西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與實(shí)際應(yīng)用

摘要：西門(mén)子PLC在控制網(wǎng)絡(luò)方面提供多種方案，對(duì)于自動(dòng)化通訊任務(wù)的控制產(chǎn)生必要的輔助功能，經(jīng)過(guò)西門(mén)子工業(yè)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例分析，對(duì)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略做出詳細(xì)的整理。本文著重闡述工程實(shí)踐活動(dòng)中系統(tǒng)控制方案的選擇，利用系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)資料作為補(bǔ)充，論述這類系統(tǒng)配置的主要特征，為日后類似的監(jiān)控設(shè)計(jì)保留一些可以參考的意見(jiàn)和想法。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化應(yīng)用；通訊網(wǎng)絡(luò)；配置策略；分析

控制網(wǎng)絡(luò)是建立在計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制、數(shù)字模擬通信和智能儀表技術(shù)基礎(chǔ)上而形成的，是相對(duì)新穎的技術(shù)領(lǐng)域，它主要是將過(guò)程控制系統(tǒng)向分散化和數(shù)字化形式過(guò)渡，達(dá)到技術(shù)提升的要求。控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種比較特殊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，與單純提高信道利用率的普通局域網(wǎng)不同，它強(qiáng)調(diào)的是一種安全性、實(shí)用性和互聯(lián)互操作功能?？删幊绦蚩刂破骶哂锌垢蓴_能力強(qiáng)、故障率低等優(yōu)勢(shì)，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本文則是利用對(duì)西門(mén)子PLC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的細(xì)致拆解、分析，對(duì)其控制網(wǎng)絡(luò)配置選擇方法進(jìn)行補(bǔ)充，并嘗試憑借實(shí)踐應(yīng)用工程做出說(shuō)明，促成控制網(wǎng)絡(luò)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.西門(mén)子PLC控制網(wǎng)路的配置要求

1.1.通訊能力

西門(mén)子控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備的網(wǎng)絡(luò)通訊功能包括：S5兼容通訊、S7基本通訊、OP通訊和標(biāo)準(zhǔn)通訊等。具體形式如下：

利用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)和接收口優(yōu)化PLC之間的通訊活動(dòng)分析，同時(shí)提供功能較為強(qiáng)大且便于操作的任務(wù)形式，單位任務(wù)的可利用數(shù)據(jù)量字節(jié)一般維持在64k以下；在S7CPU中相對(duì)集中的軟件模塊集成形式影響下，主要利用MPI網(wǎng)進(jìn)行機(jī)能拓展，借助用戶的編程信息調(diào)用SFC；OP、PG與PLC之間在進(jìn)行編程、組態(tài)環(huán)節(jié)中，還具備人機(jī)交互的監(jiān)控優(yōu)勢(shì)，這種通訊模式同樣需要工業(yè)以太網(wǎng)的支持；標(biāo)準(zhǔn)通訊則是經(jīng)過(guò)不同出產(chǎn)廠家制造，同時(shí)具備不同類型系統(tǒng)產(chǎn)品之間的溝通方式。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要做好細(xì)節(jié)資料調(diào)查，包括網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件配置情況、通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)等內(nèi)容，盡量保證通訊環(huán)境的適宜程度。

1.2.通訊接口

關(guān)于西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的接口連接方式包括PC通訊卡、模塊處理器、PLC主機(jī)編程接口等。PC通訊卡可以將PC設(shè)備連接到預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，但是其種類相對(duì)繁多，使用時(shí)需要做好關(guān)于他們之間功能差異的區(qū)分，如CP5511設(shè)備不存在微處理器，因此可以將計(jì)算機(jī)連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)后期工作的銜接；關(guān)于模塊處理器的功能，主要是用在PLC側(cè)的連接，這類模塊具備良好的智能性，能自動(dòng)將PLC連接到合理的網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)減少CPU的負(fù)擔(dān)；S7系列中主機(jī)自身的編程接口在控制網(wǎng)絡(luò)中可以替代通訊接口而存在；另外，有些主機(jī)上不但擁有編程接口，同時(shí)提供了專用的通訊接口，用于連接分布式設(shè)備更加合理，既可以組態(tài)成為主站，也可以轉(zhuǎn)換為從站形式。

