设备通信配置
1.西门子 (SIEMENS)
在CMS支持的数据地址区与数据类型
➢ S7-1200/S7-1500系列
| PLC | 地址区域 | 数据类型 | 数据长度 | 读写属性 |
|---|---|---|---|---|
| S7-1200/S7-1500 | I | Bool | 二进制 | 只读 |
| Byte, SInt, USInt, Char | 8位 | 只读 | ||
| Word, Int, UInt, WChar | 16位 | 只读 | ||
| DWord, DInt, UDInt, Real | 32位 | 只读 | ||
| LWord*, LInt*, ULInt*, LReal | 64位 | 只读 | ||
| Q | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, SInt, USInt, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int, UInt, WChar | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, UDInt, Real | 32位 | 读写 | ||
| LWord*, LInt*, ULInt*, LReal | 64位 | 读写 | ||
| M | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, SInt, USInt, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int, UInt, WChar | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, UDInt, Real, TimeDate, Time_of_Date, Date_and_Time* | 32位 | 读写 | ||
| LWord*, LInt*, ULInt*, LReal | 64位 | 读写 | ||
| DTL | 读写 | |||
| DB | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, SInt, USInt, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int, UInt, WChar | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, UDInt, Real, Time, Date, Time_of_Date, Date_and_Time* | 32位 | 读写 | ||
| LWord*, LInt*, ULInt*, LReal | 64位 | 读写 | ||
| DTL, String, WString | 读写 |
带*标的数据类型在S7-1200内部不支持。
➢ S7-300/S7-400系列
| PLC | 地址区域 | 数据类型 | 数据长度 | 读写属性 |
|---|---|---|---|---|
| S7-300/S7-400 | I | Bool | 二进制 | 只读 |
| Byte, Char | 8位 | 只读 | ||
| Word, Int | 16位 | 只读 | ||
| DWord, DInt, Real | 32位 | 只读 | ||
| Q | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, Real | 32位 | 读写 | ||
| M | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, Real, Time | 32位 | 读写 | ||
| Date, Time_of_Date, Date_and_Time | 读写 | |||
| DB | Bool | 二进制 | 读写 | |
| Byte, Char | 8位 | 读写 | ||
| Word, Int | 16位 | 读写 | ||
| DWord, DInt, Real | 32位 | 读写 | ||
