西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用

袁劍

摘要：近年來，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)我國科技水平的提升。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技技術(shù)的快速發(fā)展，控制網(wǎng)絡(luò)功能始終處于不斷優(yōu)化及完善過程中，而西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)就是諸多控制網(wǎng)絡(luò)的一種，對(duì)各類設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行數(shù)值進(jìn)行全程監(jiān)管，從根本上保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。本文就西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：西門子PLC;控制網(wǎng)絡(luò);配置策略

1西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的理論研究

1.1西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)種類

第一，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)。用戶通過自定義設(shè)置通訊協(xié)議，是西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍涵蓋具有相同協(xié)議的全部公開設(shè)施，如打印機(jī)、掃描機(jī)、變頻控制裝置等;第二，PPI西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)。滿足普通雙芯屏蔽雙絞電纜聯(lián)網(wǎng)要求。PPI西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)，屬于一種從屬協(xié)議，不會(huì)主動(dòng)向主站發(fā)送信息，而是等待主站要求，結(jié)合主站地址信息做出相應(yīng)的反應(yīng);第三，MPI西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)。屬于西門子內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的一種指令網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，確保西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)能夠利用MPI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議同時(shí)連接計(jì)算機(jī)、人機(jī)操作界面，實(shí)際運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)效益更加顯著;第四，工業(yè)以太網(wǎng)西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)。遵照國家及有關(guān)部門對(duì)工業(yè)生產(chǎn)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提出的要求，可采用工業(yè)以太網(wǎng)西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)控制范圍，從根本上提升實(shí)際生產(chǎn)期間的管控有效性。

1.2西門子PLC網(wǎng)絡(luò)通訊接口連接模式

當(dāng)前，對(duì)西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的幾種通訊接口連接方式有：其一，PG/PC通訊卡。通常應(yīng)用于同種類型的網(wǎng)絡(luò)連接形式中，由于這種通訊卡形式多樣，因此在具體應(yīng)用中也應(yīng)該合理劃分功能屬性，確保其真正發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值。其二，PLC特定模塊，屬于智能化模塊的一種，主要是將PLC與專用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效連接，作用在于降低自動(dòng)化控制體系對(duì)CPU造成的惡劣影響，進(jìn)而提升PLC系統(tǒng)的整體性能。其三，集成編程接口。這種接口被廣泛地應(yīng)用于MPI與PPI控制網(wǎng)絡(luò)通訊接口中。其四，集成通訊接口。作為控制網(wǎng)絡(luò)中的組成部分，發(fā)揮著連接的作用。

2西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)配置要點(diǎn)

2.1通訊能力

西門子控制網(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。

2.2通訊接口

在西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)中，主要包括兩種通訊接口的方式，分別是模塊處理器和PG/PC通信卡。在系統(tǒng)中，模塊處理器通過和PLC的一側(cè)連接來進(jìn)行工作。這種接口方式的特點(diǎn)在于其具有智能性，能夠使PLC自動(dòng)接入到相匹配的網(wǎng)絡(luò)之中。通過這樣的方式能夠使PLC的功能得到充分發(fā)揮。同時(shí)，模塊處理器還具有一些功能上的特性，這就使得其能夠通過自身來解決一些問題，而不是過分地依賴于CPU，間接地減輕了CPU的工作壓力。目前，模塊處理器有多種不同類型，在功能特性上也存在一定差異，各具特點(diǎn)。西門子S7-200系列模塊處理器特點(diǎn)為，它有PPI（PPI）和MPI（MPI）兩個(gè)專門負(fù)責(zé)通信聯(lián)絡(luò)信號(hào)的接口。PG/PC通信卡能夠使PG/PC設(shè)備和與之相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，一般在PLC主機(jī)上都設(shè)有專門進(jìn)行PG/PC通信卡連接的接口。PG/PC接口能夠協(xié)助一些未設(shè)微處理器的設(shè)備來進(jìn)行相應(yīng)的連接工作，從而使設(shè)備的功能得到充分發(fā)揮。