2.工程實(shí)際應(yīng)用分析

2.1.實(shí)際案例

某工廠電控系統(tǒng)中利用冷卻床、切割機(jī)等機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，其總體I/O數(shù)字控制點(diǎn)為1330DI/737DO，由于整個(gè)結(jié)構(gòu)的控制點(diǎn)數(shù)量眾多，傳輸?shù)男畔⒘勘容^復(fù)雜，整體框架也十分凌亂。因此，利用該類結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況和本文的控制網(wǎng)路配置策略進(jìn)行對(duì)比研究，爭(zhēng)取選取合理的方案，促成結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造。

2.2.應(yīng)用分析

在設(shè)備的實(shí)際位置觀察下，主要將整個(gè)控制系統(tǒng)拆解為5個(gè)PLC站，各站之間信息傳輸需要借助連鎖控制技術(shù)才能方便后續(xù)工作的進(jìn)展。在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層存在兩種介質(zhì)，分別為令牌總線和主-從式混合線路兩種形態(tài)，在主站間進(jìn)行口令的傳遞，這個(gè)過(guò)程中主站可以與從站進(jìn)行適時(shí)地溝通；從站是不能發(fā)送口令的，只能向所屬主站接收和回復(fù)信息，因此這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不足以滿足自由數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟮?。在?yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，可以將5個(gè)站點(diǎn)都設(shè)置為主站，保證它們相互之間可以任意地進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。而現(xiàn)實(shí)條件是，整個(gè)工藝流程比較漫長(zhǎng)，各個(gè)主站與其設(shè)備分散性較大，為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定效果，各站點(diǎn)最好選取CPU315-2DP設(shè)備，將其作為主站并形成子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，利用ET200模塊作為從站，進(jìn)而直接控制現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)。

該P(yáng)LC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的子網(wǎng)形式包括兩個(gè)級(jí)別，任務(wù)分別是完成主站與其從站之間的通訊任務(wù)，PLC站之間以及與PC機(jī)的通訊。主站利用其自身的集成接口完成總線連接，并利用模塊實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的互連；而另一方面，由于PLC站之間的數(shù)據(jù)量相對(duì)不大，但其與PC機(jī)之間的通訊任務(wù)比較繁忙，所以在這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上主要憑借多協(xié)議混合子網(wǎng)形式運(yùn)行，這樣令主站間進(jìn)行FDL通訊，與PC機(jī)間實(shí)現(xiàn)FMS通訊，進(jìn)而提高整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在落實(shí)具體的監(jiān)控任務(wù)過(guò)程中，應(yīng)該考慮綜合因素影響，確?？刂凭W(wǎng)絡(luò)方案的實(shí)用性和穩(wěn)定性，包括站點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的格式和站點(diǎn)的數(shù)量安排，完善傳輸過(guò)程的效率標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)多種協(xié)議內(nèi)容做好篩選，盡量減少經(jīng)濟(jì)和資源浪費(fèi)。尤其是在投產(chǎn)運(yùn)行活動(dòng)開(kāi)始之后，關(guān)于系統(tǒng)的合理改良和投資事宜應(yīng)該做出科學(xué)的決策，已達(dá)到良好的應(yīng)用效果，促進(jìn)該類網(wǎng)絡(luò)配置策略的系統(tǒng)化轉(zhuǎn)變。

3.總結(jié)

西門(mén)子PLC在CPU中具有較快的運(yùn)算速度，同時(shí)對(duì)程序的執(zhí)行效率也很高，面對(duì)工藝控制功能的集成化趨勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)故障冗余的清除，改良技術(shù)的性能，是促成硬件、軟件配套技術(shù)在聯(lián)網(wǎng)通信方面開(kāi)發(fā)的必要前提。目前關(guān)于控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品樣式途徑十分繁多，加上配置策略的詳盡，相信可以提供給用戶更多的應(yīng)用價(jià)值，促進(jìn)相關(guān)事業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展和優(yōu)化改革。

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