西门子PLC模块授权总经销商 6ES7134-6GD01-0BA1 ET 200SP 标准型
6ES7134-6GD01-0BA1 SIMATIC ET 200SP, ANALOG INPUT MODULE, AI 4XI 2-/4-WIRESTANDARD, PACKING UNIT: 1 PIECE, FITS TO BU-TYPE A0, A1, COLOR CODECC03, MODULE DIAGNOSIS, 16BIT, +/-0,3% |
激活 IP 转发功能的 S7-1500 CPU 中 OPC UA 客户端对 OPC UA 服务器的访问 OPC UA 客户端和OPC UA 服务器也可以通过 S7-1500 CPU 互连，在这种情况下，S7-1500 CPU 用作 IP转发器。此组态方式可以对现有系统进行灵活扩展。 PROFINET / Industrial EthernetPROFINET /Industrial Ethernet IP subnet IP subnet OPC UA Client S7-1500 CP1543-1 OPC UA Server 图 10-3 示例：激活 IP 转发功能的 S7-1500 CPU 中OPC UA 客户端对 OPC UA 服务器的访问 更多信息 有关采用 IP 转发功能时通过虚拟接口的访问方式信息，请参见后续部分：• IP 转发 (页 329) • 基于 IP 的应用程序的虚拟接口 (页 337) 10.1.5 节点寻址 节点是 OPC UA的基本元素，它们相当于面向对象编程中的对象。举例来说，可为用户数据（变量）或其它元数据使用节点。节点用于建立同样包含类型模型和类型定义的 OPC UA 地址 空间的模型。 节点 ID (NodeId)OPC UA 地址空间内的节点由一个 NodeId（节点标识符）进行唯一标识。 NodeId由一个标识符、标识符类型和一个命名空间索引构成。使用命名空间可避免命名时发 生冲突。 OPC 基金会定义了大量节点，用于提供指定OPC UA 服务器的有关信息。这些节点可以在 OPC Foundation 的命名空间中找到且索引为 0。 144 通信 功能手册,11/2022, A5E03735819-AK OPC UA 通信 10.1 需了解的 OPC UA 知识 OPCFoundation 还定义有数据类型和变量类型。 命名空间 (Namespace) 除了上述 OPC基金会命名空间之外，还要关注用于访问 CPU 数据的命名空间：S7‑1500 OPC UA服务器的所有变量或方法都包括在标准服务器接口的命名空间(Namespace)“http://www.siemens.com/simatic-s7-opcua”中。系统默认，该命名空间的索引为 3。如果在服务器中插入其它命名空间或删除现有的某个命名 空间，则索引将随之更改。因此 OPC UA客户端需要在读取或写入其数值之前向服务器请求命名空间（例如“http://www.siemens.com/simatic-s7-opcua”）的当前索引。下图举例说明了此类请求的结果。 Identifier Identifier 对应于引号内的 PLC 变量名称。在 STEP 7中，引号是唯一不能用作名称的符号。引 号可避免发生命名冲突。 在以下示例中介绍了如何读取“StartTimer”变量的值：Identifier 可包含多个组成部分。各个组成部分之间以句点进行分隔。下图举例说明了“MyDB”数组数据块的完整读取。该数据块包含带十个整数值的数组。全部十个值应一次性读取。因此，需在数组范围中输入“0:9”。 NodeId、标识符和命名空间示例 下图说明了NodeId、标识符和命名空间之间的相互关系：两个节点使用相同标识符但属于不 同命名空间时不会出现问题。 145 OPC UA 通信10.1 需了解的 OPC UA 知识 通信 功能手册, 11/2022, A5E03735819-AK STEP 7 (TIAPortal) 可通过服务器接口轻松导入命名空间。 ੑৡぎ䯈 ˄1DPHVSDFH,QGH[1DPHVSDFH˅Ā䜡༫㾘㣗ā㉏ൟষЁՓ⫼ⱘ1RGH,G 1RGH,G VWULQJ 0\7HPSHUDWXUH 1DPHVSDFH,QGH[,GHQWLILHU7\SH ,GHQWLILHU 1RGH,G VWULQJ 0\7HPSHUDWXUH1DPHVSDFH,QGH[ ,GHQWLILHU7\SH ,GHQWLILHU KWWSRSFIRXQGDWLRQRUJ8$XUQ0\&RPSXWHU0\&RPSDQ\0\6HUYHUXUQ0\&RPSDQ\8D6HUYHU0RGHO XUQ0\&RPSDQ\8D6HUYHU0RGHO OPC UA服务器地址空间中的 PLC 变量 下图所示为示例程序的 PLC 变量在 OPC UA 服务器地址空间中所处的位置（摘自 UA 客户端）： 146 通信 功能手册, 11/2022, A5E03735819-AK OPC UA 通信 10.1 需了解的 OPC UA知识 “MyDB”数据块是一个全局数据块。