| Time, Date, Time_of_Date, Date_and_Time, String | 读写 |
➢ S7-200SMART系列
| PLC | 数据类型 | 数据区域 | 数据长度 |
|---|---|---|---|
| S7-200SMART | Bool | I, Q, C, T, M, V, S | 二进制 |
| Byte | I, Q, C, T, M, V, S | 8位 | |
| Int | I, Q, M, V | 16位有符号 | |
| Word | I, Q, C, T, M, V | 16位无符号 | |
| DWord, DInt, Real | I, Q, C, T, M, V, S | 32位 | |
| Char, String | I, Q, C, T, M, V, S |
1.1 S7_TCP 协议
S7_TCP驱动程序实现了CMS与西门子PLC通过以太网进行通信的协议。下面以S7-1500为例说明。
（S7-1200/S7-300/S7-400/S7-200SMART系列的通道在CMS配置是一致的。）
1.1.1 CMS配置
1）通道创建
在“变量管理”的外部变量，点击“添加”，进入 “新增外部设备通道” 界面，在左侧通道驱动列表中，展开 “PLC”——“西门子 (SIEMENS)” 目录，根据待连接的 PLC 型号（如 S7-1500、S7-1200 等），选择对应层级下的S7_TCP驱动（选择[西门子 (SIEMENS) > S7-1500 > S7_TCP]）。
2）通道配置
在右侧通道信息区域，填写通道的标识信息：
● 通道名称：输入自定义名称（如 “西门子 S7-1500”），用于唯一标识该通信通道。
● 通道描述：可选，输入通道的描述文字（如 “连接车间 A 的 S7-1500 PLC”），便于后续管理维护。
3）基础配置参数
在基础配置标签页中，设置 PLC 的通信核心参数：
● 设备 IP：输入 PLC 的网络 IP 地址（例如PLC的IP地址为192.168.1.108）。需确保 CMS软件所在设备与 PLC 处于同一网络，且网络连通性正常。
● 端口号：S7_TCP 协议默认端口为102，通常保持默认值即可。
● 机架号：PLC 的机架编号，通常保持默认值（若 PLC 为单机架结构，值为0）。
● 槽号：PLC 的 CPU 槽位号。
S7-1200与S7-1500 的 CPU 通常位于槽号1。
S7-300与S7-400的CPU通常位于槽号2（需根据 PLC 实际硬件配置调整，可参考 PLC 的硬件手册）。
S7-200SMART的槽号使用默认值1。
● 响应超时：设置通信响应的超时时间（单位：毫秒）。默认为1000毫秒，若网络环境较差，可适当增大该值，避免因网络延迟导致通信中断误判。
4）高级配置参数
切换到高级配置标签页，可根据需求调整参数（若无需特殊配置，可保持默认值）：
● 独立链路：可选「启用」或「禁用」。启用后，该通道将使用独立的通信链路，避免与其他通道共享链路时的资源竞争。
● PDU 诊断算法：可选「启用」或「禁用」。启用后，系统会对协议数据单元（PDU）进行诊断，便于排查通信异常。
● PDU 立即提交：可选「启用」 或「禁用」。控制 PDU 是否立即提交至 PLC，部分场景下启用可提升通信实时性，对计算机有较高性能的需求。
● PDU 长度：设置 PDU 的最大长度（可保持默认值300）。根据通信数据量大小和 PLC 的支持能力调整，过大会增加通信负担，过小可能无法传输大段数据。根据西门子PLC的性能依据如下：
| PLC | PDU长度 | 设置建议 |
|---|---|---|
| S7-1200 | 240 | 上限300，可使用默认值 |
| S7-300 | 240 | 上限300，可使用默认值 |
| S7-400 | 480 | 450 |
| S7-1500 | 960 | 920 |
● 静态仿真：可选「启用」或「禁用」。启用后进入仿真模式，可用于离线测试通道配置（不实际连接 PLC），在有实际PLC设备连接时，务必禁用。
5）添加外部变量
选中创建好的通道，在窗口中点击添加，创建通信变量。
1.1.2 PLC的配置
PLC设备与安装CMS的PC通过以太网连接，保证正常通信的物理线路连接正常，PLC上电。
