OPC UA 是工業(yè) 4.0 下的的領先通信協(xié)議之一，是實現(xiàn)工廠設備數(shù)字化的必經(jīng)之路，也是當前為跨平臺、跨廠家情況下獲取 PLC 數(shù)據(jù)的首選方法。工廠進行智能聯(lián)網(wǎng)需要一種通用的平臺級語言，這正是 OPC UA 所提供的功能。

功能一、OPC UA 通信的改進和增強

此次 S7-1200 PLC 固件更新增強了如下的 OPC UA 通信功能：

1.1 支持服務器方法調(diào)用

S7-1200 CPU 固件從 V4.5 版本開始，TIA 博途從 V17 版本開始，可以通過指令編程的方式提供 OPC UA 服務器方法（可以持續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，無需再進行握手編程?？蛻舳私邮粘晒?zhí)行的反饋以及方法返回值），OPC UA 服務器方法所需指令如圖1示。使用 OPC_UA_ServerMethodPre 查詢服務器方法調(diào)用，OPC_UA_ServerMethodPost 響應服務器方法。

圖1. OPC UA 服務器

1.2 支持結(jié)構(gòu)化和數(shù)組數(shù)據(jù)類型

S7-1200 CPU 固件 V4.5 版本開始支持結(jié)構(gòu)化和數(shù)組數(shù)據(jù)類型，服務器接口的配置如圖2所示。

圖2.支持結(jié)構(gòu)化和數(shù)組數(shù)據(jù)類型

在 OPC UA 客戶端中也可以直接訪問結(jié)構(gòu)化和數(shù)組數(shù)據(jù)類型，如圖3所示，在UaExpert 客戶端的 Data Access View 中可以直接查看：

圖3. UaExpert 中直接查看結(jié)構(gòu)化和數(shù)組數(shù)據(jù)類型

1.3 診斷功能

在 CPU 屬性中可以激活 OPC UA 診斷信息，在 CPU 的診斷緩沖區(qū)可以看到 OPC UA 相關事件發(fā)生時的診斷。在發(fā)生錯誤時，可以更快地分析與 OPC UA 相關的信息。如圖4 所示，支持的診斷為：

a.狀態(tài)更改診斷

b.其它事件診斷

c.診斷匯總

圖4.OPC UA 診斷

1.4 提升了會話、訂閱、最大節(jié)點的數(shù)量

會話數(shù)由 5 個提升為 10個，訂閱數(shù)由 5 個提升為 50 個，最大節(jié)點數(shù)由 1000 個提升為 2000 個。

功能二、存儲卡中讀/寫和刪除 ASCII 文件功能

S7-1200 V4.5 版本固件支持更加靈活的數(shù)據(jù)操作，可以通過集成的網(wǎng)頁服務器進行 ASCII 文件的操作。

首先可以使用 “FileReadC” 指令讀取存儲卡內(nèi) ASCII 文件的數(shù)據(jù)，通過輸入文件名和完整路徑可指定讀取的ASCII 文件?！癋ileWriteC” 指令將數(shù)據(jù)寫入到存儲卡 “UserFiles” 文件夾中的 ASCII 文件?！癋ileDelete” 指令，可以刪除存儲卡上的現(xiàn)有文件。指令調(diào)用位置如圖 5 所示。

圖5.文件處理指令

在 Web 服務器的文件瀏覽器中可以查看寫入的 ASCII 文件，如圖 6 所示:

圖6.文件瀏覽器

功能三、查詢 SIMATIC 存儲卡的信息

“GetSMCinfo”指令可檢索當前所插入 SIMATIC 存儲卡的相關信息，Mode=0 時，讀取存儲卡的存儲容量，如圖 7 所示，讀取到的 24MB 存儲卡容量為 24756KB。Mode 為 1 時，讀取已用的存儲卡存儲容量。指令調(diào)用位置如圖 8 所示。

圖7. Mode=0，讀取存儲卡的容量

圖8.GetSMCinfo 指令

功能四、增強的 Web API 功能

PLC 內(nèi)置的網(wǎng)頁服務器可以有效的顯示和進行設備的數(shù)據(jù)交互。從 V4.5 固件起 S7-1200 CPU 提供了 Web API，作為供用戶讀取和寫入過程數(shù)據(jù)的接口。具體 API 的使用方法請參見以下文檔：

SIMATIC S7-1500、SIMATIC 驅(qū)動控制器、ET 200SP、ET 200pro Web 服務器

https://support.industry.siemens.com/cs/us/en/view/59193560/zh。

此外，還支持為 S7-1200 CPU 的 Web 服務器創(chuàng)建證書，如圖 9 所示。

圖9.Web 服務器的證書

功能五、MRP 的管理器功能

MRP（介質(zhì)冗余協(xié)議）是一種獨立于制造商的環(huán)網(wǎng)協(xié)議，作為 PROFINET的一部分，可以很容易地使用，而且不需要任何額外的成本。

MRP 環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：

• 顯著提高了設備的可用性，因為單個設備的故障對通信沒有影響。
• 所需的維修工作可以在沒有任何時間壓力的情況下進行，因為維修過程中工廠不需要停機。
• 在發(fā)生網(wǎng)絡故障時，可以進行快速的網(wǎng)絡診斷并加快故障排除。
• 一旦發(fā)生故障，由于生產(chǎn)停頓而造成的成本就會降低。

