Comunicação MATLAB OPC

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Bruno Rafael Duarte de Souza 
brduarte95@gmail.com 
 
 
 
COMUNICAÇÃO DO S7-1200 COM MATLAB VIA OPC 
 
 
 
 
 
 
Projeto de pesquisa apresentado ao 
Curso de Graduação em Engenharia de 
Controle e Automação da UFPE, sob a 
orientação do Prof. Geraldo Leite Maia 
Júnior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RECIFE/PE 
 2017 
 
 
Índice 
 
 
1. Introdução 
2. Configurações Iniciais 
2.1. Criando Projeto do TIA Portal V.13. 
2.2. Adicionando a CPU S7-1200. 
2.3. Definindo o endereço de IP e criando uma sub-rede. 
2.4. Criando Data Blocks​. 
3. Criando Servidor OPC 
3.1. Alterando IP do PC-Station. 
3.2. Adicionar PC Station. 
3.3. Configurando aplicações e módulo de comunicação da PC Station. 
3.4. Conexão S7. 
4. Criar Programa no CLP e Modificar Servidor OPC 
4.1. Programa do CLP. 
4.2. Baixando as Configurações e o Programa para o S7-1200. 
4.3. Baixando as configurações da PC Station. 
4.4. Configurando o computador onde rodará o SIMATIC NET / OPC. 
5. Criar e Configurar o Programa no MATLAB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Este projeto busca estabelecer uma comunicação entre o software MATLAB e 
o CLP (Controlador Lógico Programável) S7-1200 através do padrão de comunicação 
OPC (OLE for Process Control). Uma vantagem da comunicação entre os dispositivos é 
dispor da capacidade de processamento que o MATLAB possui, e isto pode ser de 
grande utilidade no controle de processo industriais. 
Utilizar o padrão de comunicação OPC torna-se uma boa opção, pois já é um 
padrão amplamente difundido no meio industrial, e possui compatibilidade com vários 
dispositivos (CLPs, sensores, balanças, etc.) e sistemas de monitoramento e supervisão 
(SCADA, MES, ERP, etc.). O padrão OPC também evita que o CLP utilize da sua 
memória para processar dados e, assim, o processo de aquisição fica mais eficiente. 
 
 2. CONFIGURAÇÕES INICIAIS 
 
São configurações necessárias para fazer qualquer aplicação com CLP's, tais 
como: Criar projetos, criar DB's i.e - Data Block (local de armazenamento de variáveis) 
e modificar endereços de IP do CLP. 
 
2.1. Criando Projeto do TIA Portal V.13. 
 
● No Windows, selecione o comando “Iniciar > Todos os Programas > Siemens 
Automation > TIA Portal V13” para iniciar o TIA Portal. 
● No menu “Start”, selecione “Create a New Project”. 
● Escreva o nome do projeto no campo “Project Name”. 
 
 
 
Figura 1: Tela inicial do TIA Portal. 
 
● Clique no botão “Create” para criar o novo projeto. 
 
 
Figura 2: Criar Projeto no TIA Portal. 
 
● Use o link “Project View” ou clique em “Open the project view” para iniciar a 
configuração do projeto. 
 
Figura 3: Abrir o Projeto no TIA Portal. 
 
 
2.2. Adicionando a CPU S7-1200. 
 
● No menu “Project tree”, dê um clique duplo em “Add new device”. Uma nova 
janela irá se abrir. 
 
 
Figura 4: Adicionar Dispositivos. 
 
● Na nova janela, siga os diretórios “Controllers > SIMATIC S7-1200 > CPU > CPU 
1214C DC/DC/DC > 6ES7 214-1AG31-0XB0” para a escolha do CLP. Clique no 
botão “OK” para adicionar a CPU ao seu projeto. 
 
 
Figura 5: Tela de dispositivos disponíveis no TIA Portal. 
 
 
 
 
2.3. Definindo o endereço de IP e criando uma sub-rede. 
 
● No menu “Project tree”, dê um clique duplo no item “Devices & networks” para 
abrir o editor de dispositivos e redes. 
 
 
Figura 6: Dispositivos e rede. 
 