➢ 打开西门子博图软件（TIA Portal V*）对PLC进行配置；
➢ 打开创建的工程项目；
➢ 打开需要连接CMS软件的PLC设备组态；
➢ 在属性的PROFINET接口中，设置PLC的IP地址，并检查安装CMS软件的PC电脑的IP地址设置，保证二者的IP处于相同网络段，IP地址唯一。
➢ 在属性的【防护与安全——连接机制】，勾选【允许来自远程对象的 PUT/GET通信访问】，在博图软件低版本中，连接机制位于保护菜单中。
➢ 右键需要与CMS通信的全局DB数据块，选择属性-常规-属性，取消勾选优化的块访问-确定。
➢ 如果需要使用FB块的背景DB数据块与CMS交互，需要选中该FB块，右键选择**属性-常规-属性，取消勾选优化的块访问-确定。**例如需要访问FB1的背景数据块DB800，
首先右键FB1功能块，在属性中取消勾选优化块访问，确定，如在程序块中该FB1调用位置变为红色，只需要 右键，选择更新块调用，或者执行程序块编译，更新接口之后，背景数据块的属性中会自动跟随FB块取消勾选优化的块访问。
➢ 将程序下载到PLC中。
1.1.3 连接测试
在CMS变量管理，点击变量调试，选择设备或变量组，查看变量状态，通信正常的质量戳为0。
1.2 S7Comm_Plus 协议
若需通过 S7Comm_Plus 协议连接西门子S7-1500 等支持该协议的型号，按以下步骤操作。
1.2.1 CMS配置
1）通道创建
在“变量管理”的外部变量，点击“添加”，进入 “新增外部设备通道” 界面，在左侧通道驱动列表中，展开 “PLC”——“西门子 (SIEMENS)” 目录，[西门子(SIEMENS) > S7-1500 > S7_TCP]）。
2）通道配置
在右侧通道信息区域，填写通道的标识信息：
● 通道名称：输入自定义名称（如 “西门子 S7-1500”），用于唯一标识该通信通道。
● 通道描述：可选，输入通道的描述文字（如 “连接车间 A 的 S7-1500 PLC”），便于后续管理维护。
3）基础配置参数
在基础配置标签页中，设置 PLC 的通信核心参数：
● 设备 IP：输入 PLC 的网络 IP 地址（例如PLC的IP地址为192.168.1.108）。需确保 CMS软件所在设备与 PLC 处于同一网络，且网络连通性正常。
● 端口号：S7_TCP 协议默认端口为102，通常保持默认值即可。
● 连接超时：设置 “建立通信连接”的超时时间（单位：秒），默认为 3 秒。若网络环境复杂（如跨网段、无线连接），可适当增大该值，避免因连接延迟导致失败。
● 响应超时：设置 “单条通信指令” 的响应超时时间（单位：毫秒），默认为 1000 毫秒。
● 浏览响应超时：设置“浏览 PLC 变量（如在线变量表）”，用于自动加载标签时响应超时，默认为 5000 毫秒。因浏览操作需交互更多数据，超时时间通常长于普通 “响应超时”。
4）高级配置参数
切换到高级配置标签页，可根据需求调整参数（若无需特殊配置，可保持默认值）：
● 独立链路：可选「启用」或「禁用」。启用后，该通道将使用独立的通信链路，避免与其他通道共享链路时的资源竞争。
● PDU 立即提交：可选「启用」或「禁用」。控制 PDU 是否立即提交至 PLC，部分场景下启用可提升通信实时性，对计算机有较高性能的需求。
PDU 长度：设置 PDU 的最大长度（可保持默认值300）。根据通信数据量大小和 PLC 的支持能力调整，过大会增加通信负担，过小可能无法传输大段数据。
● 静态仿真：可选「启用」或「禁用」。启用后进入仿真模式，可用于离线测试通道配置（不实际连接 PLC），在有实际PLC设备连接时，务必禁用。
5）添加外部变量
选中创建好的通道，在窗口中点击添加，创建通信变量。
➢ 添加输入I区，输出Q区，中间M区的标签，格式是在地址前加 IArea. ，QArea. ，MArea. ,例如要读取二进制的输入地址I5.2，在变量地址位置输入IArea.I5.2
➢ 添加DB区变量，在CMS变量地址的格式是DB块名+DB块内变量名。
➢ 上述变量地址是手动输入，使用该协议时，建议连接实际PLC设备，通过在线加载标签，读取在线变量表和已创建的DB块，在窗口中勾选需要与CMS通信交互的变量标签，避免手动输入错误。
1.2.2 PLC的配置
