Siemens S7-1200 - OPC UA

一	OPC UA 功能概述

什么是 OPC？

OPC  （OLE for Process  Control）是嵌入式过程控制标准，规范以OLE/DCOM为技术基础，是用于服务器/客户机连接的统一而开放的接口标准和技术规范。OLE是微软为  Windows系统、应用程序间的数据交换而开发的技术，是 Object Linking and  Embedding的缩写。

OPC 通讯中有服务器与客户机的概念

OPC服务器：提供数据的OPC元件被称为OPC服务器。OPC服务器向下对设备数据进行采集，向上与OPC客户应用程序通信完成数据交换。OPC客户端：使用OPC服务器作为数据源的OPC元件称为OPC客户端。

什么是 OPC UA？

标准 OPC 仅支持 Windows 操作系统。为了应对这一限制条件，OPC Foundation 研发出了 OPC UA（OPC  统一架构）标准。

OPC UA 标准并不特定于某个平台，并且针对高性能应用使用优化的基于 TCP 的二进制协议。OPC UA 支持诸如  Window、Linux、Apple OS X、实时操作系统或移动操作系统（Android 或 iOS）。

OPC UA 目前支持以下传输机制和协议：

通过 TCP/IP，将消息作为二进制流直接传输 (S7-1200 支持)通过 TCP/IP 和 HTTP 采用 XML 形式传送消息。由于这种传输机制仅支持慢速传输，因此极少使用

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二	S7-1200 支持的 OPC UA 功能

服务器：

S7-1200 CPU 固件版本 V4.4 及以上版本均配备 OPC UA 服务器，除了标准的 S7-1200 CPU 外，还包括 S7-1200F 系列  CPU。

浏览读/写订阅方法（仅 V4.5 支持）伴随规范

固件版本 V4.5 开始支持结构化数据类型（结构和数组）、诊断功能。

客户端：

S7-1200 CPU 目前不支持作为客户端使用。

S7-1200 OPC UA 各版本兼容性

		S7-1200 以及 TIA Portal 最低版本
服务器	浏览	V4.4/TIA V16
	读/写	V4.4/TIA V16
	注册读/写	-
	订阅	V4.4/TIA V16
	方法	V4.5/TIA V17
	伴随规范	V4.4/TIA V16
	诊断	V4.5/TIA V17
客户端	浏览	-
	注册读/写
	方法

S7-1200 OPC UA性能参数

	S7-1200
最大会话数	10（V4.4 为 5）
最大访问变量数	2000（V4.4 为 1000）
最大会话订阅数	50（V4.4 为 5）
最小采样间隔	100ms
最小发布间隔	200ms
最大服务器接口数	2
最大监视项	1000（V4.4 为 500）

注：S7-1200 OPC UA 的性能参数，以固件版本 V4.5 为例

三	激活S7-1200 OPC UA服务器并设置相关参数r

以下通过小编项目应用，介绍如何实现S7-1200 OPC UA通讯；

硬件：

控制器：CPU 1214C DC/DC/DC订货号：6ES7 214-1AG40-0XB0固件版本：V4.5

软件：

TIA Portal V17UA Expert（客户端，测试OPC UA通讯，文末有下载链接）

S7-1200 配置OPC UA Server激活&参数设置步骤如下：

在TIA Portal中创建S7-1200站点（过程不再赘述），并打开设备视图

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根据项目需求，给S7-1200 分配子网及IP地址

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进入“设备视图”，选中CPU，CPU属性 →OPC UA →服务器，勾选“激活OPC UA服务器”

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设置服务器相关参数，可以设置端口号、最大会话超时时间，最大OPC UA会话数量等参数

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端口：设置服务器的端口号，默认4840，允许范围：1024-49151之间

最大会话超时时间：指定在不进行数据交换的情况下 OPC UA  服务器关闭会话之前的最大时长。默认30s，允许范围：1-600000s之间

最大OPC UA会话数量：OPC UA 服务器启动并同时操作的最大会话数。最大会话数取决于 CPU  的性能。截至到V4.5版本，S7-1200最大会话数是10个（V4.4版本为5个）。

最短采样间隔：设置 OPC UA 服务器记录 CPU  变量值并与以前值相比较检查是否发生变更的时间间隔。

最短发布间隔：变量值发生改变时服务器通过新值向客户端发送消息的时间间隔。

已监视项的最大数量：指定该 CPU 的 OPC UA  服务器可同时监视值更改的最大元素数量。监视会占用资源。可监视元素的最大数量取决于所用的 CPU。

设置安全策略和服务器证书，可根据需求设置如下安全策略

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注：调试初期可以考虑使用默认的“无安全设置”，一旦调试结束，建议只选择与您的设备或工厂的安全概念兼容的安全策略，如果可能，请使用"Basic256Sha256"设置，并禁用所有其它安全策略。

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激活 OPC UA 服务器并确认安全提示后，STEP 7 会自动为服务器生成自签署证书，用户也可以生成由证书颁发机构签名的CA证书；

设置OPC UA客户端访问身份验证，可选择访客认证及用户名和密码认证

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启用访客认证：用户无需证明其身份（匿名访问）。OPC UA 服务器不会检查客户端用户的授权。启用用户名和密码认证：用户必须证明其身份（非匿名访问）。OPC UA  服务器将检查客户端用户是否具备访问服务器的权限。并通过用户名和正确的密码进行身份验证，最多可添加 21 个用户。

设置OPC UA运行许可证，S7-1200所有CPU所使用的许可证类型都是一种：SIMATIC OPC UA S7-1200 Basic

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注：无需购买

四	配置OPC UA服务器接口

激活OPC UA服务并完成参数设置后，即可开始配置OPC UA接口数据；s7-1200 opc ua接口配置步骤如下：

将需要“发布”的数据，放入DB块中，并勾选“数据从OPC UA访问”选项

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项目树 PLC站点下，OPC UA 通信→服务器接口 →新增服务器接口，在弹出的“新增服务器接口”内选择“服务器接口”.

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双击新增的服务器接口，打开“OPC UA  服务器接口”对话框，将对话框右侧的OPC UA元素依次或者整体拖拽至左侧的服务器接口下方的空白行。

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根据实际需求，可设置数据的读写权限

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注：如果涉及M、I、Q区，可以通过变量表拖拽至服务器接口

至此，OPC UA服务器接口配置完成；