● No editor de dispositivos e redes, clique na porta ETHERNET da CPU S7-1200. 
Ela é representada como um pequeno quadrado verde no canto inferior esquerdo do 
CLP. 
● Na janela “PROFINET Interface”, que irá se abrir na parte inferior da interface do 
TIA Portal, selecione a aba “Properties” e, em seguida, o item “Ethernet adresses”, 
situado da área de navegação. 
● Neste exemplo, foram usados o endereço de IP 192.168.0.4 e a máscara de 
sub-rede 255.255.255.0 para a interface PROFINET da CPU. 
● Adicione uma sub-rede à interface PROFINET clicando no botão “Add new 
subnet”. No campo “Subnet” deverá aparecer a sub-rede PN/IE_1. 
 
 
Figura 7: Configuração de endereço IP do CLP. 
 
2.4. Criando Data Blocks (DB's). 
 
Data Blocks são espaços de memória onde podem ser armazenadas variáveis de 
qualquer tipo (inteiro, word, real, bytes...). Usados principalmente para melhor 
organizar as variáveis usadas no programa. 
 
● Para adicionar um novo bloco no projeto: Olhe em "Project tree" e clique no 
CLP que está sendo usado, em seguida, clique "Program blocks" e em "Add a 
new block". 
● Uma nova aba irá abrir e nela, selecione a opção "Data Block", cilindro azul 
mais embaixo, deixe a opção automática marcada e clique em "ok" para criar o 
bloco. 
 
 
Figura 8:Adicionar novo bloco. 
 
 
Figura 9: Tela onde é criado blocos. 
 
● Com o bloco criado, clique com o botão direito do mouse nele e selecione a 
opção "Properties". 
 
 
Figura 10:Propriedades da DB. 
 
● Na nova aba, clique em "Attributs" e desmarque a opção "Optimized block 
access", "OK" em seguida. Figura 11. 
 
Figura 11: Tela de propriedade da DB. 
 
 
 
 
3. CRIANDO SERVIDOR OPC 
Com as ferramentas de comunicação do CLP pode-se criar um servidor OPC, 
onde as variáveis salvas no CLP poderão ser acessadas por outros softwares, como 
MATLAB, via servidor OPC. 
 
3.1. Alterando IP do PC-Station. 
 
● No Windows abra a "Iniciar > Painel de controle > Redes e Internet > Central de 
Rede e Compartilhamento". 
 
 
Figura 12: Central de Rede e Compartilhamento. 
 
● Depois selecione "Alterar Configurações de Adaptador", clique na "Conexão 
Local" com o botão direito do mouse e em seguida em "Propriedades". 
 
 
Figura 13:Tela de Conexões de Rede. 
 
● ​Uma nova aba irá abrir, então selecione a opção " Protocolo TCP/IP Versão 4 
(TCP/IPv4)" e entre em "Propriedades" para alterar as configurações de IP e 
máscara de sub-rede do PC Station. 
OBS: É aconselhável não estar conectado a nenhuma Rede Wifi enquanto estiver 
fazendo a conexão. 
 
 
Figura 14: Propriedades de Conexão Local. 
 
● Neste exemplo, o PC Station foi configurado com o endereço de IP 
192.168.0.13 e máscara de sub-rede 255.255.255.0. 
 
Figura 15: Propriedades de endereçamento. 
 
3.2. Adicionar PC Station. 
 
● No mesmo projeto em que você adicionou o S7-1200, vá ao menu “Project tree” do 
TIA Portal e dê um clique duplo no item “Add new device”. Figura 4. 
● Clique no botão “PC systems”. Em seguida, siga o diretório “PC systems > PC 
general” e selecione o item “PC station”. Clique em “OK” para adicioná-la ao seu 
projeto. 
 
 
Figura 16: Adicionando PC Station. 
 
3.3. Configurando aplicações e módulo de comunicação da PC Station. 
 
● No menu “Project tree”, navegue até a pasta “PC station [SIMATIC PC station]” e 
dê um clique duplo em “Device configuration” para abrir a janela “Device View”, 
em que você é capaz de visualizar e editar sua PC station. 
 
 
Figura 17: Configuração de dispositivo. 
 
● A janela “Hardware catalog”, situadano lado direito da interface do TIA Portal, 
contém as aplicações e os módulos de comunicação que você poderá configurar na 
PC station. Clique em "Communication modules > PROFINET/Ethernet > IE 
general" na tela de informação, mais abaixo, altere a versão para a 6.2.1 e em 
seguida arraste o módulo de comunicação "IE general" para o Slot 1 do PC Station. 
 
 
Figura 18: Módulo de comunicação. 
 
● Clique em "User applications", modifique para a versão 6.4 e arraste o "OPC 
server" para o Slot 2. 
 
 
Figura 19: Servidor OPC. 
 
