關于上位機和西門子PLC通信的研究

摘 要：介紹上位機和西門子PLC通信的兩種實現方法。使用C++語言，分別通過PRODAVE和Libnodave軟件包實現Windows上位機與PLC的以太網通信，完成上位機和PLC數據的高速讀寫交互。

關鍵詞：Windows；C++；西門子PLC；PRODAVE；Libnodave；以太網通信

中圖分類號：TP273.5

西門子PLC在工控領域應用市場中有較高的占有率，軟硬件功能強大，系統(tǒng)配置方便，由它組成的系統(tǒng)可以與強大的Profibus現場總線相連接，在各行各業(yè)得到了廣泛應用[1-2]。

由于PLC產品的人機接口與數據處理和管理能力存在技術局限，在通常的控制系統(tǒng)中，以計算機或工控機為上位機，能完成數據通信、人機界面和數據處理功能。以PLC為下位機，完成現場數據采集和設備控制，實現管理、控制一體化。

要達到兩者有效結合，上位機和PLC之間的通信問題就成為系統(tǒng)設計和實現中關鍵的環(huán)節(jié)，通信質量的好壞直接決定了控制系統(tǒng)的功能實現程度。

本文實現了兩種上位機與下位機西門子PLC直接以太網快速通信的方法，并對測試結果進行了比對和總結。

1 測試系統(tǒng)架構

工控機為上位機，西門子PLC為下位機。PLC對現場設備的控制點保存在DB塊中。上位機通過以太網與PLC通訊，通過交換DB數據塊，實現自動化控制。

上位機環(huán)境：工控機，英特爾雙核3.40GHz CPU，2G內存，百兆網卡，Windows 7專業(yè)版32位操作系統(tǒng)，C++開發(fā)語言，Visual Studio 2010，PRODAVE6.2軟件包，Libnodave軟件包。

下位機西門子PLC型號：CPU 416F-3PN/DP，CPU 414-3 PN/DP，CPU 412-2 PN，CPU319F-3 PN/DP，CPU 315F-2 PN/DP，所有PLC都自帶以太網接口。

2 通信軟件包PRODAVE6.2

PRODAVE是用于上位機與S7系列PLC之間數據連接通信的商業(yè)軟件開發(fā)包。它提供了一個接口函數庫（DLL和LIB庫），Windows程序可以方便地調用該開發(fā)包中的各種函數，完成PLC與上位機之間的數據通信，它同時支持VB，C++，C#、C、Python等多種高級編程語言。

使用PRODAVE進行控制系統(tǒng)開發(fā)，上位機編程人員可以不需要了解復雜的通信協(xié)議，簡單調用開發(fā)包提供的動態(tài)鏈接庫中的函數就可以實現通信。下位機開發(fā)人員也不需要專門編寫PLC一側的通信程序[3]。

最新發(fā)布的6.2版新增加了對Windows 7操作系統(tǒng)的支持[3]。

3 通信軟件包Libnodave

Libnodave是一個開源、免費的函數庫。它可與西門子S7/S5系列PLC進行通信，開源協(xié)議為GNU庫公用許可證版本2及以上。2014年5月發(fā)布的最新版本是4 PC上位機測試程序邏輯

4.1 程序邏輯活動圖（見圖1、圖2）

4.2 PRODAVE活動圖調用的函數說明[3]

4.3 Libnodave活動圖調用的函數說明

5 測試結果及總結

根據圖3的測試結果，Libnodave方式的讀寫速度在414以下PLC都明顯快于PRODAVE方式。

測試系統(tǒng)還進行了為期一周的穩(wěn)定性測試，結果表明兩種方式都未出現通信異常中斷的情況，且兩種方式都能在32位和64位Windows系統(tǒng)下的工作。

通過測試，Libnodave方式除了通信速度比較快以外，它的通訊方式也比較簡單，直接通過目標PLC的IP地址和端口號就可以通信，而PRODAVE方式還需要設置PG/PC接口的步驟。

鑒于Libnodave的測試表現，通過Libnodave軟件包進行上位機和PLC通信的方式，可以實現低PLC配置下更高的上位機實時性控制性，Libnodave完全可以取代PRODAVE來開發(fā)基于西門子PLC的更高效率和更低成本的上位機實時控制系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]周鴻杰，駱敏舟，李濤.基于PLC的工業(yè)取料機械手系統(tǒng)設計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2010（03）：50-57.

[2]李致金，吳文娟.兩軸定位機械手電氣控制系統(tǒng)的設計[J].機床與液壓，2011（39）：112-114.

[3]SIMATIC PRODAVE MPI/IE V6.2Manual 01/2012 A5E03681152-01.

[4]周廣穎，張金，金閆隆.基于LIBNODAVE的上位機與西門子PLC的通信[J].微計算機信息，2010（26）.

作者簡介：凌建華（1975-），男，江蘇南通人，軟件工程師，計算機與信息工程中級職稱，工程碩士，研究方向：軟件工程。

作者單位：理想能源設備（上海）有限公司，上海 201203