PLC控制網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，一般應用與工業環境中設計的數字運算操作電子系統，本文通過西門子plc控制網絡產品的實例，總結出些許plc控制網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品適合哪些應用的方案，分析每種方案的優缺點，根據各方案的優缺點為相應的產品設計提供參考，為國內的plc控制網絡的發展貢獻自己的力量。

plc控制網絡；邏輯控制器；自動化；通訊協議

0 引言

可編程邏輯控制器其結構包括電源、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、實現監控還有網絡通信。控制網絡的配置與應用就需要計算機輔助我們進行產品的設計，我們研究plc控制網絡的配置策略與應用其實需要先進行plc通信網絡的性能的研究，但本文就不對相關知識一一累述了。我們追求的plc控制網絡是基于通信網絡和控制系統的同時應用來達到我們使用plc控制網絡的目的，上文交代plc控制網絡的使用是專門應用于工業控制領域的一種手段，與我們民用的局域網絡不同，應用于工業就對控制器的抗干擾能力、穩定性、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控制網絡時需要對網絡的數字運算、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極高的質量和卓越的性能，已經在控制網絡系統節點計算機上成為不做第二人選的選擇。由于plc控制網絡系統在工業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控制網絡進行研究，西門子plc在性能和質量方面首屈一指，在plc產品領域更是精益求精，能滿足我們對PLC控制網絡的配置策略與應用研究的要求。

1 西門子plc控制網絡的類型

控制網絡技術的發展，是建立在計算機技術、自動控制技術、數字通信技術等各種技術的基礎上發展起來的，目前控制網絡的實現形式是將網絡系統以及控制系統進行融合，從而構建起一個新技術發展領域，它符合目前國際上所呈現的數字化、網絡化、分散化以及節點智能化的發展潮流。盡管如此，控制網絡仍然具有自身不可比擬的優勢，這是時代所賦予該項技術發展的使命，比如與普通局域網相比而言，控制網絡更加注重對于信道利用率的改善及提高，更加注重網絡的安全可靠、實時實用以及安全廣泛性能方面能力開發及普及應用。[1]可編程序控制器，英文簡稱為PLC，該項技術應用于工業控制領域，主要由于其所具有的抗干擾能力強、穩定可靠性高以及故障率低的優勢，除此之外，該項技術還在諸如模擬量處理、數字運算、網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、程序運行執行效率、實現故障安全容錯以及冗余、面向生產工藝以及運動的控制功能集成等技術問題的解決具有不可比擬的性能優勢,除此之外，其在聯網通訊技術實現所需要的硬件以及配套軟件技術的研究開發方面以及控制領域公認的“自動化孤島”解決上已經取得業界公認的成就。

本文研究的西門子plc控制網絡概括有以下幾種類型：

（1）類型一 ：PPI網絡（piont topoint interface）

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

（2）類型二 ：MPI網絡（Multi-piont interface）

MPI網絡就是令牌網絡通訊協議，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網絡是經濟又高效。

（3）類型三：工業以太網（industrial et hernet）

大多數在工業企業的通訊網絡應用方面受到青睞，是專門為工業企業的通訊網絡打造的，其通訊協議是TCOIP和IOS。工業以太網可以有1024之多的網絡節點，最大的網絡范圍覆蓋到150公里。

（4）類型四：AS-i接口

AS-i接口也稱為傳感器-執行接口。它可以對二進制設備實現有效的連接，并處在自動控制層的最底層，僅僅能對極少的數據進行傳輸。

在實際應用時我們的控制網絡的應用概括地說就是兩條線，一條以profibus總線和工業以太網網絡以及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絡的另一條線，是專用的通訊網絡控制。在選擇將要使用的控制網絡時，要了解自身需要網絡的具體類型，對于通訊網絡的傳輸速率，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總線和工業以太網網絡以及as-i接口，這三種選擇在通訊網絡的傳輸速率，傳輸距離和傳輸容量三個方面更加優秀，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控系統所應該采用的網絡方案確定時，需要將自身水廠的組成部分，即水源區以及水廠區進行綜合全面的考慮，確保在監控網絡控制系統在實際使用時能夠對兩部分水源進行有效的監控，由于兩部分水源之間相距800m以內，且水廠區內有3臺加壓泵主要用于給用戶供水，水源區也有3臺深井泵用于蓄水，因此所對應的控制網絡系統具有站點數少、通訊數據量小以及通訊距離短的特點，針對這個問題，可以選定MPI方式進行控制網絡系統的構建，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控的需求。

2.2 使用PLC控制網絡的Profibus的工程項目

某煉鋼廠的小方坯連鑄生產線需要配設電控系統，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，經過分析得知，該廠所配置的系統需要的總模擬I/O控制點為86AI/28AO，總數字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，在對各項數據進行綜合考慮之后，確定采用符合國際標準的Profibus的PLC控制網絡。

3 結束語

本文對西門子plc控制網絡的配置策略與應用產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，完成不同的產品任務。西門子plc控制網絡的組成多種多樣，各項功能的產品種類豐富，能夠滿足絕大多數使用者的使用要求，西門子公司傳承了德國人追求極致，對工作執著，對事物、對產品精益求精精雕細琢的匠人精神，希望國產的plc產品能超越西門子plc，國產企業和品牌應多多借鑒其優點，取長補短，可以先模仿再超越，發揮我們中國人的“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 控制系統的網絡選擇策略與實踐[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