● Dê um clique duplo na porta ETHERNET do módulo “IE General” adicionado à PC 
station. Na janela “PROFINET interface [Module]”, que abre na parte inferior da 
interface do TIA Portal, clique na aba “Properties” e selecione o item “Ethernet 
adresses”. 
● Nos campos apropriados, digite o endereço de IP do computador e a máscara de 
subrede, que foram determinados no tópico 3.1. 
 
 
Figura 20: Ajustando IP do PC Station 
 
● Dê um clique duplo no servidor OPC e siga o diretório " General > S7> OPC tags" 
e selecione a opção "All". 
 
 
Figura 21. : Configuração do Servidor OPC. 
 
● No menu “Project tree”, abra a pasta da PC Station e dê um duplo clique em 
“Device configuration”. Clique sobre a PC Station e vá em “Properties”, 
“SIMATIC PC Station”, “XDB Configuration”. Marque a opção “Generate XDB 
file”. Como padrão, é dado o caminho do diretório raiz do projeto. 
 
 
Figura 22.: Habilita a comunicação com DB's. 
 
 
 
 
3.4. Conexão S7. 
 
● No menu “Project tree”, dê um duplo clique em “Devices & networks” para abrir o 
editor de dispositivos e redes. Em seguida, clique na aba “Network View”. 
● Arraste a porta ETHERNET da placa de rede do PC Sations até a rede do CLP. 
Figura 23. 
 
Figura 
23: Conectando o PC Station à rede do CLP. 
 
● Em seguida clique em "Connections" e selecione a opção "S7 connection". 
● Arraste o "OPC Server" para o CLP com mostrado na Figura 24. 
 
 
Figura 24: Criando conexão S7. 
 
● Após estabelecida a conexão S7, amplie a aba "Network Data"(em versões mais 
antigas do TIA Portal a aba Network Data pode está em baixo) e clique em 
"Connections". 
 
 
Figura 25: Network Data 
 
● Na aba "Connections" selecione a primeira opção de S7 connection e siga 
Proterties > Special connection proterties> Active connection establishment 
 
 
 
 ​Figura 26 : Ativar conexão 
 
● Em seguida, faça o mesmo para a segunda opção de S7 connection 
 
 
4. CRIAR PROGRAMA NO CLP E MODIFICAR SERVIDOR OPC 
 
Este pequeno código servirá para conectar a variáveis da DB com as ações do CLP e 
adicioná-las ao servidor OPC. 
 
4.1. Programa do CLP. 
 
● Em "Project tree > PLC_1> PLC tags> Show all tags" e crie 2 tags. Uma com o 
nome "Simula medição" do tipo inteiro (Int), como memória (endereço MW 80) 
e a outra com o nome "aciona led" do tipo booleana (Bool), como saída 
(endereço Q0.0). Figura 25. 
 
 
Figura 27 : Variáveis que simulam a atuação do CLP. 
 
● Na DB criada (Sessão 2.4) adicione as variáveis "dados" tipo inteiro (Int) e 
"Sol1" tipo booleana (Bool). Figura 26. 
 
 
Figura 28: Variáveis da DB. 
 
● Em "Project tree > PLC_1> Program blocks> Main[OB1]" 
 
● Do lado direito da tela clique na pasta "Move operation" e arraste o bloco 
"MOVE" para o meio network 1 até o quadrado ficar verde, então preencha os campos 
do bloco com as tags criadas como mostrado na Figura 27. 
 
Figura 
29: Network 1. 
 
● Para network 2 clique em "Bit logic operation" e use os contatos mostrados na 
Figura 28 para montar a network 2. 
● Para adicionar o contato à network, arraste-o e solte sobre o quadrado verde que 
aparece no meio da network. 
 
 
Figura 30: Network 2. 
 
4.2. Baixando as Configurações e o Programa para o S7-1200. 
 
● No menu “Project tree”, clique com o mouse sobre a pasta "PLC_1 [CPU 
1214DC/DC/DC]". Em seguida, Aperte o botão “Compile” na barra de 
ferramentas do TIA Portal. 
 
Figura 31: Compilar o Programa. 
 
● No menu “Project tree”, clique novamente sobre o "PLC_1 [CPU 1214 
DC/DC/DC]. Em seguida, Aperte o botão “Download to device” na barra de 
ferramentas do TIA Portal. 
 
