s7-1200opcua通信的改进和增强

OPC UA 是工业 4.0 下的的领先通信协议之一，是实现工厂设备数字化的必经之路，也是当前为跨平台、跨厂家情况下获取 PLC 数据的首选方法。工厂进行智能联网需要一种通用的平台级语言，这正是 OPC UA 所提供的功能。

功能一、OPC UA 通信的改进和增强

此次 S7-1200 PLC 固件更新增强了如下的 OPC UA 通信功能：

1.1 支持服务器方法调用

S7-1200 CPU 固件从 V4.5 版本开始，TIA 博途从 V17 版本开始，可以通过指令编程的方式提供 OPC UA 服务器方法（可以持续传输数据，无需再进行握手编程。客户端接收成功执行的反馈以及方法返回值），OPC UA 服务器方法所需指令如图1示。使用 OPC_UA_ServerMethodPre 查询服务器方法调用，OPC_UA_ServerMethodPost 响应服务器方法。

图1. OPC UA 服务器

1.2 支持结构化和数组数据类型

S7-1200 CPU 固件 V4.5 版本开始支持结构化和数组数据类型，服务器接口的配置如图2所示。

图2.支持结构化和数组数据类型

在 OPC UA 客户端中也可以直接访问结构化和数组数据类型，如图3所示，在UaExpert 客户端的 Data Access View 中可以直接查看：

图3. UaExpert 中直接查看结构化和数组数据类型

1.3 诊断功能

在 CPU 属性中可以激活 OPC UA 诊断信息，在 CPU 的诊断缓冲区可以看到 OPC UA 相关事件发生时的诊断。在发生错误时，可以更快地分析与 OPC UA 相关的信息。如图4 所示，支持的诊断为：

a.状态更改诊断

b.其它事件诊断

c.诊断汇总

图4.OPC UA 诊断

1.4 提升了会话、订阅、最大节点的数量

会话数由 5 个提升为 10个，订阅数由 5 个提升为 50 个，最大节点数由 1000 个提升为 2000 个。

功能二、存储卡中读/写和删除 ASCII 文件功能

S7-1200 V4.5 版本固件支持更加灵活的数据操作，可以通过集成的网页服务器进行 ASCII 文件的操作。

首先可以使用 “FileReadC” 指令读取存储卡内 ASCII 文件的数据，通过输入文件名和完整路径可指定读取的ASCII 文件。“FileWriteC” 指令将数据写入到存储卡 “UserFiles” 文件夹中的 ASCII 文件。“FileDelete” 指令，可以删除存储卡上的现有文件。指令调用位置如图 5 所示。

图5.文件处理指令

在 Web 服务器的文件浏览器中可以查看写入的 ASCII 文件，如图 6 所示:

图6.文件浏览器

功能三、查询 SIMATIC 存储卡的信息

“GetSMCinfo”指令可检索当前所插入 SIMATIC 存储卡的相关信息，Mode=0 时，读取存储卡的存储容量，如图 7 所示，读取到的 24MB 存储卡容量为 24756KB。Mode 为 1 时，读取已用的存储卡存储容量。指令调用位置如图 8 所示。

图7. Mode=0，读取存储卡的容量

图8.GetSMCinfo 指令

功能四、增强的 Web API 功能

PLC 内置的网页服务器可以有效的显示和进行设备的数据交互。从 V4.5 固件起 S7-1200 CPU 提供了 Web API，作为供用户读取和写入过程数据的接口。具体 API 的使用方法请参见以下文档：

SIMATIC S7-1500、SIMATIC 驱动控制器、ET 200SP、ET 200pro Web 服务器

。

此外，还支持为 S7-1200 CPU 的 Web 服务器创建证书，如图 9 所示。

图9.Web 服务器的证书

功能五、MRP 的管理器功能

MRP（介质冗余协议）是一种独立于制造商的环网协议，作为 PROFINET的一部分，可以很容易地使用，而且不需要任何额外的成本。

MRP 环网结构具有以下优点：

显著提高了设备的可用性，因为单个设备的故障对通信没有影响。

所需的维修工作可以在没有任何时间压力的情况下进行，因为维修过程中工厂不需要停机。

在发生网络故障时，可以进行快速的网络诊断并加快故障排除。

一旦发生故障，由于生产停顿而造成的成本就会降低。

使用 S7-1200 V4.5 和 TIA 博途 V17 时，以下 CPU 支持 MRP 功能，可作为 MRP 管理器和客户端使用，如图 10 所示。

CPU 1215C

CPU 1217C

CPU 1215FC

图10.选择介质冗余角色

功能六、支持组态的 TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 通信

基于以太网的开放式用户通信（OUC- Open User Communicaton）包括 TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 通信协议。OUC 可以便捷的把 PLC 与其他以太网设备进行联接进行数据交互。

