Open PCS 7 使用入门

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Open PCS 7 使用入门

1 简介
在 ”全集成自动化” 框架内，PCS 7 可以与多种系统互联。例如，通过 AS-i Link，可以连接简单的执行器和传感器；通过 DP/EIB Link，可连接楼宇自动化设备；通过点对点通信模块 CP341 可连接 MODBUS 设备；通过 DP/FF Link，可将具有 FF 总线接口的设备集成到 PCS 7 系统中来；同时对于 IT 领域，PCS 7 可以和 SIMATIC IT Framework 相集成；通过 Open PCS 7 服务器，MIS/MES 系统可以访问 PCS 7 的过程数据。
PCS 7 V7.0 之前，外部程序(如 MES/ERP 系统)访问 PCS 7 的过程数据时，需要 Coectivity Pack 软件包。PCS 7 V7.0 之后，Open PCS 7 作为一个单独的站和来外部程序交换数据。Open PCS 7 软件包可以安装在一个 OS Client 上，也可以独立安装在一台机器上面。
一个明显好处是，MIS/MES 系统通过 Open PCS 7 访问过程数据时，可以不必关心过程数据的来源或者说 PCS 7 系统的拓扑。Open PCS 7 没有和 AS 站的直接连接，只连接在终端总线上，数据的来源可以是 PCS7 中不同的 OS server ，也可以是 CAS (中央归档服务器) ，Open PCS 7 会自动处理和这些 OS 站间的数据通信。Open PCS 7 还能访问冗余服务器中的数据。访问过程中，如果服务器主站出现故障，将自动连接冗余服务器以进行下一个读取作业。如果在读取作业期间连接被中断，Open PCS 7 站会切换到冗余服务器读取数据。Open PCS 7 做为一个中介，将 PCS 7 不同 OS 站上的过程数据，以统一的标准化接口提供给第三方应用程序。n

Open PCS 7 提供的标准接口如下：
1、OPC DA（数据访问），V1.00、V2.05a 和 V3.00 的规范
2、OPC HDA（历史数据访问），V1.20 规范
3、OPC A&E（报警事件以及历史报警事件），V1.10 规范
4、OLE/DB

OPC 是 OLE for Process Control 的缩写，用于工业上不同设备和系统间的数据交换。OPC 由国际组织 OPC 基金会来维护和管理，基于微软的 OLE (后来的 ActiveX)、COM (组件对象模型) 和 DCOM(分布式组件对象模型)技术，是一整套接口、属性和方法的标准集，规定了不同的软件组件交互使用和分享数据的方法，为过程控制和制造业自动化系统进行通信提供了公用的接口。OPC 的规范包括多种，最常用的是：OPC DA、OPC HDA 和 OPC A&E。OPC DA 是数据访问的规范，用于实时过程数据的读写；OPC HDA 是历史数据的访问规范，规定了标准的接口使客户端能以统一的方式来存取历史数据归档。OPC A&E 是报警和事件的规范，规定了标准的接口使客户端能够过滤、订阅和确认所需的报警消息；西门子在OPC A&E 标准接口之上 Open PCS 7 进行了扩展，称为 OPC "H" A&E（历史报警及事件服务器），通过该接口就可访问历史报警和消息的归档系统。
OLE-DB 是一种快速访问不同数据源的开放标准，OLE-DB 的核心内容是规定了不同的数据存储都提供一种相同的访问接口，使得应用程序可以使用同样的方法访问各种数据，而不用考虑数据的具体存储地点、格式或类型。通过 Open PCS 7 提供的 OLE/DB，应用程序可以访问归档数据。n

图 1、PCS7 系统中的 Open PCS 7n

Open PCS 7 所提供的接口中，OPC DA 支持数据的读写；OPC A&E 支持消息的订阅和确认；OPC HDA 和 OLE/DB 只支持读访问，不支持写访问。n