 
Figura 32: Iniciar o download 
. 
● A janela “Extended download to device” irá se abrir. O campo “Type of PG/PC 
interface” deverá ser preenchido com “PN/IE”; em “PG/PC interface” adicione o 
driver “Broadcom NetXtreme Gigabit Ethernet”; e o campo“Connection to subnet” 
será preenchido com a sub-rede “PN/IE_1”. 
● Abaixo de “Compatible devices in target subnet” escolha a CPU S7-1200 pertinente 
e clique no botão “Load”. 
 
 
Figura 33: Tela de Download. 
 
OBS: Depois que o projeto for descarregado na CPU pela primeira vez, a janela “Load 
preview” é aberta imediatamente, ao invés da janela “Extended download to device” 
. 
● Abre-se então a janela “Load preview”. Selecione a ação “Stop all” a fim de parar 
todos os módulos durante o carregamento do dispositivo. Clique no botão “Load”. 
 
Figura 34: Tela de Carregamento. 
 
● A janela contendo os resultados do download irá abrir. Se o S7-1200 houver sido 
colocado em modo “STOP” durante o download, marque a caixa “Start all”. Clique 
no botão “Finish” O LED que indica o modo “RUN” da CPU S7-1200 deverá 
acender na cor verde. 
 
 
Figura 35: Tela de inicialização do programa. 
 
 
 
4.3. Baixando as configurações da PC Station. 
 
● No menu “Project tree” do TIA Portal, clique sobre a pasta da PC Station e 
aperte o botão “Compile” na barra de ferramentas. 
 
 
Figura 36: Compilar as configurações​. 
 
● Clique novamente sobre a pasta da PC Station e aperte no botão “Download to 
device”. 
 
 
Figura 37: Fazer o download das configurações. 
 
● A janela “Extended download to device” irá se abrir. O campo “Type of PG/PC 
interface” deverá ser preenchido com “PN/IE”; em “PG/PC interface” adicione o 
driver “Broadcom NetXtreme Gigabit Ethernet”; e o campo “Connection to 
subnet” será preenchido com a sub-rede “PN/IE_1”. 
● Abre-se então a janela “Load preview”. FIQUE ATENTO AOS WARNINGS! 
Se acontecer incompatibilidade de versões dos módulos “IE General” e “OPC 
server”, será exibido o warning “Different modules”. Você deverá anotar os 
números das versões de firmware (online) e apertar em “Cancel”. Caso não haja 
incompatibilidade, aperte “Load”. 
 
 
Figura 38: Erro de compatibilidade. 
 
● Em caso de incompatibilidade, vá ao menu “Project tree”, abra a pasta da PC 
Station e dê um clique duplo sobre “Device configuration”. Clique sobre o 
módulo “OPC Server” e altere a sua versão. Faça o mesmo para o módulo “IE 
general”. Repita os passos de compilação e download da PC Station. 
 
Figura 39: Alterando versão do OPC 
 
4.4. Configurando o computador onde rodará o SIMATIC NET / OPC. 
 
● Abra o “Station Configuration Editor” na barra de tarefas do Windows. 
 
 
Figura 40: Editor de configuração do PC Station​. 
 
● Mude o nome da PC Station no “Station ConfigurationEditor” clicando em 
“Station Name”. O nome deverá ser idêntico ao nome dado à PC Station no TIA 
Portal. O nome “PC station” foi usado neste exemplo. 
● Clique em “Import Station” e passe o caminho do arquivo .XDB situado na pasta 
de seu projeto do TIA Portal. Ao final, feche a janela clicando em “OK”. 
 
 
Figura 41: Renomear o PC e Importar dados da DB 
 
● Abra o OPC Scout V2.5 através do menu do Windows, pelo caminho 
“Iniciar>Todos os Programas > Siemens Automation > SIMATIC > SIMATIC 
NET > OPC Scout V2.5”. Depois crie e nomeie um novo grupo de variáveis em 
“OPC.SimaticNET > New group”. Clique em “OK” para finalizar a criação. 
 
 
Figura 42: Criar Grupo no servidor OPC. 
 
● Clique com o botão direito do mouse sobre o grupo criado selecione a opção 
"Add Item" uma nova janela se abrirá. 
● .Na nova janela siga o diretório "SYM > S7-1200 station_1 > PLC_1 > 
Data_block_1”, lá estarão as variáveis criadas na DB do CLP. Na pasta PLC_1 
do diretório estão as outras variáveis criadas fora do Data Block. 
● Cique na seta mostrada na Figura 42 para adicionar as variáveis ao servidor 
OPC. 
 
