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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Siemens S7-1200 - OPC UA

一	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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二	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

三	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
  image-20240527144222614
  
• 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”
  
  image-20240527144521841
  
• 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
  

四	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
  
  image-20240527150519308
  
• 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”.
  
  image-20240527150705939
  
• 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；

五	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
  
  image-20240527151928829
  
• 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
  
  image-20240527153016823
  
• 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;
  
  image-20240527153751457
  

六	加小编，邀您加入“工控技术交流群”

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七

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