西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用

肖云峰

摘要：現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)飛速進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于控制系統(tǒng)有了更多的要求，這就使得控制系統(tǒng)瞄準(zhǔn)市場(chǎng)要求，進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展。在這一過(guò)程當(dāng)中，西門子PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。于是工業(yè)生產(chǎn)各行各業(yè)都在積極運(yùn)用西門子PLC控制系統(tǒng)為生產(chǎn)提供更好的支持，這就需要企業(yè)工作人員對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行充分的了解，掌握這一系統(tǒng)的特點(diǎn)，更好地開展生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)。

關(guān)鍵詞：西門子PLC;控制網(wǎng)絡(luò);配置策略;應(yīng)用

一、西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置要求

1.1 通訊能力

在西門子PLC網(wǎng)絡(luò)控制當(dāng)中，必須要具備以下的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，S5兼容通訊，S7基本通訊、標(biāo)準(zhǔn)通訊以及OP通訊。S5兼容通訊可以接收和發(fā)送口能夠優(yōu)化STMATICS5和S7系列間的通訊。S7基本通訊能夠?yàn)镻LC網(wǎng)路控制提供的功能簡(jiǎn)單而又強(qiáng)大的通訊任。S7基本通訊的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)MPI網(wǎng);同時(shí)，還具備可供用戶編程調(diào)用的SFC。OP通訊主要是利用PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)現(xiàn)編程、人機(jī)交互操作的服務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)通訊則能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)制造商與不同自動(dòng)化系統(tǒng)之間的通訊。在實(shí)際的工程應(yīng)用過(guò)程中，要積極依據(jù)西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)中的具體情況，選用合適的通訊功能。

1.2 通訊接口

當(dāng)前，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的接口方式主要包括PG/PC通訊卡、模塊處理器、PLC專用通訊模塊以及PLC主機(jī)編程接。PG/PC通訊卡主要運(yùn)用于控制網(wǎng)絡(luò)PG/PC側(cè)的連接，將PG/PC設(shè)備連接到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，然而由于其種類特別多，在選擇和使用過(guò)程中，要仔細(xì)做區(qū)分各個(gè)功能的差別。譬如，CP5511設(shè)備并沒(méi)有配備微處理器，這時(shí)就可以把計(jì)算機(jī)連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上，能夠有效保證后期工作的銜接。而模塊處理器主要是連接在PLC一側(cè)，模塊處理器的智能性特別高，可以自動(dòng)地把PLC連接到適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)中，而且對(duì)系統(tǒng)CPU的應(yīng)用也非常小，減輕CPU的負(fù)擔(dān)。模塊處理器的種類功能也有很大的區(qū)別，在選擇和使用的過(guò)程中，也需要仔細(xì)做好區(qū)別。西門子S7系列中的主機(jī)自身的編程接口在控制網(wǎng)絡(luò)中可以兼做通訊接口。例如S7-200系列在PLC主機(jī)上不僅可以擁有編程接口，而且還能提供專用的MPI和PPI控制網(wǎng)絡(luò)的通訊接口。

1.3 西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的類型

西門子PLC網(wǎng)絡(luò)控制類型主要有以下幾種。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口是一種自由通訊的連接方式，用戶能夠根據(jù)自己的希求對(duì)通訊協(xié)議進(jìn)行重新定義。能夠使S7-200系列和S7-300系列PLC完成與通訊協(xié)議公開的設(shè)備之間的通訊。（2）PPI網(wǎng)絡(luò)。PPI網(wǎng)絡(luò)是專門對(duì)S7-200設(shè)計(jì)的一種通訊協(xié)議，只需要利用一般的雙芯屏蔽電纜就可以完成聯(lián)網(wǎng)。正是由于PPI網(wǎng)絡(luò)是一種主-從協(xié)議，PPI網(wǎng)絡(luò)從站不能主動(dòng)發(fā)送相關(guān)的信息，職能在PPI網(wǎng)站主站發(fā)出相關(guān)的要求后，才能夠做出相應(yīng)的響應(yīng)。（3）MPI網(wǎng)絡(luò)。MPI協(xié)議是西門子內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的一種令牌網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，MPI網(wǎng)絡(luò)的物理層是RS-485，傳送速率最高可以達(dá)到12Mb/s，西門子PLC可以利用MPI實(shí)現(xiàn)STEP7的編程器和計(jì)算機(jī)的連接運(yùn)行。