2 安装
Open PCS 7 站没有和 AS 站的数据通信，只需安装普通以太网卡，连接在终端总线（Terminal Bus）上。在 PCS 7 系统中，允许安放多个 Open PCS 7 站。一个 Open PCS 7 站，允许多个 OPC 客户端来访问。
Open PCS 7 软件包可以安装在一个 OS Client 上，也可以独立安装在一台机器上面。如图 2 所示，如果只安装 Open PCS 7，可以在安装时选择 “Open PCS 7”，如果 Open PCS 7 和 OS Client 在同一台机器上运行，可以选择 “OS Client with Open PCS 7”。
安装完 Open PCS 7 之后，系统自动共享一个文件夹，共享名为 Automation Projects (该共享目录一般是 Program FilesSIEMENSAutomation Projects)。注意如果 Open PCS 7 站和 Client 端没有在同一个子网内时（IP 地址不在同一个网段），需要做一些额外的设置，具体请参考 PCS 7 手册 《PC 组态和授权》(英文手册名为《PC Configuration and Authorization》)。n

图 2、安装 Open PCS 7n

3 组态实例

图 3、包含 CAS 和 Open PCS 7 的PCS 7 项目组态实例n

图 3 所示是在 PCS7 V 7.0 SP 1 下组态的一个项目示例，包括一个 AS 站(上图中的 400H)，一个 OS 服务器（上图中的 Server），一个 OS 客户机（上图中的 Client），一个 CAS 服务器（上图中的 CAS），一个 Open PCS 7 站（上图中的 Sposa）（关于客户机/服务器的组态，以及 CAS 的组态配置，这里不做介绍 ，可以参考西门子技术支持网站网上课堂的相关文档)。
下面是组态 Open PCS 7 站的步骤：n

（1） 插入Open PCS 7 站，组态硬件
　　在 Simatic Manager 中，选择菜单“Insert” > Preconfigured Station > SIMATIC PC Station … ，在弹出的对框 “PCS 7 Wizard : ’Expand Project’ ” 中，选择 Open PCS 7，点击 Next 按钮，再点击 Finish 按钮，如下图：n

图 4、通过向导插入 Open PCS 7 站n

　　完成之后，打开Open PCS 7 的硬件组态，可以看到：硬件组态中该PC 站里已经插入了 SPOSA Application。n

图 5、Open PCS 7 站的硬件组态n

上述操作也可以不使用向导，手工来完成：先插入SIMATIC PC Station，然后在硬件组态中插入 SPOSA Application。n

（2） 分配服务器数据包
选中Open PCS 7站，点击右键，在快捷菜单中选择 Assign OS Server …，在弹出的对话框中分配OS Server和 CAS 的数据包。如下图所示：n

图 6、为 Open PCS 7 站分配服务器数据包n

（3） 下载
选中 Open PCS 7 站，点击右键，在快捷菜单中选择 Object Properties … ，在弹出对话框 ”Properties – TIA application: Sposa” 中填入目标路径 path。安装 Open PCS 7 时，安装程序会自动共享一个文件夹 Automation Projects（该文件夹受到 Open PCS 7 程序的监控），必须将配置文件下载到该文件夹中。Open PCS 7 站是不包含 WinCC 项目的，而是一个配置文件，配置文件名是 <项目名>_<Open PCS 7 Application 名>.dcf，例如，本例中就是 SposaCas_Prj_Sposa.dcf。n

图 7、给Open PCS 7 站指定目标下载路径n

再选中 Open PCS 7 站，点击右键，在快捷菜单中选择 PLC > Download，看到下载成功的提示即可。
注，如果整个 PCS 7 系统中有 CAS 存在的话，OS Server 需要做一些额外的组态操作，请参见手册 《PCS 7-系统文档-自述文件》，存放在 开始菜单 > SIMATIC > 信息 > Chinese 下（英文版为《PCS 7 System Documentation - Readme》，存放在 Start > SIMATIC > Information > English 下）。n

4 测试
将相应的 OS Server，CAS 和OS Client 等站激活运行。对于 Open PCS 7 站，只需开机运行即可。OPC 服务器 (程序 CCEServer.exe) 会随着 Windows 的开机自动运行，请取消屏幕保护、待机等设置，让 Open PCS 7 站长期稳定运行。
下面分别测试了 Open PCS 7 提供的四种数据接口。
本文中针对OPC的测试，使用了软件：visual OPCTest Validator version 7.2.0000 (具体可参考网址 www.opctest.com )。该测试软件可以作为 OPC DA、OPC A&E 以及 OPC HDA 的客户端。n

