S7-1500的OPC UA服务器配置和应用

目前最新的OPC技术称为”OPC

UA”。UA是英文”Unified

Architecture”的缩写，中文翻译为”统一架构”。OPC统一架构定义了一套统一的数据和服务模型，使数据组织更为灵活，可以实现数据读写、历史数据存取、控制命令及报警与触发事件等。在实际应用中，OPC

UA一般包括两种角色：OPC UA服务器和OPC UA客户端。

①OPC
UA服务器是数据的提供方。它实体上可以是西门子的PLC、三菱的、AB的或者其它厂家的控制器，但它隐藏了其内部的细节，而提供统一的OPC
UA数据接口，用户可以通过该接口，按照OPC UA的架构对数据进行读写，而不需要考虑其背后是西门子的还是三菱的PLC；

②OPC UA客户端是数据的获取方，它通过标准的OPC UA接口，去读写OPC UA 服务器的数据；
西门子S7-1500系列PLC集成了OPC UA功能，S7-1200 V4.4开始也支持OPC  UA功能，接下来我们以CPU 1515-2PN为例，介绍下如何开启并使用OPC UA服务器功能。本文包括如下三个主题：

激活OPC UA服务器功能；设置OPC UA的选项；OPC UA服务器证书和安全策略；

1、激活OPC UA服务器功能

在博途环境下，双击项目树【设备组态】进入硬件组态界面。然后单击【设备视图】，选中CPU 1515-2PN，在属性中找到OPC UA选项，如下图所示：

默认情况下，OPC UA服务器是不开启的。如果需要开启，要勾选上图中”激活OPC UA服务器”选项。

激活OPC UA服务器后，在服务器地址中会列出当前OPC UA服务器的地址。使用OPC UA客户端访问该服务器时需要填写该地址，默认情况下是CPU的IP地址加上4840端口号，比如下图是我的CPU 1515-2PN激活OPC UA服务器功能后的地址：

2、设置OPC UA的选项

在【OPC UA】-【选项】中，用户可以修改OPC UA服务器的默认端口号、最短发布间隔和最短采样间隔，如下图所示：

①端口：OPC UA服务器的默认端口号为4840，用户可以根据需要使用1024~49151之间的所有端口，只要不与其它程序的端口冲突即可；

②最短发布间隔：是指OPC UA服务器向客户端发送新值的时间间隔。如果客户端要求的更新时间间隔大于最短发布间隔，则以客户端的时间间隔发送新值；如果客户端的更新间隔小于服务器的最短发布间隔，则按照服务器的最短发布间隔时间发布新值；

如果最短采样间隔的时间小于最短发布间隔的时间，则CPU在发布间隔时间内进行多次采样，并将采集的数据值存放在内部队列中。等到发布时间后，一起发送给客户端；

3、OPC UA服务器证书和安全策略

服务器证书用于访问服务器的身份验证，S7-1500可以通过【自签署】或【证书颁发机构签署】的方式获取证书。另外，用户可以根据实际情况激活服务器的安全策略，即各种不同的签名和加密方式，如下图所示：

最后，在【运行系统许可证】中，还要为OPC UA分配相应的许可证。这里我们选择【SIMATIC OPC UA S7-1500 large】，如下图所示：

设置完成后，将硬件组态编译并下载到CPU中，就可以使用OPC UA的服务器功能了。关于S7-1500的OPC UA服务器功能就先介绍到这里。

我们可以打开一个OPC UA的客户端软件如UaExpert启动后的界面如下图所示(也可以是其它OPC UA客户端如KepServerEx)：

添加服务器并监控数据

单击菜单栏【Server】-【Add】，或者直接单击工具栏的➕图标，会弹出添加服务器对话框，如下图所示：

在弹出的【添加服务器(Add Server)】对话框中，双击【Custom Discovery】➕下面的文字，输入OPC UA服务器的IP和端口号，如下图所示：

完成后会看到新添加的OPC UA服务器信息，选中开锁状图标，并单击【OK】按钮，即完成服务器添加的操作，如下图所示：

服务器添加完成后，在左侧项目树的【Servers】会显示相关信息，此时服务器尚未连接。单击工具栏的插头图标，可连接服务器，如下图所示：

成功连接后，会在左侧【Address Space】显示PLC的相关信息，比如：全局数据块、背景数据块、位存储区地址等，甚至PLC的运行状态，订货号等都可以查询。

找到想要监控的数据，将其直接拖放到【Data Access View】(数据访问视图)中就可以实时观察数据的变化，如下图所示：

至此，OPC UA的服务端和客户端全总设置完毕并调试通过。