使用 S7-1200 V4.5 和 TIA 博途 V17 時，以下 CPU 支持 MRP 功能，可作為 MRP 管理器和客戶端使用，如圖 10 所示。

• CPU 1215C
• CPU 1217C
• CPU 1215FC

圖10.選擇介質(zhì)冗余角色

功能六、支持組態(tài)的 TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 通信

基于以太網(wǎng)的開放式用戶通信（OUC- Open User Communicaton）包括 TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 通信協(xié)議。OUC 可以便捷的把 PLC 與其他以太網(wǎng)設備進行聯(lián)接進行數(shù)據(jù)交互。

網(wǎng)絡視圖中現(xiàn)在已經(jīng)支持組態(tài) TCP、ISO-on-TCP 和 UDP 連接，可以在“連接”選項卡查看已組態(tài)的連接，如圖 11 所示。在 CPU 啟動時 S7-1200 能夠與伙伴直接建立連接，對于組態(tài)的連接，無需運行 TCON 指令及 T_DISCON 指令。

圖11.網(wǎng)絡視圖中組態(tài)TCP、ISO-on-TCP 和 UDP連接

可以使用“TCONSettings”指令讀取或指定如何終止 TCP 連接，如圖 12 所示，有兩種終止 TCP 連接的方式。

·TCP-Reset（默認模式）: 固件版本小于 V4.5 的 S7-1200 CPU 中，將始終通過 RST 復位直接終止 TCP 連接。相關資源將立即刪除并啟用。

·TCP-Finish：PLC 通過握手終止連接。

圖12.RST 和 FIN 方式終止 TCP 連接

如果將 TCP-Finish 設為終止連接的方式并隨后調(diào)用指令 “TDISCON”，則在指令的DONE=TRUE 后連接為關閉狀態(tài)，即連接 ID 再次可用。但是，在模塊的 TCP/IP 協(xié)議棧的較低層中，資源會占用一段時間，如果使用 TCP-Finish 刪除多個連接，并且在啟用資源的定時器到期之前使用 “TCONSettings” 或 “TCON” 保留或建立連接，則可能導致出現(xiàn)資源瓶頸。

功能七、改進安全性

7.1 保護機密的 PLC 數(shù)據(jù)

“保護機密的 PLC 組態(tài)數(shù)據(jù)”功能可通過密碼保護項目中的組態(tài)數(shù)據(jù)，例如，證書，密鑰以及其它需保護的數(shù)據(jù)，如圖13所示。

圖13.保護 PLC 組態(tài)數(shù)據(jù)

如果組態(tài)了機密 PLC 組態(tài)數(shù)據(jù)的保護，請注意以下信息：

a. 如果設備沒有此密碼，則 TIA 博途會在第一次下載時提示用戶輸入保護機密 PLC 組態(tài)數(shù)據(jù)的密碼，如圖 14 所示。

圖14.第一次下載輸入保護機密 PLC 組態(tài)數(shù)據(jù)的密碼

b. 如果設備已存在該保護密碼，STEP 7 項目和設備中的密碼必須匹配。如果密碼不匹配，則無法將項目下載到 CPU，如圖 15 所示?？梢栽谠诰€與診斷中設置或刪除設備的密碼，如圖16所示。

圖15.在線 PLC 和項目中密碼不一致

圖16.在線和診斷中刪除或設置密碼

7.2 PG/PC 和 HMI 的通信模式

S7?1200 CPU V4.5 可實現(xiàn) PLC與 TIA 博途、SIMATIC Automation Tool 和 HMI 之間的安全通信。此實現(xiàn)基于標準 TLS 1.3 (Transport Layer Security) 協(xié)議并支持用戶創(chuàng)建證書，如圖 17 所示。如果需要與不支持安全通信的設備進行通信，需取消選擇 “僅支持安全 PG/PC 和 HMI 通信” 。

圖17. PG/PC 和 HMI 的通信模式

TIA 博途 V17 下的 S7-1200 V4.5 固件默認采用最高級別的安全通信，但在調(diào)試期間，可通過從 “在線” 菜單中選擇 “僅使用傳統(tǒng)的 PG/PC 通信” ，使用傳統(tǒng) PG/PC 通信，如圖 18 所示。

圖18.僅使用傳統(tǒng)的PG/PC通信

7.3 增強的加密功能

S7-1200 CPU V4.5 改進了訪問級別密碼的存儲格式。將 S7-1200 CPU 升級為 V4.5 時，“更新密碼加密” 按鈕可升級現(xiàn)有訪問級別密碼的存儲格式，如圖 19 所示。

圖19.更新密碼加密

功能八、通信連接資源和保持性存儲器的增加

自 TIA 博途 V17 起，V4.5 CPU 由 6 個動態(tài)通信資源變?yōu)?34 個動態(tài)通信資源，如圖 20 所示，但不同連接類型有最大數(shù)量的限值，如圖 21 所示，需注意的是由于動態(tài)連接是共享資源，因此無法同時實現(xiàn)所有連接的最大數(shù)量。

圖20.動態(tài)資源個數(shù)

圖21.不同連接資源的最大值

S7-1200 保持性存儲器是非易失性的工作存儲器。保持性存儲器的大小取決于所使用 CPU 的工作存儲器的大小。此次更新擴展了保持性存儲區(qū)：由 10 KB 增加到14 KB 。