運用OPC實現(xiàn)WinCC與西門子SIMOTION的通訊

　　項目簡介

　　在國家某重點科研生產(chǎn)單位的戰(zhàn)略開發(fā)型項目中，其工藝要求是在生產(chǎn)加工過程中，需要對加工的大型部件進(jìn)行精確的調(diào)姿，這就需要對承載加工部件的若干根pogo拄進(jìn)行精確的同步、等位移控制。從而避免由于pogo拄的等時運動偏差過大而導(dǎo)致加工部件的鋼性結(jié)構(gòu)被破壞的情況發(fā)生。

　　為了保證項目積極穩(wěn)妥的推進(jìn)直至最后成功，項目組決定其電氣控制系統(tǒng)采用西門子產(chǎn)品。其中西門子新一代運動控制系統(tǒng)simotiond445+ sinamicss120伺服驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)責(zé)對承載大型加工部件的若干根pogo柱進(jìn)行精確的位置同步控制，以保證加工的精密性符合生產(chǎn)需要。同時，其上位監(jiān)控系統(tǒng)由原來基于操作員面板的protool組態(tài)軟件更換為功能更為強大的基于pc機系統(tǒng)的wincc，從而保證了從simotion中采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在計算機中可以進(jìn)行二次開發(fā)。

　　控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　除以上所描述的系統(tǒng)需求外，項目還要求網(wǎng)絡(luò)中的運動控制器和操作員面板的系統(tǒng)時間與上位監(jiān)控計算機保持一致，即達(dá)到時間同步功能?，F(xiàn)場運動控制和采集系統(tǒng)的硬件組成由圖1加以說明：

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用西門子全新的驅(qū)動器sinamics s120系列。

　　sinamics s120采用了完美的模塊化設(shè)計，將智能控制單元和功率單元相分離。其中，控制單元采用西門子simotiond445。各單元之間通過全新通訊標(biāo)準(zhǔn)-drive-cliq串行數(shù)字總線相連接。

　　各遠(yuǎn)程分布式i/o和操作員面板通過標(biāo)準(zhǔn)的profibus工業(yè)現(xiàn)場總線與驅(qū)動系統(tǒng)相連。同時，simotiond445提供的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口使其可連接到廣域網(wǎng)上，與上位計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其數(shù)據(jù)信息流見圖2：

　　上位監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子wincc，其通訊采用的是opc技術(shù)。

　　操作員面板采用西門子wincc flexible組態(tài)軟件。

　　上位機wincc，simotion d445和操作員面板winccflexible要實現(xiàn)時間同步功能。系統(tǒng)功能實現(xiàn)由于西門子的上位監(jiān)控軟件protool提供了基于運動控制器simotion的通訊驅(qū)動，因此可以通過簡單的組態(tài)實現(xiàn)與simotion的通訊，繼而將數(shù)據(jù)取入計算機中。

　　與protool不同，由于wincc本身沒有提供直接與simotion通訊的驅(qū)動程序，因此無法通過組態(tài)實現(xiàn)通訊?？紤]到simotion的編程軟件scoutv4.0可以將運動控制器中的變量表生成標(biāo)準(zhǔn)的opc文件后被計算機上的simatic net軟件所加載，而simaticnet又提供了標(biāo)準(zhǔn)的opc通訊接口，因此可以實現(xiàn)與監(jiān)控軟件wincc的數(shù)據(jù)通訊。

　　這樣，wincc作為opc通訊的客戶端，simaticnet作為opc通訊的服務(wù)器，而simotion通過自身生成的標(biāo)準(zhǔn)的opc文件與simaticnet進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)由底層最終到上層的傳遞。其性能完全可以替代protool的作用。

　　通訊準(zhǔn)備條件

　　為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連通，上位機應(yīng)安裝相應(yīng)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，目前項目服務(wù)器上安裝了以下西門子組態(tài)和編程軟件，其名稱和功能描述如下所述：

　　windows server 2003 standard edition multi-language sp1

　　step7 v5.4 sp1用于plc編程和組態(tài)opc服務(wù)器。

　　simotion scout v4.0 hf8 用于simotion編程和生成動態(tài)的opc文件

　　wincc v6.2亞洲版 作為標(biāo)準(zhǔn)的opc客戶端與opc服務(wù)器建立通訊連接。

　　simatic net 2006 hf1導(dǎo)入simotionscout生成的動態(tài)opc文件并作為標(biāo)準(zhǔn)的opc服務(wù)器為客戶機提供數(shù)據(jù)源。

　　服務(wù)器與simotion控制單元通過標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)相連接。保持同一網(wǎng)段。

　　將scout變量表導(dǎo)出為動態(tài)的opc文件

　　在simotionscout中，不同的邏輯程序塊對應(yīng)著不同的變量symbol表，這就需要將不同變量表中的通訊變量導(dǎo)入到統(tǒng)一的watchtable中。為此，首先在scout中的programs一欄中右鍵點擊insert watchtable建立通訊表并取名為time_synchr。

　　在各個變量symbol表中選中要加載的變量，右鍵選擇add to watchtable功能后選擇剛生成的watch table表導(dǎo)入，如圖3。

　　生成用于通訊的watchtable后，需要將其導(dǎo)出為標(biāo)準(zhǔn)的opc文件。為此需要點擊菜單欄的options選項并選擇export opc data。。.一欄，在接下來彈出的組態(tài)菜單中選擇simatic net的版本和剛剛生成的watch table表名，如圖4。

　　在接下來的操作中要注意，因為simotiond445提供了兩個標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，標(biāo)識分別為x120和x220。因此，在接下來的步驟中，要選對協(xié)議和與服務(wù)器建立連接的以太網(wǎng)端口編號，項目中使用的端口是x120。選擇協(xié)議和通訊端口，如圖5所示。

　　opc服務(wù)器與simotions7連接通訊的組態(tài)

　　將simotion的通訊變量導(dǎo)出成opc文件之后，下一步則建立opc服務(wù)器，組態(tài)需要在安裝的simaticnet中進(jìn)行，其步驟與simatic net通過s7connection與西門子標(biāo)準(zhǔn)plc連接并作為opc服務(wù)器的組態(tài)過程一致：

　　在桌面右下角的station configurationeditor中插入opc server和ie general，并為網(wǎng)卡配置ip地址。

　　在simatic manager中組態(tài)pcstation站。具體為插入一個新的pc站，在pc站的hw config中分別組態(tài)opc server和ie general，將iegeneral配置到和simotion統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中。

　　進(jìn)入netpro環(huán)境組態(tài)s7 connection，在這里需要注意的是在localid一欄中需要填入simotion scout中項目的設(shè)備名稱，即d445，并為其分配ip地址。

　　在netpro中編譯建立了s7connection后，下載到pc station到本機。

　　在simatic net中配置configuration consoleopc

　　服務(wù)器建立完畢之后，需要在simatic net中導(dǎo)入simotion scout生成的動態(tài)opc文件。這樣，simotiond445即與opc服務(wù)器建立了動態(tài)的數(shù)據(jù)鏈路。接下來wincc作為opc客戶端就可以從服務(wù)器上讀取simotion的數(shù)據(jù)了。

　　首先在計算機“開始”菜單中打開simatic net的configuration console。進(jìn)入到組態(tài)界面后，在application欄中依次點擊選擇opcsetting和symbols，之后點擊右邊的edit list按鈕。

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