こんにちは。ご返事ありがとうございました。
先ほどsoapCallのページ(http://www.php.net/manual/ja/function.soap-soapclient-soapcall.php)のユーザーノートにサービスが.NETの場合は以下のように"parameters"でラップするように書かれていたのでそのようにしたところ正常に動作しました。
$params = array('param_name_1'=>$val_1,'param_name_2'=>$val_2);
$client->call('MethodName', array('parameters' => $params));
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Atsushi Higuchi