（1） OPC DA 接口
打开OPCTest Validator，使用菜单 servers > coect to server (Listing) ... ，即可列出 Open PCS 7 所支持的接口，包含的 OPC Server 为：PCS7.OPCDAServer，PCS7.OPCAEServer.1 和 PCS7.OPCHDAServer.1。如下图所示：n

图 8、Open PCS 7 站所支持的 OPC 接口n

选中 DA 服务器 PCS7.OPCDAServer，点击 Coect Server 按钮，连接 OPC 服务器。然后浏览变量标签，选中并添加到一个 OPC 组中，读取这些变量的值，监视变量值的实时变化，查看Quality 是否为 Good。n

图 9、添加组和要访问的变量n

图 10、Open PCS7 DA服务器的测试结果n

（2） OPC A&E 接口
依据 OPC 规范，OPC A&E 客户机可以向 A&E 服务器订阅报警和消息(subscription)，在订阅的时候可以使用一个过滤器( 用于选择过滤客户所感兴趣的报警)，当报警或事件发生时，OPC A&E client 能够收到该消息，并且在客户端上能够对消息进行确认操作。
如图11所示，首先创建一个订阅，然后指定过滤器过滤相应的消息，激活该订阅后，可以看到，PCS 7 中报警消息发生时，客户端上能够接收到该消息。n

图 11、连接 OPC A&E，并创建一个 EventSubn

图 12、为该 EventSub 指定一个 Filtern

图 13、OPC A&E 客户端接收到 PCS 7 系统的报警消息n

（3） OPC HDA 接口
OPC HDA 服务器是 DCOM 应用程序，为 OPC HDA 客户机提供来自归档系统的过程数据。PCS7.OPCHDAServer.1 支持浏览，找到归档变量并得到它的句柄 (Handle) 后，再读取一段时间内该变量的值。这里 OPC HDA 服务器的数据可以同时来自于 CAS 和 OS Server，由 Open PCS 7 自动处理。自如下图所示。n

图 14、浏览 OPC HDA 服务器并得到归档变量的句柄n

图 15、同步读一段时间之内的归档变量

图 16、PCS 7 OPC HDA Server 返回的归档变量

（4） OLE-DB
使用 OLE-DB 来访问 PCS 7 系统数据归档或报警归档时，需要注意 PCS 的 OLE-DB 提供者是 WinCCOLEDBProvider。在 Open PCS7 上透明访问 OS Server 和 CAS 上的数据时，请使用如下的连接字符串：
"Provider = WinCCOLEDBProvider; Catalog = Svr; Data Source = svr::WinCC"
其中 Provider 必须为 WinCCOLEDBProvider；Catalog 是 OS Server 的项目名；Data Source 格式为 <OS Server 服务数据包名>::WinCC。
使用如下命令来测试 OLE-DB：
"TAG:R,( 'SystemArchiveTI101/AI_Monitor2.U'),'2008-07-16 2:01:01.000','2008-07-16 2:03:01.000'"
根据查询的时间段，返回的数据可能来自 CAS 或者 OS Server 上的归档数据（长期归档来自CAS，短期归档来自OS Server）。通过OPEN PCS7实现了对历史数据的透明访问。

5 总结
Open PCS 7 是 PCS 7 系统和外部应用程序数据交换的窗口，通过 OPC 和 OLE-DB 等标准接口，外部程序和应用不需要知道 PCS 7 系统的内部结构，就能访问所有的 OS Server 和 CAS 上（包括冗余 Server 和冗余 CAS）的在线、归档的数据和报警消息。
　　如果想了解更多关于 OPC 和 OLE-DB 方面的信息，也可以参考 WinCC 系统的选件 Coectivity Pack 软件包中的手册。

关键词
Open PCS 7，OPC DA，OPC HDA，OPC A&E，OLE-DB