西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)與實際應(yīng)用

祖曉陽

(徐州中聯(lián)水泥有限公司，江蘇省 221000)

西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)與實際應(yīng)用

祖曉陽

(徐州中聯(lián)水泥有限公司，江蘇省 221000)

近年來，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)與實際應(yīng)用得到了快速發(fā)展和廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)內(nèi)容有著重要意義。本文首先介紹了基于西門子PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)選擇策略及特點，分析了西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置，并結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，就工程應(yīng)用中控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案的選擇展開了探討，闡述了個人看法。

西門子；PLC；控制網(wǎng)絡(luò)；實際應(yīng)用

一、前言

作為實際應(yīng)用中的重要控制方法之一，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)在近期得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。該項課題的研究，將會更好地提升西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用水平，從而有效優(yōu)化該項工作的整體效果。

二、基于西門子PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)選擇策略及特點

1.PPI通訊協(xié)議（point to point interface）

PPI通訊協(xié)議，主要運用于西門子S7-200系列，不但具有9.6kbps、19.2kbps和187.5kbps等三種波特率，同時，PPI協(xié)議接口主要采用集成的模式，集中設(shè)置在西門子S7-200的CPU上。通過netr語句和netw語句進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)通訊。

2.MPI通訊協(xié)議（Multi-point interface）

在西門子PLC控制系統(tǒng)中，有一種采用全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊、通訊速率高達(dá)187.5kbps的標(biāo)準(zhǔn)令牌網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，即MPI通訊協(xié)議。與PPI通訊協(xié)議相同，MPI通訊協(xié)議同樣無需額外配置通訊模板，且MPI通訊協(xié)議的周期性數(shù)據(jù)傳遞主要靠聯(lián)網(wǎng)的CPU進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)實惠。

3.Profibus

Profibus是一種基于系統(tǒng)范圍內(nèi)的由Profibus-FMS、Profibus-DP和Profibus-PA等三部分組成的網(wǎng)絡(luò)解決方案。Profibus-FMS主要功能是在各主站間建立起對等的通訊，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的令牌環(huán)結(jié)構(gòu)。Profibus-DP由于其高速的數(shù)據(jù)傳輸率（最高可達(dá)12Mbps）的特點，通常被用于實現(xiàn)現(xiàn)場級控制系統(tǒng)的主從通信，同時，在分布式I/O及其他現(xiàn)場級設(shè)備上，也多采用Profibus-DP。此外，Profibus的Profibus-PA組成部分，是基于過程自動化設(shè)計而成的，且由于其安全性，通常被應(yīng)用于防爆場合中各種主站和儀表、變送器的通信。

三、西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置

西門子公司PLC控制網(wǎng)絡(luò)主要有下面幾種類型：

1.PPI網(wǎng)絡(luò)。PPI網(wǎng)絡(luò)就是對S7～200PLC進(jìn)行獨特設(shè)計的一種通訊協(xié)議，它的聯(lián)網(wǎng)只要利用普通雙芯屏蔽電纜就能完成。因為是主從協(xié)議，PPI從站不可能主動的發(fā)出一些信息，僅在主站發(fā)出要求，才可以立即做出響應(yīng)。

2.令牌網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議—MPI網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的物理層是RS-485，最高的傳輸速率理論上達(dá)12Mb/s，計算機(jī)和編程器通過西門子PLC的MPI來完成有效地連接和工作運行。

3.點對點接口。這是一種自由的通訊聯(lián)絡(luò)形式，用戶本身能對通訊協(xié)議重新定義，其中，S7-300系列和S7-200系列的PLC完全能完成和通訊協(xié)議公開的設(shè)備之間的有效通訊。

4.傳感器-執(zhí)行器接口。該接口也可叫AS-i接口。它對現(xiàn)場的二進(jìn)制設(shè)備實現(xiàn)有效的連接，并處在自動控制層的最底層，僅僅能對極少的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。

5.工業(yè)以太網(wǎng)，這種通訊網(wǎng)絡(luò)再工業(yè)企業(yè)的應(yīng)用最多，是專門為其打造的，它的通訊協(xié)議是TCP/IP和ISO。工業(yè)以太網(wǎng)可以有1024之多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，最大的網(wǎng)絡(luò)范圍覆蓋到150公里。

6.Profibus網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場層通訊系統(tǒng)和車間監(jiān)控系統(tǒng)運用最佳，完全和IEC61158的國際標(biāo)準(zhǔn)相一致，其中，RS-485是物理層，12Mb/s是其最高的傳輸速率。能完成和127個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的交換。在技術(shù)成面，能實現(xiàn)10個中繼器串聯(lián)在實際的網(wǎng)絡(luò)里，這樣提高了通訊的實際距離。為滿足各種工程的需要，Profibus還設(shè)有Profibus-PA、Pro-fibus-FMS和Profibus-DP彼此兼容的三個部分。

