PLC控制網(wǎng)絡的配置策略與應用研究

李益玲

（江蘇省鹽城技師學院，江蘇鹽城，224000）

PLC控制網(wǎng)絡的配置策略與應用研究

李益玲

（江蘇省鹽城技師學院，江蘇鹽城，224000）

PLC一般指可編程邏輯控制器，一般應用與工業(yè)環(huán)境中設計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，本文通過西門子plc控制網(wǎng)絡產(chǎn)品的實例，總結(jié)出些許plc控制網(wǎng)絡的配置策略與應用的方案，并且詳細的敘述了具體哪些產(chǎn)品適合哪些應用的方案，分析每種方案的優(yōu)缺點，根據(jù)各方案的優(yōu)缺點為相應的產(chǎn)品設計提供參考，為國內(nèi)的plc控制網(wǎng)絡的發(fā)展貢獻自己的力量。

plc控制網(wǎng)絡；邏輯控制器；自動化；通訊協(xié)議

0 引言

可編程邏輯控制器其結(jié)構(gòu)包括電源、中央處理單元也就是人們常說的CPU、存儲器、輸入單元和輸出單元。Plc外部設備通常是編程器、打印機、盒式磁帶錄音機、計算機等，用以達到編程、實現(xiàn)監(jiān)控還有網(wǎng)絡通信?？刂凭W(wǎng)絡的配置與應用就需要計算機輔助我們進行產(chǎn)品的設計，我們研究plc控制網(wǎng)絡的配置策略與應用其實需要先進行plc通信網(wǎng)絡的性能的研究，但本文就不對相關知識一一累述了。我們追求的plc控制網(wǎng)絡是基于通信網(wǎng)絡和控制系統(tǒng)的同時應用來達到我們使用plc控制網(wǎng)絡的目的，上文交代plc控制網(wǎng)絡的使用是專門應用于工業(yè)控制領域的一種手段，與我們民用的局域網(wǎng)絡不同，應用于工業(yè)就對控制器的抗干擾能力、穩(wěn)定性、錯誤率和故障率有了極高的要求，不僅對于控制器的硬件質(zhì)量的要求，還要在性能上做到卓越，緣由于我們使用plc控制網(wǎng)絡時需要對網(wǎng)絡的數(shù)字運算、模擬量處理，人機接口的處理必須在性能上完成這些要求，因plc極高的質(zhì)量和卓越的性能，已經(jīng)在控制網(wǎng)絡系統(tǒng)節(jié)點計算機上成為不做第二人選的選擇。由于plc控制網(wǎng)絡系統(tǒng)在工業(yè)控制領域取得的成就。世界各種plc廠商也競爭不斷，而本文主要通過西門子plc控制網(wǎng)絡進行研究，西門子plc在性能和質(zhì)量方面首屈一指，在plc產(chǎn)品領域更是精益求精，能滿足我們對PLC控制網(wǎng)絡的配置策略與應用研究的要求。

1 西門子plc控制網(wǎng)絡的類型

控制網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，是建立在計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等各種技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的，目前控制網(wǎng)絡的實現(xiàn)形式是將網(wǎng)絡系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)進行融合，從而構(gòu)建起一個新技術(shù)發(fā)展領域，它符合目前國際上所呈現(xiàn)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、分散化以及節(jié)點智能化的發(fā)展潮流。盡管如此，控制網(wǎng)絡仍然具有自身不可比擬的優(yōu)勢，這是時代所賦予該項技術(shù)發(fā)展的使命，比如與普通局域網(wǎng)相比而言，控制網(wǎng)絡更加注重對于信道利用率的改善及提高，更加注重網(wǎng)絡的安全可靠、實時實用以及安全廣泛性能方面能力開發(fā)及普及應用。[1]可編程序控制器，英文簡稱為PLC，該項技術(shù)應用于工業(yè)控制領域，主要由于其所具有的抗干擾能力強、穩(wěn)定可靠性高以及故障率低的優(yōu)勢，除此之外，該項技術(shù)還在諸如模擬量處理、數(shù)字運算、網(wǎng)絡通訊以及人機接口等方面性能卓越。而西門子的PLC由于其CPU在運算處理速度、程序運行執(zhí)行效率、實現(xiàn)故障安全容錯以及冗余、面向生產(chǎn)工藝以及運動的控制功能集成等技術(shù)問題的解決具有不可比擬的性能優(yōu)勢,除此之外，其在聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)實現(xiàn)所需要的硬件以及配套軟件技術(shù)的研究開發(fā)方面以及控制領域公認的“自動化孤島”解決上已經(jīng)取得業(yè)界公認的成就。

本文研究的西門子plc控制網(wǎng)絡概括有以下幾種類型：

（1）類型一 ：PPI網(wǎng)絡（piont topoint interface）

PPI是西門子專為S7 -200PLC 開發(fā)的一種通訊協(xié)議, 波特率為9.6kbs,19.2kbs,187.5kbs,并且使用普通的網(wǎng)線就可以聯(lián)網(wǎng)，接口集成于S7-200CPU上，西門子為其量身定做的的這款產(chǎn)品在通訊時，更是方便，僅需要NETR和NETW兩種語句就能夠達到數(shù)據(jù)傳遞的目的，且并不需要其他的通訊模板。

（2）類型二 ：MPI網(wǎng)絡（Multi-piont interface）

MPI網(wǎng)絡就是令牌網(wǎng)絡通訊協(xié)議，通訊速率為187.5kbps，MPI物理層是RS-485，理論使用cp318-2最大傳輸速率可達12Mbs。西門子plc應用mpi接口能做到同事連接運行step7的編程器、計算機、人機界面（HMI）及其他SIMATICS7、M7和C7，其同時連接的通訊對象數(shù)量與CPU型號有關。僅僅利用MPI接口就能達到S7-200300400CPU之間的通訊目的。使用MPI網(wǎng)絡是經(jīng)濟又高效。

