出了 OPC UA(OPC  统一架构)标准。
OPC UA 标准并不特定于某个平台,并且针对高性能应用使用优化的基于 TCP 的二进制协议。OPC UA 支持诸如  Window、Linux、Apple OS X、实时操作系统或移动操作系统(Android 或 iOS)。
OPC UA 目前支持以下传输机制和协议:

  • 通过 TCP/IP,将消息作为二进制流直接传输 (S7-1200 支持)
  • 通过 TCP/IP 和 HTTP 采用 XML 形式传送消息。由于这种传输机制仅支持慢速传输,因此极少使用
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S7-1200 支持的 OPC UA 功能
服务器:
S7-1200 CPU 固件版本 V4.4 及以上版本均配备 OPC UA 服务器,除了标准的 S7-1200 CPU 外,还包括 S7-1200F 系列  CPU。

  • 浏览
  • 读/写
  • 订阅
  • 方法(仅 V4.5 支持)
  • 伴随规范
固件版本 V4.5 开始支持结构化数据类型(结构和数组)、诊断功能。
客户端:
S7-1200 CPU 目前不支持作为客户端使用。
S7-1200 OPC UA 各版本兼容性

S7-1200 以及 TIA Portal 最低版本
服务器浏览V4.4/TIA V16
读/写V4.4/TIA V16
注册读/写-
订阅V4.4/TIA V16
方法V4.5/TIA V17
伴随规范V4.4/TIA V16
诊断V4.5/TIA V17
客户端浏览-
注册读/写
方法
S7-1200 OPC UA性能参数

S7-1200
最大会话数10(V4.4 为 5)
最大访问变量数2000(V4.4 为 1000)
最大会话订阅数50(V4.4 为 5)
最小采样间隔100ms
最小发布间隔200ms
最大服务器接口数2
最大监视项1000(V4.4 为 500)
注:S7-1200 OPC UA 的性能参数,以固件版本 V4.5 为例
激活S7-1200 OPC UA服务器并设置相关参数r
以下通过小编项目应用,介绍如何实现S7-1200 OPC UA通讯;
硬件:

  • 控制器:CPU 1214C DC/DC/DC
  • 订货号:6ES7 214-1AG40-0XB0
  • 固件版本:V4.5
软件:

  • TIA Portal V17
  • UA Expert(客户端,测试OPC UA通讯,文末有下载链接)
S7-1200 配置OPC UA Server激活&参数设置步骤如下:

  • 在TIA Portal中创建S7-1200站点(过程不再赘述),并打开设备视图
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  • 根据项目需求,给S7-1200 分配子网及IP地址
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  • 进入“设备视图”,选中CPU,CPU属性 →OPC UA →服务器,勾选“激活OPC UA服务器”
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  • 设置服务器相关参数,可以设置端口号、最大会话超时时间,最大OPC UA会话数量等参数
    image-20240527144618830端口:设置服务器的端口号,默认4840,允许范围:1024-49151之间
    最大会话超时时间:指定在不进行数据交换的情况下 OPC UA  服务器关闭会话之前的最大时长。默认30s,允许范围:1-600000s之间
    最大OPC UA会话数量:OPC UA 服务器启动并同时操作的最大会话数。最大会话数取决于 CPU  的性能。截至到V4.5版本,S7-1200最大会话数是10个(V4.4版本为5个)。
    最短采样间隔:设置 OPC UA 服务器记录 CPU  变量值并与以前值相比较检查是否发生变更的时间间隔。
    最短发布间隔:变量值发生改变时服务器通过新值向客户端发送消息的时间间隔。
    已监视项的最大数量:指定该 CPU 的 OPC UA  服务器可同时监视值更改的最大元素数量。监视会占用资源。可监视元素的最大数量取决于所用的 CPU。
  • 设置安全策略和服务器证书,可根据需求设置如下安全策略
    image-20240527145141879注:调试初期可以考虑使用默认的“无安全设置”,一旦调试结束,建议只选择与您的设备或工厂的安全概念兼容的安全策略,如果可能,请使用"Basic256Sha256"设置,并禁用所有其它安全策略。
    image-20240527145309344激活 OPC UA 服务器并确认安全提示后,STEP 7 会自动为服务器生成自签署证书,用户也可以生成由证书颁发机构签名的CA证书;
  • 设置OPC UA客户端访问身份验证,可选择访客认证及用户名和密码认证
    image-20240527145502419启用访客认证:用户无需证明其身份(匿名访问)。OPC UA 服务器不会检查客户端用户的授权。启用用户名和密码认证:用户必须证明其身份(非匿名访问)。OPC UA  服务器将检查客户端用户是否具备访问服务器的权限。并通过用户名和正确的密码进行身份验证,最多可添加 21 个用户。
  • 设置OPC UA运行许可证,S7-1200所有CPU所使用的许可证类型都是一种:SIMATIC OPC UA S7-1200 Basic
    image-20240527145840963注:无需购买
配置OPC UA服务器接口
激活OPC UA服务并完成参数设置后,即可开始配置OPC UA接口数据;s7-1200 opc ua接口配置步骤如下:

  • 将需要“发布”的数据,放入DB块中,并勾选“数据从OPC UA访问”选项
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  • 项目树 PLC站点下,OPC UA 通信→服务器接口 →新增服务器接口,在弹出的“新增服务器接口”内选择“服务器接口”.
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  • 双击新增的服务器接口,打开“OPC UA  服务器接口”对话框,将对话框右侧的OPC UA元素依次或者整体拖拽至左侧的服务器接口下方的空白行。
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  • 根据实际需求,可设置数据的读写权限
    image-20240527151049785注:如果涉及M、I、Q区,可以通过变量表拖拽至服务器接口
至此,OPC UA服务器接口配置完成;
OPC UA 测试客户端
S7-1200 CPU目前不支持OPC UA 的客户端功能,用户可以使用Unified Automation提供免费的OPC UA客户端"UaExpert"用于测试。(文末有下载链接)
UaExpert测试步骤如下:

  • 打开UaExpert,在项目左侧,右键点击“Servers”添加服务器
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  • 打开“Add Server”对话框,在“Custom Discovey”下点击“Double click to Add Server”,在弹出的“Enter  URL”对话框内输入S7-1200的OPC UA的服务器地址
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  • 添加成功后可以浏览到S7-1200的 OPC UA  Server,选择对应的安全策略,本文以None-None(uatcp-uasc-uabinary)---无安全设置以及“Anonymous”匿名访问---访客权限  登陆,然后点击“OK
    image-20240527153237519
  • S7-1200 OPC UA Server添加成功后右键选中点击“Connect”,连接服务器
    image-20240527153447335
  • 首次连接需要通信双方进行证书验证,UaExpert会弹出证书验证的窗口
    image-20240527153552022
  • 证书验证成功之后,就可以在地址空间窗口浏览S7-1200 OPC UA 支持的信息,单独选择某个节点可以在“Attributes”窗口查看该节点的属性;
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加小编,邀您加入“工控技术交流群”
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