将 S7-1500 用作 OPC UA服务器关于 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服务器的有效信息S7-1500 CPU 的 OPC UA 服务器固件版本V2.0 及以上版本的 S7‑1500 CPU 均可作为 OPC UA 服务器。除了标准 S7-1500CPU，此特性同样适用于S7-1500F、S7-1500T、S7-1500C、S7-1500pro CPU、ET 200SPCPU、SIMATICS7-1500 软件控制器和 PLCSIM Advanced。约定：“S7‑1500 CPU”同样包括上述的 CPU类型。S7-1500 CPU OPC UA 服务器的基本知识S7-1500 CPU 上所有集成的以太网接口，均可用于访问该 CPU 的OPC UA 服务器。在以下条件中，不能借助 CP 通过自动化系统的背板总线直接访问 CPU 的 OPC UA 服务器：• 通过TIA Portal V16 或更高版本进行组态• S7-1500 CPU 固件版本 2.8 或更高版本以及 CP 1543-1固件版本 V2.2 或更高版本有关组态的信息，请参见“访问 OPC UA 应用程序 (页 144)”。不能借助 CM通过自动化系统的背板总线直接访问 CPU 的 OPC UA 服务器。通过客户端进行访问时，服务器将以节点形式保存启用的 PLC变量和其它信息（请参见“访问OPC UA 服务器数据 (页 186)”）。这些节点相互连接并形成一个网络。OPC UA将定义该网络的接入点（已知节点），可导航到下级节点。通过 OPC UA 客户端，可以读取、监视或写入 PLC程序中的变量值，并调用服务器中可用的方法。在固件版本 V2.5 及以上版本中，可实现这些方法。具体信息，请参见关于服务器方法的有用信息 (页 243)。节点类别OPC UA服务器将基于节点提供相应的信息。节点可以是一个对象、变量、方法或属性。180通信功能手册, 11/2023,A5E03735819-ALOPC UA 通信11.3 将 S7-1500 用作 OPC UA 服务器在以下示例中，显示了S7-1500 CPU 中 OPC UA 服务器的地址空间（摘自 Unified Automation的 OPC UA客户端“UaExpert”）。图 11-8 S7-1500 CPU 的 OPC UA服务器地址空间示例在上图中，已选择“MyValue”变量（以灰色突出显示）。此变量位于节点类别为“Object”的“Memory”节点下。“Memory”位于“"PLC_1”节点下（也是一个Object）。地址空间节点通过引用进行连接（如，引用“HasComponent”）。即，节点与子节点之间为层级关系。通过引用，这些节点将构成一个网络。该网络可以为树形结构等。因此，节点网络也可称为地址空间。可从根节点开始，访问地址空间中的所有节点。181OPCUA 通信11.3 将 S7-1500 用作 OPC UA 服务器通信功能手册, 11/2023,A5E03735819-AL11.3.1.2 OPC UA 服务器的端点在 OPC UA服务器的端点，将定义连接的安全级别。基于所用或期望的安全级别，在端点处需执行相应的连接设置。不同的安全设置建立安全连接之前，OPCUA 客户端会询问服务器采用哪些安全设置进行连接。服务器将返回服务器提供的所有安全设置（端点）的列表。端点结构端点由以下几部分组成：•OPC 的标识符：“opc.tcp”• IP 地址：192.168.178.151（在本示例中）• OPC UA的端口号：4840（标准端口）端口号可组态。•消息的安全设置（消息安全模式）：“无”(None)、“签名”(Sign)、SignAndEncrypt。• 加密和 HASH 程序(SecurityPolicy)：无，Basic128Rsa15、Basic256、Basic256Sha256（在本示例中）。下图显示了 OPCFoundation 的“UA Sample Client”。客户端已与 S7-1500 CPU 中 OPC UA服务器的端点“opc.tcp://192.168.178.151:4840 -[SignAndEncrypt:Basic256Sha256:Binary]”建立了安全连接：该端点的安全设置为“SignAndEncrypt:Basic256Sha256”。说明选择安全策略尽可能严格的端点根据具体应用，为端点选择相应的安全策略，并在OPC UA 服务器上禁用较不严格的安全策略。S7-1500 CPU OPC UA 服务器为确保端点Zui为安全(Basic256Sha256)，要求具有 Sha256 证书。182通信功能手册, 11/2023,A5E03735819-ALOPC UA 通信11.3 将 S7-1500 用作 OPC UA 服务器图 11-9 OPC基金会的“UA Sample Client”程序仅当 OPC UA 客户端符合服务器端点的安全策略时，才能与服务器端点建立连接。OPCUA 服务器提供的信息OPC UA 服务器可提供大量信息：• 客户端可能访问的 DB 元素以及 PLC 变量的值。• 这些 PLC变量和 DB 元素的数据类型。• 有关 OPC UA 服务器和 CPU 的信息。因此，客户端可了解并读取相应的特定信息，无需具备之前的PLC 程序和 CPU 数据。读取PLC 变量时，无需询问 PLC 程序的研发人员。所有相关信息均存储在服务器中（如，PLC变量的数据类型）。183OPC UA 通信11.3 将 S7-1500 用作 OPC UA 服务器通信功能手册, 11/2023,A5E03735819-ALOPC UA 服务器信息的显示可通过以下几种方式：• 在线：已在 OPC UA服务器运行期间显示了所有可用信息。为此，请导航到（浏览）该服务器的地址空间。• 离线：可导出基于 OPC 基金会的 XML 架构的XML 文件。