S7-1200 作为OPC UA 服务器，UA Expert作为OPC UA 客户端

S7-1200 CPU实现OPC UA 服务器的硬件和软件要求，如表1所示：

表1.S7-1200 CPU实现OPC UA 服务器的硬件和软件要求
  组件 版本 备注
硬件部分 S7-1200 各型号CPU V4.4版本及以上 V4.4版本的S7-1200仅支持作为OPC UA的服务器
软件部分 TIA Porta STEP 7 Basic/Professional V16及以上

TIA V16起才可以组态V4.4 版本的S7-1200CPU
OPC UA 许可证授权 SIMATIC OPC UA S7-1200 Basic 6ES7823-0BA00-2BA0 纸质授权 S7-1200全系列CPU均使用该授权（一个PLC一个授权即可）
测试客户端 Ua Expert 可免费下载

一、激活S7-1200 OPC UA服务器并设置相关参数

1.创建PLC站点并设置IP地址

使用 TIA STEP7 V16 软件，创建S7-1200 CPU版本为V4.4的站点，如图1所示。

-
图1.添加新设备

为CPU分配子网以及IP地址，如图2所示。

-
图2.设置子网以及IP

2. 启动OPC UA服务器

进入“设备视图”，选中CPU，CPU属性 →OPC UA →服务器，勾选“激活OPC UA服务器”，如图3所示。


图3.启动OPCUA服务器

a.激活OPC UA 服务器
b.服务器地址：用于客户端访问服务器，激活S7-1200的OPC UA服务器功能后，该OPC UA服务器的地址为图中的：“opc:tcp://192.168.0.17:4840”，服务器地址格式为：“opc:tcp://服务器IP：服务器端口号”

3. 设置服务器相关参数

CPU属性 →OPC UA →服务器 →选件 →常规 属性对话框内，可以设置端口号、最大会话超时时间，最大OPC UA会话数量等参数，如表2所示。

表2.S7-1200 OPC UA 选件设置
OPC UA 选件 参数 备注

端口：设置服务器的端口号，默认4840，允许范围：1024-49151之间

最大会话超时时间：指定在不进行数据交换的情况下 OPC UA 服务器关闭会话之前的最大时长。默认30s，允许范围：1-600000s之间

最大OPC UA会话数量：OPC UA 服务器启动并同时操作的最大会话数。最大会话数取决于 CPU 的性能。截至到V4.5版本，S7-1200最大会话数是10个（V4.4版本为5个）。

服务器的订阅设置：

最短采样间隔：设置 OPC UA 服务器记录 CPU 变量值并与以前值相比较检查是否发生变更的时间间隔。

最短发布间隔：变量值发生改变时服务器通过新值向客户端发送消息的时间间隔。

已监视项的最大数量：指定该 CPU 的 OPC UA 服务器可同时监视值更改的最大元素数量。监视会占用资源。可监视元素的最大数量取决于所用的 CPU。

4. Secure channel设置

仅当 OPC UA 服务器可向 OPC UA 客户端证明身份时，才能建立服务器与客户端之间的安全连接。服务器证书可用于证实身份。
CPU属性 →OPC UA →服务器 →Security →Secure channel，在此对话框内可以设置服务器证书、服务器上可用的安全策略、以及可信客户端，如表3所示。

表3.S7-1200 Secure channel设置
  参数 备注
建立服务器证书

激活 OPC UA 服务器并确认安全提示后，STEP 7 会自动为服务器生成自签署证书，用户也可以生成由证书颁发机构签名的CA证书；

注意！如何生成CA证书以及证书的管理请参考后续的常见问题。（新增、导出或删除证书）可在CPU的证书管理器中实现：CPU属性 防护与安全→证书管理器
设置服务器安全策略

调试初期可以考虑使用默认的“无安全设置”，一旦调试结束，建议只选择与您的设备或工厂的安全概念兼容的安全策略，如果可能，请使用"Basic256Sha256"设置，并禁用所有其它安全策略。
设置可信客户端

使用可信客户端列表，以仅允许对特定客户端进行访问。此项为可选操作，可以直接选择下载的“运行时自动接受所有客户端证书”