网络视图中现在已经支持组态 TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 连接，可以在“连接”选项卡查看已组态的连接，如图 11 所示。在 CPU 启动时 S7-1200 能够与伙伴直接建立连接，对于组态的连接，无需运行 TCON 指令及 T_DISCON 指令。

图11.网络视图中组态TCP、ISO-on-TCP 和 UDP连接

可以使用“TCONSettings”指令读取或指定如何终止 TCP 连接，如图 12 所示，有两种终止 TCP 连接的方式。

·TCP-Reset（默认模式）: 固件版本小于 V4.5 的 S7-1200 CPU 中，将始终通过 RST 复位直接终止 TCP 连接。相关资源将立即删除并启用。

·TCP-Finish：PLC 通过握手终止连接。

图12.RST 和 FIN 方式终止 TCP 连接

如果将 TCP-Finish 设为终止连接的方式并随后调用指令 “TDISCON”，则在指令的DONE=TRUE 后连接为关闭状态，即连接 ID 再次可用。但是，在模块的 TCP/IP 协议栈的较低层中，资源会占用一段时间，如果使用 TCP-Finish 删除多个连接，并且在启用资源的定时器到期之前使用 “TCONSettings” 或 “TCON” 保留或建立连接，则可能导致出现资源瓶颈。

功能七、改进安全性

7.1 保护机密的 PLC 数据

“保护机密的 PLC 组态数据”功能可通过密码保护项目中的组态数据，例如，证书，密钥以及其它需保护的数据，如图13所示。

图13.保护 PLC 组态数据

如果组态了机密 PLC 组态数据的保护，请注意以下信息：

a. 如果设备没有此密码，则 TIA 博途会在第一次下载时提示用户输入保护机密 PLC 组态数据的密码，如图 14 所示。

图14.第一次下载输入保护机密 PLC 组态数据的密码

b. 如果设备已存在该保护密码，STEP 7 项目和设备中的密码必须匹配。如果密码不匹配，则无法将项目下载到 CPU，如图 15 所示。可以在在线与诊断中设置或删除设备的密码，如图16所示。

图15.在线 PLC 和项目中密码不一致

图16.在线和诊断中删除或设置密码

7.2 PG/PC 和 HMI 的通信模式

S7‑1200 CPU V4.5 可实现 PLC与 TIA 博途、SIMATIC Automation Tool 和 HMI 之间的安全通信。此实现基于标准 TLS 1.3 (Transport Layer Security) 协议并支持用户创建证书，如图 17 所示。如果需要与不支持安全通信的设备进行通信，需取消选择 “仅支持安全 PG/PC 和 HMI 通信” 。

图17. PG/PC 和 HMI 的通信模式

TIA 博途 V17 下的 S7-1200 V4.5 固件默认采用最高级别的安全通信，但在调试期间，可通过从 “在线” 菜单中选择 “仅使用传统的 PG/PC 通信” ，使用传统 PG/PC 通信，如图 18 所示。

图18.仅使用传统的PG/PC通信

7.3 增强的加密功能

S7-1200 CPU V4.5 改进了访问级别密码的存储格式。将 S7-1200 CPU 升级为 V4.5 时，“更新密码加密” 按钮可升级现有访问级别密码的存储格式，如图 19 所示。

图19.更新密码加密

功能八、通信连接资源和保持性存储器的增加

自 TIA 博途 V17 起，V4.5 CPU 由 6 个动态通信资源变为 34 个动态通信资源，如图 20 所示，但不同连接类型有最大数量的限值，如图 21 所示，需注意的是由于动态连接是共享资源，因此无法同时实现所有连接的最大数量。

图20.动态资源个数

图21.不同连接资源的最大值

S7-1200 保持性存储器是非易失性的工作存储器。保持性存储器的大小取决于所使用 CPU 的工作存储器的大小。此次更新扩展了保持性存储区：由 10 KB 增加到14 KB 。

点击下方链接 ↓ ，带你了解更多，西门子技术论坛-官方技术论坛-自动化系统技术交流社区-西门子工业技术支持中心-西门子中国