基于西門子S7-300400PLC的控制網絡優化設計

李國軍

（紅塔集團楚雄卷煙廠，云南楚雄，675000）

基于西門子S7-300400PLC的控制網絡優化設計

李國軍

（紅塔集團楚雄卷煙廠，云南楚雄，675000）

文章從PLC的特點出發，其作為可編程邏輯控制器，主要在工業電氣自動化中進行應用，可以更好地控制工業環境。在西門子PLC控制網絡中包含了多種方案，并且其包含非常豐富的網絡產品和軟硬件產品，具有較較高的穩定性、低故障率、數據信息傳輸量大等特點。

西門子S7-300400PLC；控制網絡體系；信息傳輸量

1 PLC控制系統中網絡系統的組成

1.1 軟件系統

軟件部分在網絡系統中主要負責對網絡潛力進行開發和挖掘。由網絡系統組成的PLC控制系統中，網絡中分布的各個監控點都可實時對PLC進行監控和控制。現階段，PLC的種類比較多，且都具備網絡功能，但不同種類的PLC網絡協議也不同，因此，對軟件提出了新的要求，軟件需具備能支持各種各樣的驅動程序，才能更好地進行使用。網絡協議與PLC使用的類型和PLC采用的網絡模塊有著直接的關系。

1.2 硬件系統

網絡硬件是網絡系統中的關鍵部分。為了組成一個完成的控制系統網絡，需將控制器、監控站和其他各種設備有效聯系起來。不同類型的控制系統在硬件方面也存在較大的差別。因此，網絡硬件的種類極其豐富。在此只將硬件系統分為下位機和上位機兩大部。

在控制系統中，上位機和下位機的功能不同，所使用的硬件設備也不同。但在網絡系統中，可對其進行相同節點定義。換而言之，上位機和下位機屬于網絡連接上獨立的節點，且具備唯一的網絡地址。在PLC中，網絡連接設備是通訊模塊，其決定著網絡的結構和網絡協議的類型。現階段，大多數廠家所生產的PLC都能與細纜進行連接。通訊模塊一般都可與多種類型的網絡協議進行匹配[1]。

2 西門子S7-300400PLC控制網絡的優化設計

2.1 西門子PLC控制網絡的概述

西門子PLC是相對較復雜的控制網絡體系，包含了非常豐富的網絡產品和軟硬件產品。具有故障率低、穩定性高、抗干擾性好等優點。且西門子PLC控制網絡的類型較多，主要分為以下幾種方式：PPI網絡、點對點接口、MPI網絡、以太網、SA-I接口等。PPI網絡是一種通訊協議，主要借助雙芯屏蔽雙絞電纜來進行聯網操作。點對點通訊可自主與打印機、掃描機等設備進行實時通訊，對通訊協議進行自定義。MPI網絡可對多個通信對象進行同時連接。以太網主要適用于工業，比如通訊光纜、工業雙絞線等。SA-I接口的特點主要是能對少量的數據信息進行實施傳遞，主要運用在地層的控制網絡系統中。通過對西門子PLC控制網絡類型進行分析，各個控制網絡之間存在較大的差距，并且各有各的特點和缺點。各種類型的PLC控制網絡能最大限度地滿足各個層次控制網絡系統的許愿墻，且用戶可根據自己的實際需求來對PLC的控制網絡類型進行自由選擇。

西門子PLC控制網絡系統的通訊功能較多，主要分為以下幾方面：S7通訊功能、S5 兼容通訊功能、S7 基本通訊功能、PG/OP 通訊和標準通訊功能等。其具備強大的功能和簡單操作的特點。S7基本通訊功能是通訊軟件將各個功能集合的一個模塊，屬于S7系列的一種類型。PG/OP通訊功能主要是對數據進行監控、編程。S5主要是對S7、S5系列的PLC功能進行優化。

西門子PLC控制網絡系統通訊接口的連接方式較多，可根據實際的需求來對接口的類型進行選擇。PLC專用通訊模塊主要是為智能化的PLC和網絡進行連接，能分擔CPU的負擔。PLC主機自身不僅具有有數據編程功能，且還可當作通訊接口進行使用。西門子PLC主機上有專用的通訊接口和編程接口，可實時進行數據傳輸和數據信息編程。