因此，该数据块位于节点“DataBlocksGlobal”下。“StartTimer”是一个内存变量，存储在“Memory”节点下。 图10-4 OPC UA 服务器地址空间中的 PLC 变量 OPC UA 服务器地址空间中的方法如果通过用户程序实现某个方法，则在 OPC UA 服务器的地址空间中将采用以下形式 147 OPC UA 通信 10.1 需了解的OPC UA 知识 通信 功能手册, 11/2022, A5E03735819-AK （请参见在 OPC UA 服务器上提供方法 (页240)）： 图 10-5 OPC UA 服务器地址空间中的方法 10.1.6 需了解的 OPC UA客户端知识 OPC UA 客户端的基本知识 OPC UA 客户端程序可用于执行以下操作： • 从 OPC UA 服务器进行信息访问（如S7-1500 CPU）：读/浏览访问、写访问、订阅 • 通过 OPC UA 服务器执行方法 但是，OPC US客户端仅可访问为此目的启用的数据（请参见“管理读写权限 (页 187)”）。 要建立与 OPC UA服务器的连接，需通过服务器的端点（请参见“OPC UA 服务器的端点 (页 179)”）。 148 通信 功能手册, 11/2022,A5E03735819-AK OPC UA 通信 10.1 需了解的 OPC UA 知识 从 OPC UA 服务器读取信息如果存在与服务器端点的连接，则可使用客户端的导航功能：从既定的起始点（“根”节点）开 始，浏览服务器的地址空间。该过程提供了以下信息： • 启用的 PLC 变量、数据块和数据块元素 • 这些 PLC 变量、数据块和 DB元素的命名空间索引及标识符 • PLC 变量和 DB 元素的数据类型 • 数组中的元素数量（读取和写入数组时需要） 此外，还可读取有关OPC UA 服务器自身的信息，以及基于 OPC Foundation 中“OPC UA for Devices”标准的S7-1500 信息（如，序列号和固件版本） 从服务器中读取数据和写入服务器中的数据 现在，您已明确 PLC变量的命名空间、标识符和数据类型。这表示，用户现在可专门读取各个 PLC 变量和 DB 元素，以及整个数组和结构。有关读取布尔变量和数组数据块的示例，请参见“寻址节点 (页 144)”部分。 有关访问结构的规则，请单击此处 (页 290)。基于浏览服务器地址空间时所读取的信息（索引、标识符和数据类型），还可通过 OPC UA 客 户端将这些值传输到 S7-1500中。在以下示例中，介绍了如何覆盖数组数据块“MyDB”中的前 三个值。 对于“ArrayRange”，可指定待覆盖的数组元素。状态代码“Good”用于指示数据传输已成功。不 过，您只能向 S7-1500写入值，而不能写入这些值的时间戳。时间戳为只读。 通过注册提高访问速度 Registered Read/Write有助于对数据进行重复的优化访问 – 具有*高性能。注册变量节点时， OPC UA 服务器会创建一个直接引用所注册节点的数字Identifier（数字 NodeId）。对于客户 端对此数字 Identifier 的读取或写入作业，服务器不必将任何字符串解析为Identifier，并且可 以通过优化的方式访问所请求的变量。 该 Identifier仅适用于当前会话。会话连接中断/丢失时，需重新查询。 149 OPC UA 通信 10.1 需了解的 OPC UA 知识 通信功能手册, 11/2022, A5E03735819-AK在以下示例中，首先在服务器上注册一个“StartTimer”变量。之后，将使用快速功能“RegisteredWrite”对该值进行设置。在相同模式中，也可使用函数“RegisteredRead”。在重复读出数据时，该函数优势彰显。但在 具体应用中，则建议使用Subscription 进行代替。 建议：由于注册需要等待一段时间，因此建议在将注册信息保存在 OPC UA 客户端的启动程序 中。请注意 S7-1500 CPU 属性中可设置的注册节点*大数目，同时客户端需也需符合该数目的要 求。