PLC设备与安装CMS的PC通过以太网连接，保证正常通信的物理线路连接正常，PLC上电。
➢ 打开西门子博图软件（TIA Portal V*）对PLC进行配置；
➢ 打开创建的工程项目；
➢ 打开需要连接CMS软件的PLC设备组态；
➢ 在属性的PROFINET接口中，设置PLC的IP地址，并检查安装CMS软件的PC电脑的IP地址设置，保证二者的IP处于相同网络段，IP地址唯一。
➢ 在属性的【防护与安全——连接机制】，勾选【允许来自远程对象的 PUT/GET通信访问】，在博图软件低版本中，连接机制位于保护菜单中。
将程序下载到PLC中，之后可在CMS变量管理创建的S7Comm_Plus通道中通过在线加载标签的功能，勾选变量标签到变量管理中，保存，启动调试或者在画面中使用。
2.倍福(Beckhoff)
在CMS支持的数据地址区与数据类型
| 地址区域 | 数据类型 | 数据长度 | 读写属性 |
|---|---|---|---|
| I | Bool | 二进制 | 只读 |
| Byte, SInt, USInt | 8位 | 只读 | |
| Word, Int, UInt | 16位 | 只读 | |
| DWord, DInt, UDInt, Real | 32位 | 只读 | |
| LWord*, LInt*, ULInt, LReal | 64位 | 只读 | |
| Q | Bool | 二进制 | 读写 |
| Byte, SInt, USInt | 8位 | 读写 | |
| Word, Int, UInt | 16位 | 读写 | |
| DWord, DInt, UDInt, Real | 32位 | 读写 | |
| LWord*, LInt*, ULInt, LReal | 64位 | 读写 | |
| M | Bool | 二进制 | 读写 |
| Byte, SInt, USInt, Char | 8位 | 读写 | |
| Word, Int, UInt, WChar | 16位 | 读写 | |
| DWord, DInt, UDInt, Real, TimeDate, Time_of_Date, Date_and_Time, | 32位 | 读写 | |
| LWord*,* LInt, ULInt, LReal | 64位 | 读写 | |
| String, WString | 读写 |
2.1 BeckhoffTag协议
Beckhoff_ADS_Tag驱动程序实现了CMS与倍福PLC通过”变量标签“进行通信，支持倍福物理PLC和PC形式的软PLC，两种配置过程一致。下面以TC3软PLC为例说明。
2.1.1 CMS配置
1）通道创建
在“变量管理”的外部变量，点击“添加”，进入 “新增外部设备通道” 界面，在左侧通道驱动列表中，展开“倍福 (Beckhoff)”目录，选择[倍福 (Beckhoff) > TC3 软 PLC > Beckhoff_ADS_Tag]驱动。
2）通道配置
在右侧 通道信息 区域，填写通道的标识信息：
● 通道名称：输入自定义名称（如“车间TC3软PLC 通道”），用于唯一标识该通信通道（示例中填写为 “TC3”）。
● 通道描述：（可选）输入通道的描述文字（如“连接 TC3 软 PLC 的 ADS 标签通信通道”），便于后续管理维护。
3）基础配置参数
在基础配置标签页中，设置 PLC 的通信核心参数：
● 访问类型：”标签访问“，通过PLC定义的变量标签进行数据读写。
● 设备IP：填写PLC的IP地址。
● 端口号：倍福ADS协议的通信端口，默认为48898（通常保持默认值，或按PLC侧实际端口填写）。
● ADS端口号：倍福ADS协议的端口标识（按PLC侧实际值填写，TC3一般为851，TC2的通常为801）
● AmsNetId：倍福ADS的网络标识，格式为IP地址.1.1，例如设备IP是192.168.2.88，则AmsNetId为192.168.2.88.1.1。
4）高级配置参数
切换到高级配置标签页，可根据需求调整参数（若无需特殊配置，可保持默认值）：
● 静态仿真：可选「启用」或「禁用」。启用后进入仿真模式，可用于离线测试通道配置（不实际连接 PLC），在有实际PLC设备连接时，务必禁用。