如果选择选项"运行时自动接受所有客户端证书"（位于"受信客户端" 列表下），则服务器会自动接受所有客户端证书。

5. 用户身份验证

CPU属性 →OPC UA →服务器 →Security →用户身份验证，此参数可设置 OPC UA 客户端中用户访问服务器时需通过的认证方式，如图4所示。


图4.用户身份认证

a. 启用访客认证：用户无需证明其身份（匿名访问）。OPC UA 服务器不会检查客户端用户的授权。
b. 启用用户名和密码认证：用户必须证明其身份（非匿名访问）。OPC UA 服务器将检查客户端用户是否具备访问服务器的权限。并通过用户名和正确的密码进行身份验证，在下方"用户管理" 表中输入用户，最多可添加 21 个用户。
注意！以上两个选项，建议仅在通信调试初期使用使用“启动访客认证”，调试结束后应启用“启用用户名和密码认证”，以确保通信安全。

6. 设置OPC UA 运行许可证

CPU属性 →运行系统许可证 →OPC UA →设置“购买的许可证类型”，S7-1200所有CPU所使用的许可证类型都是一种：SIMATIC OPC UA S7-1200 Basic，如图5所示。


图5.设置OPC UA 运行许可证

二、OPC UA服务器接口

标准的SIMATIC服务器接口不可用于S7-1200，必须使用“OPC UA 通信”中添加的服务器接口，通过这些服务器接口启用PLC变量后，方可对OPC UA客户端可见，具体见下文描述。

1. 新增服务器接口

项目树 PLC站点下，OPC UA 通信→服务器接口 →新增服务器接口，在弹出的“新增服务器接口”内选择“服务器接口”，如图6所示。


图6.新增服务器接口

2. 建立通信数据块，并设置相关属性

手动建立通信数据块“opc ua DATA”,并确保该DB 块的属性“数据从OPC UA可访问”处于勾选状态，如图7所示。


图7.新建通信DB块并确认其属性

3. 建立通信变量，双击打开新建的DB块，并建立通信的变量，并根据需求勾选不同变量的OPC UA 读写访问属性，如图8所示。


图8.设置各变量的OPC UA读写访问属性

4. 将OPC UA 元素连接至OPC UA 服务器接口

双击图6中新增的服务器接口，（项目树 PLC站点下，OPC UA 通信→服务器接口 →服务器接口_1 ),打开“OPC UA 服务器接口”对话框，将对话框右侧的OPC UA元素依次或者整体拖拽至左侧的服务器接口下方的空白行，如图9所示。


图9.将OPC UA 元素连接至OPC UA 服务器接口

OPC UA 测试客户端

S7-1200 CPU目前不支持OPC UA 的客户端功能，用户可以采用Unified Automation提供免费的OPC UA客户端"UaExpert"用于测试。点击下方的下载连接，注册、下载UaExpert并且安装成功。

UaExpert下载链接

UaExpert测试步骤

1.添加OPC UA Server站点

打开UaExpert，在项目左侧，右键点击“Servers”添加服务器，如图10所示。


图10.添加UA Server1

打开“Add Server”对话框，在“Custom Discovey”下点击“Double click to Add Server”，在弹出的“Enter URL”对话框内输入S7-1200的OPC UA的服务器地址，如图11所示。


图11.添加UA Server2

添加成功后可以浏览到S7-1200的 OPC UA Server，选择对应的安全策略，本文以None-None（uatcp-uasc-uabinary）---无安全设置以及“Anonymous”匿名访问---访客权限 登陆，然后点击“OK”，如图12所示。


图12.添加UA Server3

2.连接OPC UA Server站点

S7-1200 OPC UA Server添加成功后右键选中点击“Connect”，连接服务器，如图13所示。


图13.连接UA Server

首次连接需要通信双方进行证书验证，UaExpert会弹出证书验证的窗口 ，如表4所示。

表4.UaExpert Certificate Validation
OPC UA 证书验证前 点击“Trust Server Certificate”后 → OPC UA 证书验证后


证书验证成功之后，就可以在地址空间窗口浏览S7-1200 OPC UA 支持的信息，单独选择某个节点可以在“Attributes”窗口查看该节点的属性，如图14所示。


图14.UA Server的数据访问

3.UA Expert针对UA Server的数据访问

浏览：不单独体现，通常与订阅、读写等组合使用，图14中查看地址空间也属于浏览。

订阅、读写：将变量拖拽之至“Data Access View”窗口内查看，该窗口默认存在，用户可以在“Value”列读或者写相关参数（双击变量Value列数据），通过“StatusCode”列获取该便量的通信状态，同时用户还可以在窗口范围之内点击右键，进行相关参数的设置。