| 运用VC#编程通过OPC方式实现PC机与西门子PLC通讯 |
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[ 2009-4-14 7:54:00 | By: Tim ] 来自:http://my.ca800.com/110/archives/2009/9382.html |
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1、 OPC服务介绍 西门子提供的最新软件：Simatic Net PC-Software CD 2005为各种组态软件的开发提供了一个统一的平台，它建立的PC站既为一些组态软件，如：WinCC、Protol等提供了与PLC的通讯平台，也提供了一套编程接口，可使用高级语言编程通过Simatic Net访问PLC数据。本文讨论的主要就是这个编程接口,最新版的Simatic NET支持五种编程方式： <1>、ActiveX控件 提供了一系列数据访问控件，以便于向VB6这种语言使用控件的方式与PLC通讯。 <2>、OPC自动化 为VB6、Dephi等语言运用OLE 自动化的方式进行编程。 <3>、OPC用户接口 这是专门为VC++提供的一种高效编程方式，其灵活程度与执行效率比前面的两种方式均要高得多。 <4>、针对微软的.NET平台的OPC用户接口 这也是一种非常灵活的编程接口，不过它针对的是.NET平台，其提供了大量的.NET类库，以便于像VC#、VB.NET等高级语言编程。本文将详细的介绍该接口。 <5>、OPL XML接口 顾名思义，主要是针对XML编程的。 对于<2>、<3>、<4>编程方式，他们各自又可以分为同步访问方式和异步访问方式。按西门子的文档解释：同步通讯指的是当一个客户在访问服务器时，其他客户的访问必须等待，直到服务器处理完该客户的请求，才能继续进行下一个服务，异步访问与之正好相反，本文主要讲的是同步编程篇，异步篇以后再提供。 2、 配置OPC服务器 要进行编程，必须先配置服务器。本文以Prfibus DP网络为例，介绍PC站的配置。其内容主要来自西门子文档。 需要的软件： Step7 V5.3 Simatic Net PC-Software CD 2005 需要的硬件： 至少为CP5611或以上级别，笔记本可以为CP5511,带DP口的S7-300 PLC(若使用Simatic NET的仿真功能可以不需要这些硬件，后面会介绍到) <1>、组态一个S7站，配置Profibus DP网络，其DP地址设为3，并下载到PLC,然后把网线由MPI口转到DP口。S7站的配置这里就不介绍了。 <2>、在 Step7 V5.3中建立一个新工程，插入一个PC站，并把该PC站的名字改成与你的计算机名字相同。打开该PC站的硬件组态界面。插入OPC服务器和连接卡CP5611(或者CP5511),他们在PC槽中处的位置可以任意，如下图：
注：在插入CP5611时，应该选择与组态S7站一样的Profibus网络，并将网络地址设为2，一定不要与PLC的地址冲突。 然后点击下面工具条标为红色的按钮：
选中”OPC Server”，然后插入一个新的连接，如下图：
在弹出的对话框中选择连接类型为S7 Connection,如下图：
在OK后，然后在新对话框的红色标志位置输入3，表示PLC的地址，如下图：
并选择Address Details…,设置CPU的槽号为2，如下图：
OK后，然后编译并保存。 <3>、然后建立OPC服务器，有两种方式，本文介绍较简单的一种。 打开，Simatic Net中的Station Configurator，一般安装后，他会自动启动，并点击Imp XDBs文件夹下的XDB文件，然后导入成功。 <4>、可以使用Simatic Net中的OPC Scout，并选择Simatic NET服务，然后在它下面创建组，然后在组下创建变量，这样可以监控PLC数据，VC#编程不需要使用该程序，但熟悉使用OPC Scout有利于了解Simatic Net中的编程结构。 说明：打开Simatic Net中的Configuration Console，选中S7进行如下的配置后，可以不需要PLC、CP5611等并可以模拟，如下图：
上面的所有步骤，均可在Configuration Console下，PC Station的根树下，选择相应的帮助文档得到。 3、 OPC编程 <1>、西门子的变量结构如下： ----------------------服务器------------------------------ / OPC.SimaticNet OPCServer.Wincc .... (一系列类型的服务器） / Group1 Group2 Group3 ...(把更新时间一致的变量统一为一个组) / Item1 Item2 ... (变量：I、Q、M、DB等，指向网络中某个PC站OPC Server服务的某个连接） ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 第一层是不同种类的服务器，如：OPC.SimaticNET类型，OPC.SimaticNET.DP类型，OPCServer.WinCC等一系列类型，这里选择OPC.SimaticNET类型。 第二层是Group,一个服务器下可以有多个组，可以把组理解为扫描周期相同的一系列变量的集合。在开发组态界面时，可以把一个界面中的所有变量统一到一个组中。 第三层是Item，项是指向网络中某个PC站OPC Server服务的某个连接的一系列变量，如：I、Q、M、DB等 <2>、项的命名 项即Item,在S7连接中针对的直接是PLC中的变量，因此它的命名很重要： 格式： :[] 其中的protocolID表示连接类型，在上面的组态PC站时可以选择，这里应该与它一致，类型有9种，最常用的为S7，即S7连接，其他类型请参看文档。 Connectionname：顾名思义，即在上面的组态PC站时产生的连接名，如果使用仿真功能，连接名为DEMO Variablename:变量名有一系列规则，这里举例说明，读者也可以使用OPC Scout创建变量，学习程序是如何生成变量名的。 S7:[DEMO]MB1 ：表示连接类型为S7,连接名为DEMO（这里为仿真），变量为MB1 S7:[DEMO]QB0,3: 表示为从QB0开始的三个连续变量。 S7:[DEMO]DB10,X4.6 ：表示DB10的DBX4.6。 <3>、添加引用 在VC#开发环境中添加对OpcRcw.Da库的引用引用，该库属于.NET库，不属于COM库，西门子虽然编写了类库，以提供对.NET平台的支持，但这些类库仍然难于编程， 里面包含了大量的在托管和非托管区传输数据，因此我们需要在它的基础上再开发一个类库，以简化以后的编程，首先在类的开头使用命名空间： using System.Runtime.InteropServices; using OpcRcw.Da; using System.Collections; <4>、编程 1、 在类的开头部分生名变量 private string serverType=""; private IOPCServer pIOPCServer; // OPC server接口 private Object pobjGroup1; // Pointer to group object private int nSvrGroupID; // server group handle for the added group private System.Collections.Hashtable groupsID=new Hashtable(11); //用于记录组名和组ID号 private System.Collections.Hashtable hitemsID=new Hashtable(17); //用于记录项名和项ID号 private Guid iidRequiredInterface; private int hClientGroup = 0; //客户组号 private int hClientItem=0; //Item号 2、 创建服务器，编写Open()方法 /// /// 创建一个OPC Server接口 /// /// 返回错误信息 /// 若为true，创建成功，否则创建失败 public bool Open(out string error) { error="";bool success=true; Type svrComponenttyp ; //获取 OPC Server COM 接口 iidRequiredInterface = typeof(IOPCItemMgt).GUID; svrComponenttyp = System.Type.GetTypeFromProgID(serverType); try { //创建接口 pIOPCServer =(IOPCServer)System.Activator.CreateInstance(svrComponenttyp); error=""; } catch (System.Exception err) //捕捉失败信息 { error="错误信息:"+err.Message;success=false; } Return true; } 3、 在服务器上添加用于添加Group的函数 /// /// 添加组 /// /// 组名 /// /创建时，组是否被激活 /// //组的刷新频率，以ms为单位 /// 返回错误信息 /// 若为true，添加成功，否则添加失败 public bool AddGroup(string groupName,int bActive,int updateRate,out string error) { error=""; int dwLCID = 0x407; //本地语言为英语 int pRevUpdateRate; float deadband = 0; // 处理非托管COM内存 GCHandle hDeadband; IntPtr pTimeBias = IntPtr.Zero; hDeadband = GCHandle.Alloc(deadband,GCHandleType.Pinned); try { pIOPCServer.AddGroup(groupName, //组名 bActive, //创建时，组是否被激活 updateRate, //组的刷新频率，以ms为单位 hClientGroup, //客户号 pTimeBias, //这里不使用 (IntPtr)hDeadband, dwLCID, //本地语言 out nSvrGroupID, //移去组时，用到的组ID号 out pRevUpdateRate, //返回组中的变量改变时的最短通知时间间隔 ref iidRequiredInterface, out pobjGroup1); //指向要求的接口 hClientGroup=hClientGroup+1; int groupID=nSvrGroupID; groupsID.Add(groupName,groupID); } catch (System.Exception err) //捕捉失败信息 { error="错误信息:"+err.Message; } finally { if (hDeadband.IsAllocated) hDeadband.Free(); } if(error=="") return true; else return false; } 4、 向指定的组中添加变量的函数 /// /// 添加多个项到组 /// /// 指定组名 /// 指定项名 /// 由函数返回的服务器确定的项ID号 /// 无错误，返回true，否则返回false public bool AddItems(string groupName,string[] itemsName,int[] itemsID) { bool success=true; OPCITEMDEF[] ItemDefArray=new OPCITEMDEF[itemsName.Length]; for(int i=0;i { hClientItem=hClientItem+1; ItemDefArray[i].szAccessPath = ""; // 可选的通道路径，对于Simatiic Net不需要。 ItemDefArray[i].szItemID = itemsName[i]; // ItemID, see above ItemDefArray[i].bActive = 1; // item is active ItemDefArray[i].hClient = hClientItem; // client handle ItemDefArray[i].dwBlobSize = 0; // blob size ItemDefArray[i].pBlob = IntPtr.Zero; // pointer to blob ItemDefArray[i].vtRequestedDataType = 2; //Word数据类型 } //初始化输出参数 IntPtr pResults = IntPtr.Zero; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; try { // 添加项到组 ((IOPCItemMgt)GetGroupByName(groupName)).AddItems(itemsName.Length,ItemDefArray,out pResults,out pErrors); // Unmarshal to get the server handles out fom the m_pItemResult // after checking the errors int[] errors = new int[itemsName.Length]; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemsName.Length); IntPtr pos = pResults; for(int i=0;i { if (errors[i] == 0) { OPCITEMRESULT result = (OPCITEMRESULT)Marshal.PtrToStructure(pos, typeof(OPCITEMRESULT)); itemsID[i] = result.hServer; this.hitemsID.Add(itemsName[i],result.hServer); pos = new