● TwinCAT通讯模式：可选「启用」或「禁用」。启用：CMS将通过倍福的服务进程与PLC通讯，前提是安装CMS的电脑也已安装倍福TwinCAT软件。当CMS软件主机未安装TwinCAT，务必保持禁用。
5）添加外部变量
选中创建好的通道，在窗口中点击添加，创建通信变量。
➢ 在CMS变量地址的格式是变量组名+变量名。例如添加全局变量命名为”ADS“，打开ADS窗口创建变量【xStart:BOOL;】，在CMS变量地址中填入ADS.xStart
➢ 上述变量地址是手动输入，使用该协议时，建议连接PLC设备，通过在线加载标签，读取在线变量表，在窗口中勾选需要与CMS通信交互的变量标签，避免手动输入错误。
2.1.2 PLC的配置
PLC设备与安装CMS的PC通过以太网连接，保证正常通信的物理线路连接正常。
➢ 打开TwinCAT XAE Shell；
➢ 打开创建的工程项目；
➢ 在解决方案资源管理器，点击PLC项目名，打开项目设置，查看确认ADS端口号。
➢ 倍福PLC的IP地址设置与修改，请参考倍福系统使用手册；
➢ 使用TwinCAT本机运行CMS，需要添加路由（Routes）
➢ 在PLC项目下创建全局变量。
➢ 生成解决方案，激活运行。
2.2 Beckhoff_ADS_Addr协议
Beckhoff_ADS_Addr驱动程序实现了CMS与倍福PLC通过”绝对地址“进行通信，支持倍福物理PLC和PC形式的软PLC，两种配置过程一致。使用倍福系统，建议使用Tag标签地址访问，PLC配置绝对地址偏移错误会导致数据错乱。下面以TC3软PLC为例说明。
2.2.1 CMS配置
1）通道创建
在“变量管理”的外部变量，点击“添加”，进入 “新增外部设备通道” 界面，在左侧通道驱动列表中，展开“倍福 (Beckhoff)”目录，选择[倍福 (Beckhoff) > TC3 软 PLC > Beckhoff_ADS_Addr]驱动。
2）通道配置
在右侧 通道信息 区域，填写通道的标识信息：
● 通道名称：输入自定义名称（如“车间TC3软PLC 通道”），用于唯一标识该通信通道（示例中填写为 “TC3”）。
● 通道描述：（可选）输入通道的描述文字（如“连接 TC3 软 PLC 的 ADS 标签通信通道”），便于后续管理维护。
3）基础配置参数
在基础配置标签页中，设置 PLC 的通信核心参数：
● 访问类型：”地址访问“，通过PLC定义变量标签时映射的绝对地址进行数据读写，变量未映射地址将无法访问。
● 设备IP：填写PLC的IP地 址。
● 端口号：倍福ADS协议的通信端口，默认为48898（通常保持默认值，或按PLC侧实际端口填写）。
● ADS****端口号：倍福ADS协议的端口标识（按PLC侧实际值填写，TC3一般为851，TC2的通常为801）
● AmsNetId：倍福ADS的网络标识，格式为IP地址.1.1，例如设备IP是192.168.2.88，则AmsNetId为192.168.2.88.1.1。
● **I区偏移起始地址：**用于补偿偏移外部输入I的地址区域，例如设置12000，在CMS将以I12000.0开始。
● **Q****区偏移起始地址：**用于补偿偏移外部输入I的地址区域，例如设置12000，在CMS将以Q12000.0开始。
4）高级配置参数
切换到高级配置标签页，可根据需求调整参数（若无需特殊配置，可保持默认值）：
● 静态仿真：可选「启用」或「禁用」。启用后进入仿真模式，可用于离线测试通道配置（不实际连接 PLC），在有实际PLC设备连接时，务必禁用。
● PDU长度：默认512，设置通信时一次传输的字节数，过大会增加通信负担
5）添加外部变量
选中创建好的通道，在窗口中点击添加，创建通信变量。
➢ 输入变量名，选择数据类型，直接输入变量地址，例如16位有符号整数，变量地址输入MW180。
2.2.2. PLC的配置
PLC设备与安装CMS的PC通过以太网连接，保证正常通信的物理线路连接正常。
➢ 打开TwinCAT XAE Shell；
➢ 打开创建的工程项目；
➢ 在解决方案资源管理器，点击PLC项目名，打开项目设置，查看确认ADS端口号。
➢ 倍福PLC的IP地址设置与修改，请参考倍福系统使用手册；
➢ 使用TwinCAT本机运行CMS，需要添加路由（Routes）
