西門子PLC與HMI的以太網(wǎng)通訊的應(yīng)用

丁強(qiáng)

宣鋼檢修公司 河北張家口 075100

西門子PLC與HMI實(shí)現(xiàn)通信的方法比較多，在工作中比較常用的有以下三種方式，分別為：以太網(wǎng)通訊方式，MPI通信方式以及PROFIBUS-DP通訊方式。這三種方式中應(yīng)用比較廣泛的主要為以太網(wǎng)通訊方式，此方式與西門子PLC之間的通訊有著低成本、高速度以及安裝簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，以實(shí)際工作中應(yīng)用的場(chǎng)景范圍比較大。以太網(wǎng)通訊方式能夠滿足參數(shù)刷新率比較高的工作場(chǎng)景，比較適合使用在產(chǎn)品測(cè)試以及相關(guān)控制階段。通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)西門子PLC與HMI的通信對(duì)二者的應(yīng)用有著重要的意義。

1 西門子PLC的基本概述

PLC是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中一種數(shù)字運(yùn)算操作電子裝置。西門子PLC是由德國(guó)西門子公司生產(chǎn)制造的可編程控制器。西門子PLC有著能夠進(jìn)行程序修改設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器功能。此功能能夠完成設(shè)備內(nèi)部的存儲(chǔ)以及邏輯運(yùn)算。滿足設(shè)備中的各類指令要求，以數(shù)字化與模擬化的形式對(duì)生產(chǎn)工作中的各類設(shè)備進(jìn)行有效的控制管理。此類型的控制器在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及工業(yè)化建設(shè)中有著重要的作用，相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)的到了廣泛的應(yīng)用。目前西門子PLC系列設(shè)備主要有S7-200、S7-300、S7-400以及S7-1200這幾種常用的型號(hào)。西門子PLC系列產(chǎn)品有著運(yùn)行速度快、設(shè)備體積小以及通訊性能穩(wěn)定的主要優(yōu)勢(shì)。在西門子PLC的應(yīng)用過(guò)程中，主要工作為對(duì)數(shù)據(jù)的輸入，設(shè)備程序算法操作執(zhí)行以及最終的結(jié)果輸出幾個(gè)階段[1]。

2 西門子PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信技術(shù)方法

2.1 應(yīng)用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控操作

在組態(tài)軟件中比較常用的技術(shù)為PROFIBUS，此項(xiàng)技術(shù)主要被應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)車間中的監(jiān)控設(shè)備中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的有效控制與監(jiān)控。PROFIBUS技術(shù)能夠完成設(shè)備層到車間層中各項(xiàng)數(shù)據(jù)的分散性控制，保證現(xiàn)場(chǎng)的通訊網(wǎng)絡(luò)正常，這種技術(shù)的應(yīng)用有效的實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化與智能化的要求。在組態(tài)軟件中應(yīng)用的PROFIBUS技術(shù)有利于分布式I/O的告訴通訊。PROFIBUS技術(shù)設(shè)備主要由輸入與輸出設(shè)備模塊，系統(tǒng)電機(jī)控制器以及PLC共同組成。此類型的網(wǎng)絡(luò)模式由一個(gè)系統(tǒng)主站以及多個(gè)從站組成，主站對(duì)從站的有關(guān)型號(hào)以及相關(guān)類型進(jìn)行確定，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的相互匹配。

2.2 應(yīng)用第三方軟件編制的監(jiān)控

軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控為了實(shí)現(xiàn)PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的高效通信，會(huì)根據(jù)比較高效的編程軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。目前市面上比較常用的第三方軟件有VB、VC軟件。應(yīng)用第三方軟件可以良好的控制軟件的靈活性，應(yīng)用效率高，系統(tǒng)建設(shè)成本比較低，并且簡(jiǎn)建成系統(tǒng)的兼容性比較強(qiáng)。通過(guò)第三方軟件編制監(jiān)控軟件的過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際的需要對(duì)編制對(duì)象的性質(zhì)以及適用方向進(jìn)行確定，實(shí)現(xiàn)對(duì)特征對(duì)象的有效衡量。設(shè)計(jì)編制中需要模擬一個(gè)命令開(kāi)展程序的編輯操作。在第三方軟件編制中可以完成程序編輯以及相關(guān)的輸出工作，在編輯過(guò)程中要深刻認(rèn)識(shí)到工作量情況以及工作難度的影響，提高編制工作的可靠性能，根據(jù)需要對(duì)第三方軟件的軟件協(xié)議進(jìn)行購(gòu)買。此方法比較適用于經(jīng)濟(jì)水平有限，而技術(shù)工作人員水平比較高的情況下。