IntPtr(pos.ToInt32() + Marshal.SizeOf(typeof(OPCITEMRESULT))); } else { success=false; break; } } } catch (System.Exception err) // catch for error in adding items. { success=false; } finally { // 释放非托管内存 if(pResults != IntPtr.Zero) { Marshal.FreeCoTaskMem(pResults); pResults = IntPtr.Zero; } if(pErrors != IntPtr.Zero) { Marshal.FreeCoTaskMem(pErrors); pErrors = IntPtr.Zero; } } return success; } 说明：使用该函数时，在类的开头，应该先声明整数数据，以用于保存由本函数返回的服务器对每一项分配的Item ID号： 5、 向指定组中指定的一系列项变量写入数据的公开方法 /// /// 一次性写入多个值 /// /// 指定组名 /// 由服务器给每个项分配的标志号 /// 一系列值 /// 无错误，返回true，否则返回false public bool Write(string groupName,int[] itemID,object[] values) { bool success=true; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; if(GetGroupByName(groupName) != null) { try { //同步写入 ((IOPCSyncIO)GetGroupByName(groupName)).Write(itemID.Length,itemID,values,out pErrors); int[] errors = new int[itemID.Length]; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemID.Length); for(int i=0;i { if (errors[i] != 0) { pErrors = IntPtr.Zero; success=false; } } } catch(System.Exception error) { success=false; } } return success; } 注：参数int[] itemID应该是与AddItems函数中的int[] itemsID参数相对应。 6、 编写获取变量值的函数 /// /// 一次性读取多个数据 /// /// 指定组名 /// >由服务器给每个项分配的标志号 /// 返回的值 /// 无错误，返回true，否则返回false public bool Read(string groupName,int[] itemID,object[] result) { bool success=true; //指向非托管内存 //指向非托管内存 IntPtr pItemValues = IntPtr.Zero; IntPtr pErrors = IntPtr.Zero; if(GetGroupByName(groupName)!=null) { try { //同步读取 ((IOPCSyncIO)GetGroupByName(groupName)).Read(OPCDATASOURCE.OPC_DS_DEVICE,itemID.Length,itemID,out pItemValues,out pErrors); int[] errors = new int[itemID.Length]; Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemID.Length); OPCITEMSTATE[] pItemState=new OPCITEMSTATE[itemID.Length]; IntPtr pos = pItemValues; for(int i=0;i { if (errors[i] == 0) { //从非托管区封送数据到托管区 pItemState[i] = (OPCITEMSTATE)Marshal.PtrToStructure(pos,typeof(OPCITEMSTATE)); pos = new IntPtr(pos.ToInt32() + Marshal.SizeOf(typeof(OPCITEMSTATE))); result[i]=pItemState[i].vDataValue; } } } catch(System.Exception error) { return false; } } return success; } 注：同Write()函数一样，参数int[] itemID应该是与AddItems函数中的int[] itemsID参数相对应。 通过给类编写上面的几个最重要的函数，我们已经可以读写PLC数据了，下面给出例子。 创建一个C#工程，添加对上面开发的类库的引用，并在窗体类的开头，声名： int[] nt=new int[2];int[] nt1=new int[2]; S7Connection.SynServer server; 其中的SynServer即为上面开发的类。 <1>、创建服务器接口 在程序初始化处，添加： server =new S7Connection.SynServer(S7Connection.ServerType.OPC_SimaticNET); <2>、打开连接 string err; server.Open(out err); <3>、添加组 server.AddGroup("maiker",1,350,out err); server.AddGroup("maiker1",1,350,out err); <4>、添加项（即变量），同样在程序的初始化中，将一系列项添加到他们各自得组。 string[] m1={"S7:[DEMO]MB1","S7:[DEMO]MW3"}; string[] m2={"S7:[DEMO]MB6","S7:[DEMO]MW8"}; server.AddItems("maiker",m1,nt); server.AddItems("maiker1",m2,nt1); <5>、读写数据,这里以写数据为例： obj[0]=this.textBox2.Text; obj[1]=this.textBox3.Text; if(radioButton1.Checked) { server.Write("maiker",nt,obj); } else if(radioButton2.Checked) { server.Write("maiker1",nt1,obj); } 至此并完成了数据的通讯，如何，只要你把类库开发完善，在它的基础上再开发，会异常简单，本人已开发了完善的类库，上面的类库只是把最重要的部分讲解出来，我曾经在网上求助过很多次这方面的知识，无人应答。唉！太不容易了，等待Simatic NET软件花费了我一个月的时间，然后读几百页的英文文档，到开发程序，并测试花费了我一个星期的空闲时间，写这篇文章，又花费了我一个晚上的时间，不过我还是愿意把这些摸索出来的东西发给大家。 |