具体信息，请参见“OPC UA服务器的常规设置 (页 199)”。 订阅 术语“Subscription”时一个函数，该函数仅传输 OPC UA 服务器上已注册OPC UA 客户端中的变 量。数值发生变更后，OPC UA 服务器仅向 OPC UA 客户端发送一条有关已注册变量的消息(monitored Items)。通过对这些变量进行监视，OPC UA 客户端无需再进行固定采样(Polling)，这有助于降低网络负荷。 要使用该功能，需创建一个 Subscription。为此，需在 UA客户端中指定“发布间隔”(Publishing Interval)，并单击“创建”(Create) 按钮。发布时间间隔是服务器在通知(data change notification) 中向客户端发送新值的时间间隔。 在下面的示例中，已创建了一个订阅：客户端将每隔50 ms 接收一条包含新值的消息（发布 间隔为 50 ms）。 防止服务器过载 可通过“*小发布时间间隔”(Minimumpublishing interval) 设置 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服务器，确保不会提供客户端请求的极短发送时间间隔。请参见“服务器的订阅设置 (页 200)”。 示例：如上所述，客户端想要以50 ms 的发布时间间隔进行操作。但是，这样短的发布时间间隔会导致网络负荷和服务器负荷较高。因此，应将服务器的“*短发布时间间隔”(Minimum publishing interval)设置为 1000 ms。并将那些订阅需要较短发布时间间隔的客户端“减速”为 1000 ms，从而防止服务器过载。订阅范围内的采样和传输 (Sampling & Publishing) 属于通信过程，与其它通信过程 （TCP/UDP/Web服务器通信...）一样，均由 CPU 按优先级 15 进行处理。优先级较高的 OB 会中断通信。如果设置的采样和传输时间间隔过短，该设置会导致通信负荷过高。因此，在满足 应用需求的前提下，应尽可能选择较大的时间间隔。150 通信 功能手册, 11/2022, A5E03735819-AK OPC UA 通信 10.1 需了解的 OPC UA 知识有关变量一致性的信息，请参见“CPU 变量的一致性 (页 191)”。 监视 PLC 变量 Subscription创建后，系统将通知服务器该功能待监视的变量。在以下示例中，将“Voltage”变 量添加到订阅中。 在“Voltage”变量中，包含S7-1500 CPU 检测的电压值。 采样间隔（“Sampling Interval”）包含一个负值(-1)。该值决定了将为采样间隔使用 OPC UA 服 务器的默认设置。默认设置由订阅的传输间隔（“PublishingInterval”）定义。如果要设置*小 的可行采样间隔，请选择数值“0”。 在本示例中，该队列的长度设置为“1”：每隔 50ms，从 CPU 中仅读取一个值，并在该值发生 变更后发送到 OPC UA 客户端。 在本示例中，“死区”(Deadband)参数设置为“0.1”：值的更改值需要达到 0.1 V；只有这样，发送方才会向客户端发送新值。若值的更改幅度小于该值，则服务器不会发送。例如，可使用该参数禁用信号噪声：没有实际意义的过程变量的轻微变化。 10.1.7 数据类型映射 SIMATIC 和 OPC UA 数据类型SIMATIC 数据类型通常与 OPC UA 数据类型不对应。 S7-1500 CPU 将 SIMATIC 变量（SIMATIC数据类型）提供给其自己的 OPC UA 服务器作为 OPC UA 数据类型。随后，OPC UA 客户端可以通过服务器接口访问这些OPC UA 数据类型的变量。 客户端可以从这样的变量中读取属性“DataType”，并在 SIMATIC 中重建原始数据类型。 示例一个变量的 SIMATIC 数据类型为“COUNTER”。在表中可读取 COUNTER → UInt16。现在了解到不需要进行转换；COUNTER 值以 UInt16 数据类型通过该线路发送。客户端将通过属性“DataType”检测该变量实际上是否为 SIMATIC 数据类型“COUNTER”，并基于此信息，重新构建该据类型。 表格 10-1 SIMATIC 和 OPC UA 数据类型 SIMATIC 数据类型OPC UA 数据类型性 BOOL Boolean BYTE BYTE → Byte WORD WORD → UInt16 DWORDDWORD → UInt32