3 西門子PLC與HMI通訊的應(yīng)用

3.1 關(guān)于PLC控制系統(tǒng)軟件的編程設(shè)計(jì)

目前西門子公司設(shè)計(jì)制造了許多S7系列型號(hào)的應(yīng)用軟件，通過(guò)這些軟件能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的編程與組態(tài)控制，在控制系統(tǒng)的應(yīng)用中需根據(jù)嚴(yán)格的要求進(jìn)行開(kāi)展。以下對(duì)整個(gè)使用步驟進(jìn)行說(shuō)明：第一，獲取軟件的授權(quán)并在計(jì)算機(jī)上對(duì)軟件進(jìn)行安裝應(yīng)用。在安裝完成后需要及時(shí)授予硬盤相關(guān)的權(quán)限，保證軟件的正常使用。第二，在使用軟件進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要提前制定控制解決方案，并將程序進(jìn)行細(xì)化分類，完成小任務(wù)工作，做好相關(guān)的組態(tài)報(bào)表。第三，在安裝完成后，在啟動(dòng)軟件進(jìn)行操作，設(shè)置一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，做好命名工作，將數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，保證數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的應(yīng)用。在完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作后需要及時(shí)的設(shè)置一個(gè)組態(tài)站，保證組態(tài)站能夠與控制器的型號(hào)相對(duì)應(yīng)，防止問(wèn)題出現(xiàn)影響組態(tài)站的使用，根據(jù)組態(tài)站需要進(jìn)行硬件安裝，確定控制設(shè)備中控制目標(biāo)的開(kāi)關(guān)點(diǎn)數(shù)量以及模擬點(diǎn)數(shù)量，做好模塊的選擇工作。

3.2 數(shù)據(jù)收發(fā)

在西門子PLC與HMI的通訊中主要通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)工作要求。通信模塊的軟件設(shè)計(jì)工作需要將物理芯片進(jìn)行初始化，并且需要使用以太網(wǎng)的處理函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)接收與處理中斷的初始化。整個(gè)初始化內(nèi)容主要包含數(shù)據(jù)包格式的前導(dǎo)碼、MAC數(shù)據(jù)幀、起始設(shè)定符、目的MAC地址，以及類型長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)大小等。在物理層中的PHY芯片終端也就是PHY_dv端能夠有效的完成數(shù)據(jù)的接收工作。在運(yùn)行中，需要先完成對(duì)PHY_dv端的配置工作，在此項(xiàng)工作完成后開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行有效接收，在接收完畢后，系統(tǒng)中的MAC將通過(guò)自身的目的地址與接收到的數(shù)據(jù)幀地址進(jìn)行比較分析，如果二者能夠完成匹配則數(shù)據(jù)信息真實(shí)有效，如果此項(xiàng)工作存在差異，需要將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)處理，并進(jìn)行重新接收，直至二者能夠完全匹配[2]。在完成此環(huán)節(jié)工作后，需要對(duì)接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行計(jì)算處理，計(jì)算過(guò)程中會(huì)使用到CRC算法，并且會(huì)根據(jù)算法節(jié)后與FCS序列進(jìn)行比較分析，比較分結(jié)果的準(zhǔn)確與否也直接決定了是否需要在此重新接收，直至數(shù)據(jù)完成[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，西門子PLC裝置在當(dāng)前社會(huì)中發(fā)揮著重要的作用，在應(yīng)用中需要使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，完成對(duì)操作的合理控制，在西門子PLC與HMI的以太網(wǎng)通訊中需要對(duì)使用的技術(shù)方法進(jìn)行分析研究，對(duì)應(yīng)用的內(nèi)容進(jìn)行論證，不斷提高PLC裝置的工作效用，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)步。