s7-200系列plc与监控计算机通信实现的研究

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论文作者：周晓平 姜建芳 苏少钰 陈迅

摘要：针对控制系统中上位机与S7-200系列PLC通信的实际问题，总结了几种监控计算机与S7-200系列PLC的通信方法，这几种方法在不同的控制系统中能较好解决监控计算机与S7-200系列PLC通信问题。

关键词：PLC 通信 WIN组态软件 OPC；Profibus现场总线 PPI

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Win推出晚，因此Win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。

2S7-200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Win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Win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。

3Win组态软件与S7-200系列PLC的通信

SIMATIC Win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，Win均是较好选择。通过ActiveX，OPC，SQL等标准接口，Win可以方便地与其它软件进行通信。Win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、Win与S7-200系列PLC通过Profibus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Win 4.0或以上版本；

* 安装 Profibus软件。

硬件连接如图1。

通信实现硬件连接
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4 第三方软件与PLC的连接

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、Microputing、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，协议自定的话，开发的监控软件可以调用MSm控件实现两者的通信。

1、用Prodave软件包实现通信连接

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_toolPC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。

监控软件通过读写函数可以方便监控PLC控制系统。

2、用Microputing软件实现通信连接

安装Microputing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 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、用OPC Server软件实现通信连接

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.puting”。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Project\References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.puting”, 条目名称与S7-200系列PLC中用于监控的变量名对应。

4、用自由口实现通信连接

在VB或Delphi下插入MSm控件，按照自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，流程如下。

图3：自由口通信流程图
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