[4个基于]基于S7―400的风力发电机组监控系统的设计

　　【摘 要】本文设计的风力发电机组监控系统采用三层网络结构，上层为PC机通过TCP/IP协议的工业以太网与控制器S7-400连接，主站是西门子S7-400采用Profibus-DP现场总线与底层设备连接，从站设备为S7-300与变频器。为了实现PC上位机与西门子S7-400之间的通讯，在此开发出了一种基于OPC技术、利用C#语言编程，达到实时监控效果的方案，并通过实验测试证明监控系统运行良好、稳定可靠。
　　1 引言
　　西门子S7-400PLC属于大型的可编程逻辑控制器，在风力发电机组控制系统中承担着数据通信处理以及整个系统控制的任务，为了能够实时掌握系统数据，我们需要开发出一套方案以完成上位机与控制器间的通讯，从而能够对系统进行实时监控。
　　本文应用OPC技术，利用C#汇编语言编写程序，设计出了一种系统监控方法。OPC是一种用于工业数据通讯的标准协议，按照OPC协议我们可以编程从而实现OPC客户端程序与OPC服务器之间的通讯。文中，以Simatic Net为OPC服务器，利用C#语言编写OPC客户端程序，从而实现两者间的数据通讯。
　　2 系统硬件构造
　　本文所要模拟的对象为风力发电机组控制系统，实验环境下系统由上位机监控系统、主站层S7-400以及从站层S7-300、变频器等组成，整个网络采用三层网络拓扑结构。上位机是通过C#编制的监控软件实现远程监控的PC机，其中PC机采用XP系统，作为OPC服务器的SIMATIC NET软件版本为SIMATIC.NET 2008，编程环境是Microsoft Visual Studio 2010(转 载于:Www.BjyLd.com 月 亮岛教育网: [4个基于]基于S7―400的风力发电机组监控系统的设计)。主站层是对整个系统进行控制及数据处理的西门子控制器，采用订货号为6GK7 443-1EX20-0XE0的S7-400 PLC，控制程序在STEP7 V5.5环境下编制。从站层则是型号为6ES7 314-6CG03-0AB0的S7-300和型号是mm440的变频器等设备。上位机与S7-400间采用TCP/IP协议的工业以太网连接，而S7-400和底层设备之间则通过Profibus-DP协议的现场总线相连。
　　3 基于OPC技术的通讯实现
　　3.1 OPC技术
　　OPC（OLE for Process Contro1）是OPC基金会组织所倡导的工控自动化领域中使用的软、硬件的接口标准，主要包含两种接口方式：即CUSTOM标准接口和OLE自动化标准接口。自定义接口是服务商所提供的一组COM接口，它描述了OPC组件对象的接口以及实现方法，适用于C++语言的应用程序开发；而自动化接口则为可选的，是一组OLE接口，它提供了自动配置和存取过程控制数据的接口，主要适合VB、Delphi、C#等汇编语言的开发设计。
　　3.2 OPC客户端程序的实现方法
　　在已经配置好的Simatic Net OPC服务器的基础上，可以利用C#语言编程实现OPC客户端程序与OPC服务器之间的通讯，根据OPC接口的不同特点选用接口方式，本文中采用自动化接口服务方式。
　　（1）定义OPC变量。在连接OPC服务器之前，首先应定义OPC的相关变量，例如OPC服务器名、服务对象名等，这样才能触发事件以获取实时数据。本文中OPC服务器名为“OPC.SimaticNET”，对象名为“S7_412_2DP”。
　　（2）建立连接及对象。首先客户程序应创建OPC服务器对象并且初始化，然后再创建OPC组对象以及添加项对象。
　　（3）OPC客户端数据读写。为提高程序的效率，整个数据的读写采用异步方式进行，通过采集数据后主动触发客户端程序来完成事件的访问。
　　（4）断开OPC服务器连接。OPC客户端连接成功后占用了服务器的资源，因此退出前或长时间不需要OPC数据读写则应及时断开连接以期释放资源，否则连续运转的系统会使计算机的资源枯竭从而可能引发一系列故障问题。
　　4通讯测试结果
　　完成系统的硬件组态后下载PLC程序并在Visual Studio环境下启动调试汇编语言即可实现OPC客户端程序及OPC服务器之间的数据通讯(转 载于:www.bJyLd.com 月 亮岛教育网: [4个基于]基于S7―400的风力发电机组监控系统的设计)。在窗体界面中向S7-400一数据块写入并发送数据指令后，便能实时的读取显示PLC中返回的数据值。
　　5结语
　　本文设计的这种基于OPC技术以Simatic Net为OPC服务器，利用C#语言编程通过以太网传输数据从而实现PC机与S7-400之间通讯的方法，经过多次实验测试证明其操作简单、运行可靠、并成功应用在对风力发电机组控制系统的实时监控中，符合现场对实时监控的要求，达到了设计的预期效果，具有一定的推广价值。
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