应用Kepware实现DeltaV与SIMATIC S7-300的数据通讯

章秋生

摘要：当前工业控制系统中，DCS系统要与第三方设备通讯时，必须开发对应设备的驱动程序，并且基于设备驱动程序的通讯交互往往存在数据通行量限制，因此在与第三方设备需要进行大量数据交互时可以通过OPC标准协议技术很方便进行实现。

关键词：DeltaV;Kepware;OPC技术;数据通讯

中图分类號：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）03-0106-01

0 引言

OPC技术的产生为应用软件和现场设备提供了通用的接口标准，在OPC出现以前，应用程序开发商（DCS厂商）需要不断地开发这些设备的驱动程序，不但带来了大量重复性劳动，也带来了很多问题。应用OPC技术可以很方便的建立第三方设备与DCS系统之间的数据通讯。本文介绍如何利用Kepware软件实现DeltaV DCS系统与西门子S7-300设备的实时数据通讯。该项目方案是将西门子S7-300 PLC设备通过Kepware OPC服务器软件中的Siemens TCP/IP Ethernet驱动协同工作，使用TCP/IP Ethernet协议在 Kepware和西门子S7-300 PLC之间交换数据。再通过DeltaV系统提供的OPC Mirror软件可进行OPC DA协议通讯，实现远程数据实时监控采集需求。

1 DeltaV DCS数据采集技术

1.1 OPC标准协议框架在DeltaV系统中的应用

DeltaV系统工作站的OPC服务器通过OPC DA协议规范周期性地将现场实时数据存放至数据库中。DeltaV系统运行过程中周期性地从OPC实时数据库取得现场实时数据，经过控制运算后执行输出至现场设备，达到数据采集与控制目的。DeltaV系统提供了无缝通讯连接的软件OPC Mirror，基于标准的Client-Server（C/S）结构，通过该软件可以实现两个或多个OPC Server数据互通，以连接不同厂商间符合OPC技术协议标准的多控制系统。OPC Mirror在多控制系统中连接OPC服务器，实现数据在系统间的双向传输。

1.2 Deltav DCS系统数据采集环境

本项目采用Emerson公司DeltaV DCS系统，在OPC服务器上安装OPC Mirror模块，在对接外部设备的LAN网上的PC工作站上安装OPC Remote实现服务器数据端OPC Server与远程OPC数据采集站OPC Server间的通讯。本项目利用一台PC工作站作为OPC数据采集站，安装KEPServerEX软件搭配Siemens Plus Suite驱动套件，与下层Siemens S7-300 PLC建立TCP/IP Ethernet连接。通过KEPServerEX软件提供的OPC Server建立与OPC服务器上OPC Mirror模块的网络通讯，利用OPC DA2.0通讯协议将设备层实时数据传输至DeltaV DCS系统。该数据通讯系统软件连接图及原理如图1所示。

2 OPC数采站软件配置

2.1 KEPServerEX配置

（1）打开KEPServerEX软件，新建项目，右键点击“连接性”图标，进入添加通道向导界面，在通道类型下拉框中选择驱动“Siemens TCP/IP Ethernet”。选择默认直到“完成”。点击 “单击添加设备”进入添加设备向导界面，在“型号”下拉框中选择“S7-300”，“下一步”，在“ID”中填入PLC正确的IP地址，以保证KEPServerEX通过网络可以访问到指定PLC设备。选择默认选项直到“完成”。

（2）右键点击设备1选择“新建标记”，进入属性编辑器对话框，在标识栏输入名称、说明，在数据属性栏根据需求输入数据地址、数据类型、访问方式等参数。

2.2 OPC Remote软件安装与配置

（1）在OPC Remote安装界面，依次点击“Next”，“Yes”，选择软件安装路径，“Next”，点击“Install”开始软件安装。

（2）安装过程弹窗“Default DeltaV OPC server”界面，根据提示在对话框中填入DeltaV OPC Server所在计算机的IP地址。点击“Close”，弹出“DeltaV Server Password”界面，在对话框中填入OPC 数采站计算机用户密码。点击“OK”，等待安装完成。

（3）完成OPC Remote软件安装，使用OPC Remote软件的OPCWatchIt工具进行数据的远程访问测试。打开OPCWatchIt工具，点击“Change Server”，在“Host Name”中填入数采站IP地址，点击“Browse”浏览选择OPC Server，点击“OK”返回，点击“BrowsePath”浏览所有变量并选定变量，若配置正常可在Value项显示出该变量的实时值。

3 DeltaV OPC服务器配置

基于计算机DCOM服务运行机制，DeltaV OPC服务器和远程数采站要求统一的用户名和密码进行登录（例如“opcuser”）[1]。使用DeltaV OPC服务器上的DeltaV User Manager创建用户帐户“opcuser”，并为其分配与计算机上使用的用户帐户相同的密码。将“opcuser”设置为操作系统帐户和DeltaV数据库帐户。

在Kepware配置完成后，进行OPC服务器OPC Mirror软件的配置。OPC Mirror配置快速简便，只需将OPC Items从一台OPC服务器拖放到另一台并下装进行更改即可开始数据传输。具体操作为打开OPC mirror，建立OPC pipe，连接OPC server并在软件中指定OPC服务器与远程OPC站点的OPC server名称，在本例中DeltaV系统侧为OPC.DeltaV.1，Kepware软件侧为Kepware. KEPServerEX.V6，选择数据传输方向为双向传输。完成后可在软件界面浏览所有数据变量，选择需要进行传输的数据即可。

配置完成后，OPC Mirror将在计算机系统后台运行在OPC服务器之间传输数据，OPC Mirror软件将采集到的实时数据通过LAN网提供给DCS系统Professional PLUS工作站做数据历史记录或参与控制运算等用途。OPC Mirror优化处理最大的集成任务，因此吞吐量永远不会一个问题。

4 结语

实践证明，通过上述案例进行配置，DeltaV DCS系统通过Kepware软件与西门子S7-300 PLC设备建立了连接，实现了DeltaV DCS系统对PLC设备的实时数据通讯采集和远程操控。同时因为DeltaV DCS系统通过OPC数据采集站的Kepware从PLC取得数据，可以避免其中某一个设备系统断网，其余子系统通讯受到影响，而且Kepware软件集成多种通讯驱动，可在后期的系统扩展中通过同样的通讯方式实现对多台设备层设备的通讯与控制，为实现车间级或工厂级的集中监控打下了基础。

参考文献

[1] 潘爱民.COM原理与应用[M].北京：清华大学出版社，1999.

Abstract：In the current industrial control system， when DCS system wants to communicate with the third-party equipment， it is necessary to develop the driver program of the corresponding equipment， and the communication interaction based on the device driver program often has the limitation of data traffic， so it is very convenient to realize the communication with the third-party equipment through OPC standard protocol technology.

Key words：DeltaV; kepware; OPC technology; data communication