➢ 在PLC项目下创建全局变量，使用”AT“映射绝对地址到变量，切记偏移正确。
➢ 生成解决方案，激活运行。
3. OPC UA
OPC UA驱动程序实现了CMS与PLC设备及其他各类计算机系统具有OPC UA服务功能的设备进行通信。
3.1.1 CMS配置
1）通道创建
在“变量管理”的外部变量，点击“添加”，进入 “新增外部设备通道” 界面，在左侧通道驱动列表中，展开 “标准协议” 目录，选择「标准协议 > OPC > OPC_UA」驱动。
2）通道配置
在右侧 通道信息 区域，填写通道的标识信息：
● 通道名称：输入自定义名称（如“智能印刷机#1”），用于唯一标识该通信通道。
● 通道描述：（可选）输入通道的描述文字，便于后续管理维护。
3）基础配置参数
在基础配置标签页中，设置 PLC 的通信核心参数：
● 连接名：自定义连接的标识名称（如“连接 1”），用于区分不同连接。
● 连接地址：填写 OPC UA 服务器的网络连接地址，格式为 opc.tcp://[IP地址]:[端口]（示例中为 opc.tcp://192.168.1.1:4840），端口号默认为4840。
● 安全模式：选择通信的安全级别，包含以下选项（需与 OPC UA 服务器侧配置一致）：
○ None：无安全保护（不签名、不加密）；
○ Sign：仅对通信内容进行签名（确保数据完整性，防篡改）；
○ SignAndEncrypt：对通信内容同时进行签名和加密（既防篡改，又保护数据隐私）。
● 安全策略：选择加密 / 签名算法策略，包含 None、Basic128Rsa15、Basic256、Basic256Sha256 等（需与 OPC UA 服务器侧支持的策略匹配）。
● 验证方式：选择 OPC UA 服务器的身份验证方式，包含”匿名“和”验证登录“。
匿名（无需用户名密码即可连接）；
若服务器启用 “用户名密码验证”，需选择对应方式，并填写用户名和密码。
4）高级配置参数
切换到高级配置标签页，可根据需求调整参数（若无需特殊配置，可保持默认值）：
● 组订阅模式：选择「启用」时，将多个变量按 “组” 批量订阅，提升大规模变量通信的效率，主要用于数组较多时；若数组数量少，也可选择 “禁用”。
● 组数据下发：控制 “组订阅” 模式下，是否支持对组内变量进行写操作下发（适用于数组节点无法展开的情况）。
● 订阅监测项数量：设置单次可订阅的最大变量数量（默认 512），需根据实际需采集的变量规模调整，过小将限制可监测的变量总数。
● 静态仿真：可选「启用」或「禁用」。启用后进入仿真模式，可用于离线测试通道配置（不实际连接 PLC），在有实际PLC设备连接时，务必禁用。
5）添加外部变量
选中创建好的通道，在窗口中点击添加，创建通信变量。
OPC UA协议支持自动加载标签的方式添加变量地址，由于不同设备的OPC UA节点地址格式有差异，建议使用自动加载标签功能，在窗口中勾选需要在CMS使用的变量标签。
3.1.2 OPC UA服务器的配置
具有OPC UA服务功能的设备与安装CMS的PC通过以太网连接，保证正常通信的物理线路连接正常。
OPC UA功能打开与激活，以下以台达AX8系列的PLC和西门子S7-1500PLC做说明。
其他设备OPC UA功能的使用参考各设备的功能使用手册。
✧ 台达AX8：
➢ 打开DIADesigner编程软件，打开工程项目。
➢ 创建全局变量。
➢ 在Application右键——添加对象——符号配置。
➢ 双击打开符号配置，点击编译。
➢ 在更新后的符号表中，勾选需要OPC UA发布的标 签
➢ 双击打开符号配置，在弹出的窗口中点击编译。
➢ 点开设置，勾选支持OPC UA功能。
➢ 在菜单栏点击编译——生成代码，在线——登录，将程序下载进PLC。
✧ 西门子S7-1500：
➢ 打开博图TIA编程软件，打开工程项目。
➢ 创建DB块及变量。
➢ 打开需要连接CMS软件的PLC设备组态；
➢ 在属性的PROFINET接口中，设置PLC的IP地址，并检查安装CMS软件的PC电脑的IP地址设置，保证二者的IP处于相同网络段，IP地址唯一。
➢ 在OPC UA勾选激活OPC UA服务器，编译工程，下载到PLC。
➢ 另外，西门子可根据PLC的级别与性能，在服务器选项中选择合适的发布间隔与节点数量，缩短发布间隔，通信的实时性更高，对性能有要求。