（3）類型三：工業(yè)以太網(wǎng)（industrial et hernet）

大多數(shù)在工業(yè)企業(yè)的通訊網(wǎng)絡應用方面受到青睞，是專門為工業(yè)企業(yè)的通訊網(wǎng)絡打造的，其通訊協(xié)議是TCOIP和IOS。工業(yè)以太網(wǎng)可以有1024之多的網(wǎng)絡節(jié)點，最大的網(wǎng)絡范圍覆蓋到150公里。

（4）類型四：AS-i接口

AS-i接口也稱為傳感器-執(zhí)行接口。它可以對二進制設備實現(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)進行傳輸。

在實際應用時我們的控制網(wǎng)絡的應用概括地說就是兩條線，一條以profibus總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡以及as-i接口組成的第一條線；另一條以PPI、MPI和點對點接口為控制網(wǎng)絡的另一條線，是專用的通訊網(wǎng)絡控制。在選擇將要使用的控制網(wǎng)絡時，要了解自身需要網(wǎng)絡的具體類型，對于通訊網(wǎng)絡的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量方面有要求的應該著重選擇我們整理出來的第一條線，其中包括profibus總線和工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡以及as-i接口，這三種選擇在通訊網(wǎng)絡的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量三個方面更加優(yōu)秀，而且功能豐富，但是有利也有弊，這三個選擇需要使用者添加一些軟硬件設備，成本略高。而第二條線中的三個選擇包括的PPI、MPI和點對點接口中，其資金投入相對于第一條線成本略低，但性能較之遜色不少，而且操作性不高。

2 工程項目實例

2.1 使用PLC控制網(wǎng)絡的MPI的工程項目

某小型自來水廠在進行西門子PLC及其所附帶的上位機監(jiān)控系統(tǒng)所應該采用的網(wǎng)絡方案確定時，需要將自身水廠的組成部分，即水源區(qū)以及水廠區(qū)進行綜合全面的考慮，確保在監(jiān)控網(wǎng)絡控制系統(tǒng)在實際使用時能夠?qū)刹糠炙催M行有效的監(jiān)控，由于兩部分水源之間相距800m以內(nèi)，且水廠區(qū)內(nèi)有3臺加壓泵主要用于給用戶供水，水源區(qū)也有3臺深井泵用于蓄水，因此所對應的控制網(wǎng)絡系統(tǒng)具有站點數(shù)少、通訊數(shù)據(jù)量小以及通訊距離短的特點，針對這個問題，可以選定MPI方式進行控制網(wǎng)絡系統(tǒng)的構(gòu)建，借助RS485中繼器進行通訊方式的擴展，將其擴展為1000m，即可滿足該廠遠程監(jiān)控的需求。

2.2 使用PLC控制網(wǎng)絡的Profibus的工程項目

某煉鋼廠的小方坯連鑄生產(chǎn)線需要配設電控系統(tǒng)，其中涉及到的控制對象有推鋼機、翻鋼機、輥道、切割機、冷卻床、引錠桿及拉矮液壓站等，經(jīng)過分析得知，該廠所配置的系統(tǒng)需要的總模擬I/O控制點為86AI/28AO，總數(shù)字I/O控制點為1220DI/828DO，總體而言具有控制點多、信息傳輸量大以及設備分散、關系復雜的特點，在對各項數(shù)據(jù)進行綜合考慮之后，確定采用符合國際標準的Profibus的PLC控制網(wǎng)絡。

3 結(jié)束語

本文對西門子plc控制網(wǎng)絡的配置策略與應用產(chǎn)品實例按照各自的設計要求，選擇和使用了合適的設計方案，滿足設計要求的前提下盡量降低了產(chǎn)品的資金預算。通過幾種工程應用實例的分析，在使用西門子plc控制網(wǎng)絡是，可以有所參考，在實際工程項目中物盡其用，完成不同的產(chǎn)品任務。西門子plc控制網(wǎng)絡的組成多種多樣，各項功能的產(chǎn)品種類豐富，能夠滿足絕大多數(shù)使用者的使用要求，西門子公司傳承了德國人追求極致，對工作執(zhí)著，對事物、對產(chǎn)品精益求精精雕細琢的匠人精神，希望國產(chǎn)的plc產(chǎn)品能超越西門子plc，國產(chǎn)企業(yè)和品牌應多多借鑒其優(yōu)點，取長補短，可以先模仿再超越，發(fā)揮我們中國人的“山寨”精神，先模仿再超越，不丟人。為我國民族工業(yè)復興，民族品牌崛起，大國夢、中國夢，做出貢獻。

[1] 王豐,劉曉悅.基于西門子P LC 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡選擇策略與實踐[J].電氣自動化, 2006,28(3):38-39.

[2]劉鍇,周海.深入淺出西門子S 7 -300PLC[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007.

[3]董春橋,張亞男,桑杭武.自控網(wǎng)絡綜合分析與研究[J].電氣自動化,2007,29(4):3 -5.

Research on configuration strategy and application of PLC control network

Li Yiling
(Yancheng Technician College of Jiangsu province ,Yancheng Jiangsu,224000)

PlC generally refers to a programmable logic controller, digital operation electronic system design and application in industrial environment, this example control network through SIEMENS PLC products,summed up the configuration strategy and application of a PLC control network scheme, and a detailed description of what specific products suitable for those applications, analysis of advantages according to the disadvantages of each scheme, the advantages and disadvantages of each method provides a reference for the design of the corresponding products, contribute to the development of domestic PLC control network.

PLC control network; logic controller; automation; communication protocol