西門(mén)子PLC控制系統(tǒng)與第三方設(shè)備之間的通訊方式

柏寧娟

主要介紹了西門(mén)子PLC在風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中與第三方設(shè)備的通訊方式，重點(diǎn)講述了西門(mén)子S7-400H冗余控制系統(tǒng)與高爐控制系統(tǒng)之間的通訊；與本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的Modbus通訊；與獨(dú)立的遠(yuǎn)程I/O站的Profibus總線(xiàn)通訊以及與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)S7-400和S7-300之間的通訊。

【關(guān)鍵詞】西門(mén)子PLC 通訊方式 Profibus總線(xiàn)通訊 Modbus通訊

工業(yè)通訊在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域一直發(fā)揮著重要的作用。工業(yè)以太網(wǎng)廣泛應(yīng)用于工廠的控制級(jí)通訊，以實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間，PLC與上位機(jī)之間的通訊。高爐鼓風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)與用戶(hù)高爐控制系統(tǒng)中采用最多的就是以太網(wǎng)通訊，走的是上位通訊。與本特利3500監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊是走下位Modbus通訊，與西門(mén)子電機(jī)的變頻啟動(dòng)裝置或者用戶(hù)遠(yuǎn)程I/O站的通訊走的都是下位Profibus DP總線(xiàn)通訊。下面就某項(xiàng)目中的通訊方式應(yīng)用來(lái)闡述。

1 以太網(wǎng)通訊方式

以西門(mén)子S7-400冗余系統(tǒng)為例，工程師站和操作員站通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)卡和交換機(jī)連接，交換機(jī)和CPU之間通過(guò)以太網(wǎng)連接，交換機(jī)的RJ45口或者光口都可以和用戶(hù)高爐系統(tǒng)或者其他設(shè)備都通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊。這樣就可以在風(fēng)機(jī)控制室內(nèi)讀取用戶(hù)高爐或者其他設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。西門(mén)子交換機(jī)的光口采用多模光纖傳輸距離5km，單模光纖傳輸距離為26km。這種以太網(wǎng)通訊方式在現(xiàn)場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用，如圖1所示。

2 通過(guò)Profibus DP總線(xiàn)通訊方式

S7-400H作為DP主站，可通過(guò)集成在S7-400 CPU上的PROFIBUS DP接口，可以連接ET200分布式I/O設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、S7-300、SIMATIC S7-400（通過(guò)CP443-5）這些都作為從站連接到PROFIBUS DP接口上，這是西門(mén)子S7-400H系統(tǒng)和遠(yuǎn)程的I/O站的通訊。

遠(yuǎn)程I/O站也是ET200M結(jié)構(gòu)，兩者之間通過(guò)OLM（光電轉(zhuǎn)換器）實(shí)現(xiàn)了PROFIBUS DP總線(xiàn)的電氣信號(hào)與光纖信號(hào)的轉(zhuǎn)換，常用于PROFIBUS DP多個(gè)站之間總線(xiàn)串聯(lián)，而且兩者相對(duì)距離較遠(yuǎn)采用光電轉(zhuǎn)換器。光纖傳輸距離：多模2km，單模20km。

（1）冗余PROFIBUS DP總線(xiàn)和單通道的PROFIBUS DP之間通訊，機(jī)組的控制系統(tǒng)采用的是S7-400冗余系統(tǒng)，用戶(hù)高爐側(cè)的某些設(shè)備采用的S7-300不冗余系統(tǒng)，或者是機(jī)組控制系統(tǒng)要和高壓側(cè)的西門(mén)子電機(jī)變頻裝置之間的通訊，這兩個(gè)系統(tǒng)之間要求進(jìn)行PROFIBUS DP總線(xiàn)通訊，在機(jī)組控制系統(tǒng)I/O機(jī)架上增加一套Y-Link連接器，Y-Link包括：2個(gè)IM157接口模塊，1個(gè)Y耦合器，1個(gè)總線(xiàn)模板BM IM157，1個(gè)總線(xiàn)模板BM Y耦合器。Y-Link是一種總線(xiàn)耦合器，用于在冗余Profibus-DP系統(tǒng)和單通道Profibus-DP系統(tǒng)之間的過(guò)渡。比我們通常采用MODBUS下位通訊方式速度相對(duì)提高很多。目前有些機(jī)組和變頻啟動(dòng)裝置之間或者和本特利3500系統(tǒng)直接采用MODBUS通訊方式，但是MODBUS通訊協(xié)議是一種主從方式的通訊協(xié)議，即只能實(shí)現(xiàn)單向通訊，

（2）西門(mén)子冗余的PROFIBUS DP總線(xiàn)與遠(yuǎn)程的西門(mén)子冗余系統(tǒng)的PROFIBUS DP總線(xiàn)之間的通訊，在原有的兩套西門(mén)子控制系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)上各增加一套Y-Link連接器、DP/DP coupler以及用于安裝Y-Link和DP/DP coupler的導(dǎo)軌；DP/DP coupler是兩個(gè)Y-Link之間的連接設(shè)備，一邊連接機(jī)組側(cè)，一邊連接高爐側(cè)。

在大型機(jī)組控制系統(tǒng)（西門(mén)子PLC）與高爐控制系統(tǒng)之間進(jìn)行通訊，以往咱們最常用的是走工業(yè)以太網(wǎng)通訊，用PLC系統(tǒng)配置的以太網(wǎng)交換機(jī)預(yù)留口與高爐通訊，這種通訊方式通常來(lái)自外部（上位）的以太網(wǎng)通訊和控制系統(tǒng)本身的下位控制站上來(lái)的以太網(wǎng)通訊是兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在上位組態(tài)時(shí)不能形成一個(gè)有機(jī)的整體。采用Profibus-DP下位通訊方式后，兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的通訊會(huì)穩(wěn)定、可靠、迅速；而且可以隔離兩個(gè)控制系統(tǒng)，沒(méi)有特殊的程序要求，兩個(gè)系統(tǒng)之間的通訊還是雙向的。

3 結(jié)束語(yǔ)

西門(mén)子S7-400有多種通訊方式：組合式多點(diǎn)MPI和DP主接口，集成在所有CPU內(nèi)，S7-200和S7-300系統(tǒng)以及其他的S7-400系統(tǒng)。附加的PROFIBUS DP接口集成在某些CPU內(nèi)，適用于經(jīng)濟(jì)型ET-200分布式I/O系統(tǒng)。還可連接到PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)的通訊模塊。由于Profibus總線(xiàn)目前是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的兩個(gè)總線(xiàn)之一，Profibus總線(xiàn)通訊是一種雙向通訊方式，顯然采用Profibus總線(xiàn)通訊具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

西安陜鼓工程技術(shù)有限公司 陜西省西安市 710075