3西門子 PLC 控制網(wǎng)絡(luò)配置的具體應(yīng)用

鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中涉及到很多對(duì)象，其中包含許多需要進(jìn)行控制的對(duì)象，如拉矯機(jī)、工作輥和索尼磁尺等在軋鋼生產(chǎn)過程中應(yīng)用的重要設(shè)備。由于生產(chǎn)過程中需要控制的設(shè)備種類較多，在功能上差別較大，因此鋼鐵企業(yè)在進(jìn)行控制時(shí)面臨的難度較大，加之需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常大，因此在選擇西門子 PLC 控制網(wǎng)絡(luò)的類型時(shí)，最好能和國家標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。綜合上述條件，選擇 Profibus 網(wǎng)絡(luò)是較為適合的，其能夠在鋼鐵生產(chǎn)過程中起到較好的控制效果，保證鋼鐵生產(chǎn)的正常進(jìn)行。在完成網(wǎng)絡(luò)類型的選擇之后，企業(yè)需要對(duì)自身的狀況進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)設(shè)備在生產(chǎn)車間中的實(shí)際位置進(jìn)行控制系統(tǒng)的劃分，確定出多個(gè)PLC控制站，保證數(shù)據(jù)通訊能夠正常運(yùn)行，不同點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信都能夠利用連鎖控制技術(shù)來完成，從而實(shí)現(xiàn)正常的生產(chǎn)。除了上述工作外，還需要進(jìn)行Profuse-DP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式的選擇。Profuse-DP網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場鏈路層中包含了令牌總線方式和混合方式兩種方式，前者能夠通過令牌將數(shù)據(jù)信息傳送到總站上，然后總站在收到信息之后能夠向主站獲取信息或者進(jìn)行信息的發(fā)送，而從站卻不具備索取信息的功能，其只能被動(dòng)的反應(yīng)或者向總站進(jìn)行信息的發(fā)送，這就導(dǎo)致了信息的傳輸工作難以保證其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。為了解決這一問題，需要對(duì)控制站進(jìn)行重新的設(shè)置，將所有的控制站都設(shè)置成主戰(zhàn)，從而實(shí)現(xiàn)信息在控制系統(tǒng)內(nèi)部的自由交換，保證信息傳送的準(zhǔn)確性和高效性。在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中工藝流程較長，每個(gè)主站所控制的設(shè)備距離其自身都有較長的距離，并且還具有分散性的問題，為了有效的節(jié)約成本，減少昂貴的信號(hào)線的使用并保證系統(tǒng)的可靠性，在主站的選擇時(shí)選用S7-400，s7-300系列PLC，這一類型的主站集成的Profibus -DP 能夠作為主站，而且形成下一級(jí)的Profibus -DP子網(wǎng)，此在遠(yuǎn)程I/O從站的選用上可以使用ET200M。按照上述方式完成Profibus-DP控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建。通過從整體角度對(duì)西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)：整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)從本質(zhì)上是由兩級(jí)子網(wǎng)結(jié)構(gòu)組成的，其中處于底層的子網(wǎng)作用是進(jìn)行通訊服務(wù)，保證主站和遠(yuǎn)程從站之間的通訊服務(wù)，從而使信息能夠合理地進(jìn)行傳遞。而位于頂層的頂層Profibus-DP子網(wǎng)的主要功能是為上位機(jī)和PLC主站提供相應(yīng)的通訊服務(wù)。此外，在不同的主站和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸量非常大，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性以及運(yùn)行的合理性，最好應(yīng)用多協(xié)議混合模式來對(duì)運(yùn)行進(jìn)行操作。

結(jié)語

總而言之，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)具有系統(tǒng)復(fù)雜，配置專業(yè)性強(qiáng)等特征，為切實(shí)發(fā)揮出PLC控制網(wǎng)絡(luò)積極作用，應(yīng)細(xì)致分析不同領(lǐng)域的監(jiān)控任務(wù)特征以及要求，評(píng)估西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行期間的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，確保所制定出的西門子PLC控制方案能夠從根本上保障生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)效率，獲得最佳網(wǎng)絡(luò)控制效果。不僅如此，在應(yīng)用西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)期間，相關(guān)工作人員還需依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模與運(yùn)行要求，選擇適宜的控制網(wǎng)絡(luò)，從根本上控制系統(tǒng)運(yùn)行成本。注重對(duì)影響系統(tǒng)運(yùn)行效率的各類不穩(wěn)定因素進(jìn)行細(xì)致分析，制定出更加專項(xiàng)有效地控制網(wǎng)絡(luò)方案，充分發(fā)揮出西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)擁有的運(yùn)行價(jià)值。

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