西門子PLC網(wǎng)絡(luò)類型種類豐富，往往功能也不盡一樣，各有其實際的優(yōu)缺點，其一致的地方就是每個網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)均為實現(xiàn)不同層次的實際控制需要。我們可將控制網(wǎng)絡(luò)大致分成兩個大類，第一類是通訊網(wǎng)絡(luò)。它包括Profibus總線、以太網(wǎng)總線和AS-i接口；第二類是其專用的通訊網(wǎng)絡(luò)，它包括PPI、MPI和點對點之間的接口。用戶在選擇其控制網(wǎng)絡(luò)時，首先，要明確下網(wǎng)絡(luò)的具體類型。一般情況，第一類通訊網(wǎng)絡(luò)在傳輸?shù)乃俾?、傳輸距離和容量方面優(yōu)于第二類的通訊網(wǎng)絡(luò)，而且功能豐富，互操作性及其靈活性都非常優(yōu)越，其缺陷就是需要投資一些軟硬件設(shè)施，提高了成本。第二類通訊網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點是投資成本相對低了很多，但性能遜色于第一類通訊網(wǎng)絡(luò)，而且互操作性不高。

四、工程應(yīng)用中控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方案的選擇

在我們的工業(yè)和發(fā)展中西門子PLC起到了很大的作用和用途，一直在工業(yè)發(fā)展被廣泛的發(fā)展應(yīng)用。工業(yè)自動控制系統(tǒng)，是很多工業(yè)目前在生產(chǎn)中和工程建設(shè)方面應(yīng)用和推廣的網(wǎng)絡(luò)程序和系統(tǒng)程序，為了滿足工程中的設(shè)計要求和目標(biāo)，大多數(shù)運用西門子的PLC控制系統(tǒng)，在工程中的西門子PLC控制系統(tǒng)可以分為公用的西門子PLC和遠(yuǎn)程用的西門子PLC，公用的西門子PLC是用在控制和連接生產(chǎn)設(shè)備中的公用設(shè)備，而遠(yuǎn)程的西門子PLC是用于在生產(chǎn)過程便于控制和方便運用從而設(shè)計的。例如在煉鋼廠的工程控制和應(yīng)用中，西門子PLC就發(fā)揮著很大的作用，為了能夠滿足工業(yè)需求和企業(yè)更好的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，為了能夠達(dá)到每流設(shè)備可以單獨控制的要求和目標(biāo)，我們必須充分利用好西門子PLC，能夠讓網(wǎng)絡(luò)方案更好地實現(xiàn)生產(chǎn)要求和充分發(fā)揮設(shè)備功能，在網(wǎng)絡(luò)方案的選擇中提出了兩種方案可供選擇：

方案一：公用的西門子PLC作為主站，然后再利用遠(yuǎn)程用的西門子PLC結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，然后通過單個的通訊單元的建立，然后在系統(tǒng)的信息和網(wǎng)絡(luò)上的信息進(jìn)行有效傳遞和數(shù)據(jù)的連接，讓遠(yuǎn)程用的西門子PLC起到輔助的作用，為公用的西門子PLC進(jìn)行配合和連接系統(tǒng)信息與網(wǎng)絡(luò)信息中發(fā)揮出巨大作用。從而來實現(xiàn)和幫助系統(tǒng)信息和網(wǎng)絡(luò)信息的對接和傳遞。能夠有效的在對信息方面起到了監(jiān)督和檢查的目的，但是如果公用的西門子PLC在運行中出現(xiàn)了情況和損壞那么遠(yuǎn)程的西門子PLC就不能夠正常的運行和工作了。

方案二：是運用公用的西門子PLC和遠(yuǎn)程用的西門子PLC都成為網(wǎng)絡(luò)方案連接中的主體單位，各自都分別運用獨立的通訊處理器，然后進(jìn)行傳接和系統(tǒng)信息的網(wǎng)絡(luò)連接，然后將所有的通訊卡，還有一些上位機(jī)全部都連接在系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)中，然后利用FDC來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間各個站點之間的實時連接和通訊。

五、結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)與實際應(yīng)用的研究分析，對于其良好應(yīng)用效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的實踐中，應(yīng)該加強(qiáng)對其影響要素的重視程度，注重其在實際應(yīng)用中的整體性與科學(xué)性，以獲得最優(yōu)效果。

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1007-6344（2015）10-0064-01