在 STEP 7 V15.1 及以上版本中，不导出用户创建的服务器方法（函数块实例通过 OPCUA客户端调用），参见“在 OPC UA 服务器上提供方法 (页 243)”。• 离线并使用 OpennessAPI：在程序中，可通过 TIA Portal 的 API（应用程序编程接口）访问导出 OPC UA 可读取的所有 PLC变量的功能。需要安装有 .NET Framework 4.0；请参见TIA Portal Openness，使用脚本实现SIMATIC 项目自动化。• 如果您熟知相关语法和 PLC 编程，则可直接访问 OPC UA 服务器，而无需先了解相关信息。OPCUA 服务器运行期间的行为运行过程中的 OPC UA 服务器激活服务器并将项目下载到 CPU 后，S7-1500 CPU 的 OPCUA 服务器会启动。此处介绍了如何激活 OPC UA 服务器。CPU STOP 操作状态的行为即使 CPU切换到“STOP”模式，已激活的 OPC UA 服务器仍然保持运行状态。OPC UA 服务器会继续响应来自 OPC UA客户端的请求。服务器响应的详细信息：• 如果用户请求 PLC 变量的值，则会获得 CPU切换到或被设置为“STOP”模式之前的Zui新值。• 如果用户向 OPC UA 服务器写入值，则 OPC UA服务器将接受这些值。但是，由于用户程序不是在“STOP”模式下执行的，所以 CPU 不会处理这些值。尽管如此，OPC UA客户端仍可从 CPU 的 OPC UA 服务器读取 STOP 模式下所写入的值。在重新启动过程中，CPU 将在开始执行 PLC变量时覆盖 STOP 模式下所写入的值。•调用某个服务器方法时，系统将因为服务器方法（用户程序）当前未运行而输出错误消息16#00AF_0000(BadInvalidState)。• 操作模式转换 (STOP > RUN or RUN > STOP) 时，与 OPCUA 服务器的连接保持激活。例外：加载 OPC UA 相关数据，具体请参见下一章节。下载到 CPU 可能会影响 OPC UA服务器如果在 OPC UA 服务器运行时加载CPU，则可能需要根据加载的对象停止并重新启动服务器。在这种情况下，活动连接会中断，必须在服务器重新启动后重新建立连接。重新启动的持续时间主要取决于以下参数：•数据结构的范围• OPC UA 地址空间中可见的变量数• 关于根据 OPC UA 规范 (<= V1.03)向下兼容数据类型定义的设置（启用 TypeDictionary）• 有关通信负载和Zui短循环时间设置的更多信息，请单击此处 (页305)对于 V2.8 以下的 CPU 固件版本，每次下载到 CPU 时 OPC UA服务器都会停止，之后再重新启动。184通信功能手册, 11/2023, A5E03735819-ALOPC UA 通信11.3 将S7-1500 用作 OPC UA 服务器自固件版本 V2.8 起，OPC UA 服务器的行为已得到如下优化：• 在 CPU 的STOP 操作状态下载对象时，OPC UA 服务器仍始终停止，之后再重新启动。在这种情况下，STEP 7 不会显示警告。• 在 CPU的 RUN 操作状态下载对象时，OPC UA 服务器仅在加载的对象与 OPC UA 相关或者可能与之相关的情况下才会停止。由于 OPCUA 数据发生修改，OPC UA 服务器会在重新初始化后再重新启动。在将 OPC-UA 相关对象加载到 CPU 并停止 OPC UA服务器之前，STEP 7会在加载预览对话框中显示警告。随后，用户可以决定是在完成下载操作后重新启动服务器，还是取消下载操作。这类警告仅在 OPC UA服务器运行时显示。如果 OPC UA 服务器未启用，修改后的OPC UA 数据对下载过程没有影响。示例•只需要向程序中添加其他代码模块。数据块以及输入、输出、标记、时间或计数器均不受影响。加载期间的反应：正在运行的 OPC UA服务器不中断。• 需要加载新数据模块并将数据模块标记为非 OPC-UA 相关：加载期间的反应：正在运行的 OPC UA服务器不中断。• 需要覆盖数据模块。加载期间的反应：显示警告，提示您服务器即将重启。背景：STEP 7 无法确定更改是否与OPC-UA 数据相关。通过 OPC UA 服务器读取 CPU 的操作模式通过 OPC UA 服务器可读出 CPU模式，如下图所示：除了 CPU 的操作模式，还可读取手册 (DeviceManual) 或固件版本(HardwareRevision) 中的信息。
访问 OPC UA 服务器数据OPC UA服务器的客户端访问和本地访问OPC UA 服务器为网络中的 OPC UA 客户端提供大量信息。以下部分介绍了在 OPC UA服务器的地址空间中提供 CPU 变量（PLC 变量和 DB 元素）的几种方式。在 OPC UA 地址空间中通过服务器接口提供 CPU变量将 CPU 变量自动传输到 OPC UA 服务器地址空间Zui便捷的方式：• 在 CPU 的 OPC UA 属性中，激活标准SIMATIC 服务器接口。为 OPC UA 发布的所有 CPU 变量随后也会自动在 CPU 名称下的 OPC UA地址空间中可用。OPC UA 服务器接口的使用方式更灵活、程序结构更清晰，因为只需在项目树中组态服务器接口（在 CPU 下方的“OPCUA 通信”文件夹）。用户自定义 OPC UA 服务器接口可以轻松映射OPC UA 变量和 CPU 变量（本地数据）。下文以两个S7-1500 CPU 为例清楚地说明了 OPC UA 客户端和 OPC UA 服务器之间的数据交换。此处，作为客户端的S7‑1500 CPU 将值写入 OPC UA 服务器的 OPC UA 变量。CPU 变量和 OPCUA 变量之间的映射看起来就像OPC UA 客户端直接将值写入 CPU 变量一样。对于 S7-1500 客户端CPU，将“OPC_UA_WriteList”指令与数据交换所需的附加指令结合使用。