1.4Profibus網(wǎng)絡(luò)族。Profibus主要是用于生產(chǎn)車間監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)層的通訊。與MPI網(wǎng)絡(luò)一樣，Profibus的物理層也是RS-485，最大傳送速率為12Mb/s，能夠同時(shí)與127個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，允許其他廠商開發(fā)各自符合Profibus協(xié)議的產(chǎn)品連接到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊。（5）工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)主要是為工業(yè)應(yīng)用專門進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種通訊網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)TCO/IP協(xié)議和ISO，利用同軸電纜、光纜以及工業(yè)雙絞線，能夠有效實(shí)現(xiàn)通訊功能。（6）AS-i接口。AS-i接口也可以稱之為傳感器-執(zhí)行器接口，主要位于自動(dòng)控制最底層的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的二進(jìn)制設(shè)備能夠有效進(jìn)行連接。

二、西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用

某鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的控制對(duì)象主要有切割機(jī)、冷卻床等機(jī)械設(shè)備?？偺岚窱/O控制點(diǎn)為1330DI/737DO，整個(gè)結(jié)構(gòu)的控制點(diǎn)和傳輸信息量也非常復(fù)雜。因此，在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，選用了西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)。

在選定西門子控制網(wǎng)絡(luò)之后，依據(jù)設(shè)備的實(shí)際位置，把整個(gè)控制系統(tǒng)分解為5個(gè)西門子PLC控制站。各個(gè)站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸借助連鎖控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)后續(xù)工作的開展。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路層主要有主-從混合線路和令牌總線這兩種形態(tài)，在主站之間進(jìn)行口令的傳遞，而在這個(gè)傳遞的過(guò)程中，主站與從站能夠在任何時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的交流。從站并不能發(fā)送口令，但是，在主站發(fā)送相關(guān)信息的時(shí)候，可以進(jìn)行接受和回復(fù)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不能自由地傳輸數(shù)據(jù)。西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以把所有的監(jiān)控站點(diǎn)都設(shè)置成為主站，這就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)站點(diǎn)之間的相互交流，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。但是，在將各個(gè)控制站點(diǎn)設(shè)置為主站時(shí)，需要整個(gè)工藝流程漫長(zhǎng)，各個(gè)主站與其相關(guān)的設(shè)備較為分散，影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。這就需要各個(gè)站點(diǎn)選取合理的設(shè)備，可以選用CUP315-2DP作為主站，并且形成子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，然后選用ET200模塊最為從站，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)進(jìn)行控制。

這種西門子PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的子網(wǎng)形式主要有兩個(gè)級(jí)別，主要完成PC機(jī)以及PLC站之間以及主站與其從站之案件的通訊任務(wù)。主站主要是通過(guò)自身的集成接口與總線進(jìn)行連接，并通過(guò)模塊與現(xiàn)場(chǎng)的總線進(jìn)行互連。此外，正是因?yàn)镻LC之間的數(shù)據(jù)量存在差別，而且與PC機(jī)之間的通訊任務(wù)也特別繁忙，因此這一類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要利用多種協(xié)議混合子網(wǎng)形式運(yùn)行。提高主站間FDL、與PC機(jī)之間與FMS的通訊效率。在西門子PLC網(wǎng)路控制監(jiān)控任務(wù)的實(shí)施過(guò)程中，要充分考慮企業(yè)生產(chǎn)的各種影響因素，保證西門子PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案的穩(wěn)定性，合理安排站點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)的格式和站點(diǎn)的數(shù)量，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。此外，還需要仔細(xì)篩選各種協(xié)議的內(nèi)容，減少資源的浪費(fèi)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，為企業(yè)提供的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也非常豐富。企業(yè)在選用西門子PLC控制網(wǎng)路的過(guò)程中。要積極根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，選用合理的控制網(wǎng)絡(luò)，降低企業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)成本，綜合考慮各方面的因素，對(duì)需要控制的任務(wù)進(jìn)行科學(xué)的分析，制定合理的控制網(wǎng)絡(luò)方案。

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