西門子PLC控制網絡的配置策略與應用

武亞雄

太原理工大學，山西太原 030024

西門子PLC控制網絡的配置策略與應用

武亞雄

太原理工大學，山西太原 030024

本文對西門子PLC控制網絡配置進行分析和研究，并結合鋼廠生產線與自來水廠監控系統設計PLC控制網絡，旨在為相關產業引進該系統提供借鑒。

西門子；PLC；控制網絡；配置策略；應用

西門子PLC控制網絡作為一項新型控制網絡系統，以其自身故障率低、穩定性強等優勢，在工業領域發展中發揮著積極作用。為了更好地提高系統使用性能，加強對其配置方案及其應用的研究具有現實意義。

1 西門子PLC控制網絡配置策略分析

1.1 國標與自主控制網絡類型

網絡類型作為網絡體系的一部分，其類型的選擇直接影響網絡性能。目前較為常見的網絡類型有以下幾種：第一，點對點接口，它是一種自由通訊方式，用戶可以結合自身需求定義通訊協議，與任何公開的設備連接使用，如掃描儀、打印機等[1]。第二，PPI網絡，是西門子專門為s7-200PLC開發和設計一種通訊協議，具有多種波特率形式，能夠通過普通的雙芯屏蔽雙絞電纜完成聯網目標，以便工作人員操作。作為一種上下級協議，下級不能夠主動發送任何信息，處于被動狀態。第三，MPI網絡，是建立在西門子內部標準的一種令牌網絡通訊協議，具有較強的經濟性特點，適用范圍較廣。除此之外，工業以太網、Profibus等網絡類型也是網絡類型的一部分。

1.2 多元網絡功能

通常情況下，該網絡具備以下幾項功能：第一，S5兼容通訊，發送與接收口都能夠在特定環境下，優化PLC之間的通訊，同時應用于S7系列中PLC之間的通訊，一般在工業以太網等環境中效果十分明顯。第二，S7通訊，能夠提供簡單、功能強大的通訊任務。第三，PG/OP通訊，二者都能夠對PLC對數據通訊進行組態、編程等處理，并在MPI、PPI等網絡環境下進行人機交互等操作。在實踐中，應結合控制網絡中的節點的硬件配置等要素選擇通訊方式。第四，標準通訊，不同的廠家提供的不同類型自動化系統之間的通訊，能夠滿足多種控制網絡構建的需求，以提高控制網絡使用效果。如針對Profibus網絡而言，標準通訊是指FMS通訊，其能夠實現不同廠家的PLC通訊。

1.3 網絡鏈接方面

目前，控制網絡主要擁有四種網絡通訊接口鏈接方式。第一，PG/PC通訊卡，主要用于同類網絡的連接，由于該通訊卡種類較為豐富，在使用中要對其功能進行合理劃分。如對于CP5613自帶處理器的PCI卡，將其連接到網絡上，能夠構建成獨立的網絡協議模式。第二，PLC專用模塊，作為一種智能化模塊，其能夠將PLC連接到特定網絡當中，減輕自動化控制體系對CPU產生的消極影響，增強其整體性能。第三，集成編程接口，該接口可以同時用作通訊接口，如S7-200系列的PLC編程接口適用于PPI和MPI控制網絡的通訊接口；第四，集成通訊接口，通訊接口作為控制網絡的一部分，其同樣能夠發揮連接功能[2]。

1.4 傳媒介質方面

受到應用目標的影響，傳輸介質在控制網絡中的配置主要采取三種形式：一是電氣傳輸方式，可以借助標準的圓形截面，帶PE等護套設計屏蔽雙絞線電纜，以用于特殊環境下數據信息的傳輸。二是光纜傳輸方式，通過玻璃、塑料纖維等擴展傳輸距離，兼顧戶內與戶外兩方面。三是無線傳輸方式，主要借助紅外線鏈接模塊進行短距離數據信息傳輸。

2 西門子PLC控制網絡的具體應用案例

2.1 鋼廠生產線

為了更好地了解和掌握控制網絡在工業生產中的應用情況，筆者選擇某鋼廠生產線控制系統進行研究。該系統主要涉及切割機、推鋼機等設備，是整個電控系統中信息傳輸量最大的系統。結合上述情況，PLC控制網絡主要應用于其435燒結電控系統當中，整個系統可劃分為主PLC站、兩個監控站及五個從站。具體結構圖如下。

圖1 控制網絡結構圖

由上圖可知，由兩極子網構成的網絡系統構成。受到控制系統點多、設備分布分散等因素的影響，結合項目實際情況，可以采取Profibus-DP的通訊方式、主要負責主站與從站之間的通訊工作，保持二者之間良好的通訊。此外，將CPU414-2 DP自身集成的接口鏈接到總線上，并選擇其中一個模塊作為遠程從站與總站的載體。

基于控制主站及組成的監控系統網絡而言，考慮到該控制網絡系統通訊數據等因素，所以該系統采取的MPI方式組成控制網絡，即便每個網絡段長僅為50m，但是可以借助其中的中繼器進行拓展，延伸至1000m，以滿足遠程監控目標的應用目標[3]。通常情況下，想要應用國標通訊網絡，如Profibus網絡，需要企業具備的一定的經濟實力。對此基于實用性、經濟性角度來考慮，應盡量選擇西門子自主標準的控制網絡，如該廠使用的MPI，從而為整個鋼廠穩定運行提供可靠的數據存儲、查詢等服務。

2.2 小區自來水廠

自來水廠由水源區與水廠區構成，二者相距八百米，在水廠區，可以通過三臺加壓泵確保水變頻恒壓，為用戶提供水源。而在水源區，利用三個深井進行蓄水。由于二者之間距離較近，可以選擇MPI方式構建控制網絡，并利用中繼器進行擴展后，將通訊距離拓展至1km，確保工作順利進行。該控制任務對于實效性要求并不高，因此主從站之間的距離可以選擇被動形式進行工作[4]。一般來說，通過主站發送信號，發揮監控功能，實現對自來水廠的全面監督和控制，確保為小區用戶提供充足的水源。完整的MPI網絡覆蓋主站PLC、上位PC機等，圖2為自來水廠控制網絡圖。

圖2 自來水廠MPI控制網絡拓撲圖

3 結論

根據上文所述，西門子PLC控制網絡結構具有復雜性等特點，內部涉及大量產品，在具體應用過程中，相關人員要加強對其內部產品性能等方面的研究，并切實結合實際情況，制定出較為完善的控制網絡方案，從而推動我國相關領域健康發展。

[1]沈燦鋼，孫曉明.西門子全集成工業網絡實訓室設計與實現[J].實驗技術與管理，2015（02）：170-172.

[2]陳云東.西門子PLC控制網絡的配置應用及策略分析[J].信息技術與信息化，2015（04）：98-99.

[3]黎瑞榮.分析西門子PLC控制網絡的配置策略以及相關應用[J].電子世界，2012（12）：68.

[4]唐東.西門子PLC控制網絡的配置方案和運用[J].電子技術與軟件工程，2014（12）：253.

TP2

A

1674-6708（2015）150-0122-02