 
Figura 43: Adicionar itens ao Grupo no servidor OPC. 
 
● As variáveis adicionadas poderão ser lidas e alteradas por outros programas que 
se conectem ao servidor OPC. 
 
 
 
5. CRIAR E CONFIGURAR O PROGRAMA NO MATLAB 
 
Como o servidor OPC já foi criado pelo CLP, o MATLAB será responsável por 
abrir comunicação com o servidor e retirar as variáveis de interesse para que possa ser 
feito o controle. 
O padrão OPC é dividido em três partes: Servidor, onde estão todos o objetos do 
grupo; Grupo, camada de organização do itens OPC; Itens, elemento principal, local 
onde os dados de interesse são salvos. 
 
5.1. Configurações do MATLAB. 
 
● Abra o software MATLAB e na tela inicial, no canto superior direito, clique 
"New Script" e uma nova janela aparecerá no centro da tela. 
 
 
Figura 44: Criando um novo Script. 
 
● Nesta nova tela é onde será escrito o código, ainda do lado superior direito, 
clique em "Save" e renomeie o programa para "MATLAB_CLP". 
● Primeiro, deve-se abrir a comunicação com o servidor. Para isso usa-se a função 
"opcda" que cria um canal de comunicação com o servidor OPC. 
● Há dois atributos que devem ser preenchidos nesta função. O primeiro é o 
endereço de IP do servidor OPC, neste caso o servidor OPC está no mesmo 
computador que está executando o MATLAB, então deve-se preencher com 
"localhost". 
● O segundo atributo deve ser preenchido com o nome do servidor que se encontra 
do lado direito no software OPC Scout. Pode ser visto na Figura 44. 
 
 
Figura 45: Nome do Servidor OPC. 
 
● Atribui-se a função "opcada" a uma variável, que chamaremos de "da" e nela 
será salvo todas as informações do canal entre o MATLAB e o servidor OPC. 
● Digite "da" na janela de comando do MATLAB e as informações serão 
mostradas, como pode ver na Figura 45. 
 
 
Figura 46: Criar canal com o Servidor OPC e dado da conexão 
 
● Note na Figura 45, o Status do canal de comunicação está "disconnected". 
● Para abrir a comunicação usa-se a função "connect" como parâmetro a variável 
no qual está salvo o canal, "da". 
 
 
Figura 47: Conectando ao canal. 
 
● Próximo passo é criar uma grupo. Para tal, usa-se a função "addgroup" e como 
parâmetro ela recebe a variável onde está o servidor, "da". 
● Atribuímos a função "addgroup" a uma variável "grp", onde estarão salvas as 
informações sobre o grupo criado, digitando "grp" na janela de comando do 
MATLAB todas as informações do grupo serão mostradas (Figura 47). 
 
 
Figura 48: Criar grupo e dados do grupo. 
 
● Por fim, criam-se os itens. Os itens estarão associados a um grupo existente e 
contém informações como o valor da variável que está no servidor OPC. 
● Para criar um item usa-se a função "additem" e esta possui 3 parâmetro para ser 
preenchidos. 
● O primeiro é o grupo para qual este item pertence, que neste caso é "grp". 
● O segundo é o endereço da variável no servidor OPC. Podemos encontrar o 
endereço no software OPC Scout. Dentro do servidor já criado, selecione o 
grupo criado e todas a variáveis adicionadas ao servidor serão exibidas na tela. 
Figura 48. 
 
 
Figura 49: Variáveis no Servidor OPC. 
 
● Dê um clique duplo na primeira variável e uma nova janela abrirá, na parte 
superior da janela há um campo "Item Name". Copie e cole no segundo 
parâmetro do item no MATLAB. 
 
 
Figura 50: Dados do item no Servidor OPC. 
 
● Terceiro é o tipo da variável que pode ser visto na Figura 50. 
● Crie outro item para a segunda variável que está no servidor. Figura 50. 
 
 
Figura 51: Criar itens no MATLAB. 
 
● Na Figura 51 temos o código com as configurações necessárias e toda a lógica, 
comentado em verde, para armazenar os dados lidos e tomar uma ação. 
 
Figura 52: Código comentado do MATLAB. 
 
● Após o escrever o código da Figura 51 basta clicar no botão "Run" na parte superior da 
tela inicial do MATLAB que o programa será executado. 
 
bibliografia 
http://bursy.ehost.pl/student/images/materialy/Siemens/S7-200/CP243-1_S7-OPC
.pdf