理解并使用S7-1500的OPC UA服务器功能

我之前的文章《深入理解OPC技术|北岛夜话》对OPC技术有过介绍,目前最新的OPC技术称为"OPCUA"。UA是英文"UnifiedArchitecture"的缩写,中文翻译为"统一架构"。OPC统一架构定义了一套统一的数据和服务模型,使数据组织更为灵活,可以实现数据读写、历史数据存取、控制命令及报警与触发事件等。在实际应用中,OPCUA一般包括两种角色:OPCUA服务器和OPCUA客户端。

①OPCUA服务器是数据的提供方。它实体上可以是西门子的PLC、三菱的、AB的或者其它厂家的控制器,但它隐藏了其内部的细节,而提供统一的OPCUA数据接口,用户可以通过该接口,按照OPCUA的架构对数据进行读写,而不需要考虑其背后是西门子的还是三菱的PLC;

②OPCUA客户端是数据的获取方,它通过标准的OPCUA接口,去读写OPCUA服务器的数据;

西门子S7-1500系列PLC集成了OPCUA功能,开始也支持OPCUA功能,接下来我们以CPU1515-2PN为例,介绍下如何开启并使用OPCUA服务器功能。本文包括如下三个主题:

激活OPCUA服务器功能;

设置OPCUA的选项;

OPCUA服务器证书和安全策略;


1、激活OPCUA服务器功能

在博途环境下,双击项目树【设备组态】进入硬件组态界面。然后单击【设备视图】,选中CPU1515-2PN,在属性中找到OPCUA选项,如下图所示:


默认情况下,OPCUA服务器是不开启的。如果需要开启,要勾选上图中"激活OPCUA服务器"选项。

激活OPCUA服务器后,在服务器地址中会列出当前OPCUA服务器的地址。使用OPCUA客户端访问该服务器时需要填写该地址,默认情况下是CPU的IP地址加上4840端口号,比如下图是我的CPU1515-2PN激活OPCUA服务器功能后的地址:


2、设置OPCUA的选项

在【OPCUA】-【选项】中,用户可以修改OPCUA服务器的默认端口号、最短发布间隔和最短采样间隔,如下图所示:


①端口:OPCUA服务器的默认端口号为4840,用户可以根据需要使用1024~49151之间的所有端口,只要不与其它程序的端口冲突即可;

②最短发布间隔:是指OPCUA服务器向客户端发送新值的时间间隔。如果客户端要求的更新时间间隔大于最短发布间隔,则以客户端的时间间隔发送新值;如果客户端的更新间隔小于服务器的最短发布间隔,则按照服务器的最短发布间隔时间发布新值;

③最短采样间隔:是指OPCUA服务器对CPU变量进行采样的最短时间间隔;

如果最短采样间隔的时间小于最短发布间隔的时间,则CPU在发布间隔时间内进行多次采样,并将采集的数据值存放在内部队列中。等到发布时间后,一起发送给客户端;

3、OPCUA服务器证书和安全策略

服务器证书用于访问服务器的身份验证,S7-1500可以通过【自签署】或【证书颁发机构签署】的方式获取证书。另外,用户可以根据实际情况激活服务器的安全策略,即各种不同的签名和加密方式,如下图所示:


最后,在【运行系统许可证】中,还要为OPCUA分配相应的许可证。这里我们选择【SIMATICOPCUAS7-1500large】,如下图所示:


设置完成后,将硬件组态编译并下载到CPU中,就可以使用OPCUA的服务器功能了。关于S7-1500的OPCUA服务器功能就先介绍到这里,下一篇文章介绍如何通过OPCUA客户端软件——UaExpert来访问该OPCUA服务器。

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