2.2 西門子PLC控制網絡的設計原則

西門子PLC是相對較復雜的控制網絡體系，西門子PLC控制網絡系統主要分為兩種類型：符合國際標準的網絡和通訊網絡。符合國際標準的網絡主要包含工業化以太網和AS-I接口。剩下的幾種類型則是西門子公司自身研究開發團隊開發的通訊網絡。

用戶在對PLC控制網絡進行選擇時，需重點考慮網絡類型。

一般來講，符合國際標準的PLC控制系統具有以下幾方面的優點：網絡數據信息傳輸距離遠、數據信息傳輸速度快、數據存儲容量大，故障發生率較低，穩定性比較高，具有較強的抗干擾能力，便于操作，靈活性較高和功能強大。其缺點主要體現在以下幾方面：缺乏專業性，雖然投資的成本較低，對技術要求低，但無法滿足社會的多元化需求。若用戶對數據通訊速度、數據通訊容量等沒有特殊要求，可選擇MPI網絡，這種類型不僅能最大限度滿足用戶的基本需求，且還能有效節約成本。此外，用戶可根據自己實際的通訊功能來對控制網絡類型進行選擇。S7通信功能主要應用于工業化的以太網、MPI網絡中。S5兼容通訊主要應用在工業化以太網中；S7基本通信主要應用在MPI網絡中。因此，可根據通信接口的支持能力、數據傳輸量、數據傳輸速度等來對通信功能進行確定和選擇，從而確定出各個節點的最佳的硬件設計。此外，還能以西門子PLC控制網絡的通訊接口和傳輸介質為基礎來進行通信功能的選擇和判斷[2]。

3 西門子S7-300400 PLC控制網絡的應用分析

如某工廠生產線中使用的控制系統，其主要包含切割機、翻鋼機、冷卻床等設備。在整個控制系統中，具備多個控制節點、且信息傳輸量較大，設備較多且相對分散，設備之間連接復雜。根據以上實際情況來選擇PLC控制網絡，首先需選擇符合國際標準的網絡類型，并且從設備的實際運作情況和工藝角度來進行分析，將PLC站分為4個點。在實際的網絡系統中，各個PLC站點之間需實時進行數據信息的傳遞，為了使PLC站點之間數據信息傳遞得更加暢通和自由，需在4個PLC站點之間建立令牌環，即將4個分開的PLC站點都設置為主站點，各個主站點之間可進行數據信息的實時通訊。為了更加有效地節約資金，需選擇集成編程接口。通過對PLC控制網絡拓撲結構進行全面的分析后可知，由兩個子網絡組成了一個完整的PLC網絡系統，4個分散的PLC主站肩負著數據信息傳遞的任務。在PLC站點之間、PLC站點和上位機之間數據實時傳遞和通信主要借助Profibus子網來進行工作。上位機的通訊接口采用PC通訊卡，且各個PLC站點采用專用的通訊模塊來充當通訊接口。

4 結束語

在選擇西門子PLC控制網絡方案時，需根據實際情況進行優化設計，對各個控制站點以及站點之間的信息傳輸量進行考慮和分析，對PLC控制進行優化，綜合考慮各個通訊接口在各節點的設計情況和支持情況，選擇出經濟合理且適用于控制實際控制網絡的方案。

[1]肖桃李.淺談西門子PLC控制網絡的配置策略與應用[J].內燃機與配件，2016（10）：105-106.

[2]梁成鵬.基于西門子PLC控制網絡的配置與應用[J].可編程控制器與工廠自動化，2014（04）：56-59.

Optimal design of control network based on Siemens S7-300400PLC

LI Guojun
(Hongta Tobacca（Group）Co.Ltd Chuxiong Cigarette Factory,Chuxiong Yunnan, 675000)

From the characteristics of PLC, it is used as programmable logic controller, mainly in industrial electric automation, and can control industrial environment better. In Siemens PLC Control network contains a variety of programs, and it contains a wealth of network products and hardware and software products, with a relatively high stability, low failure rate, data information transmission of large characteristics.

siemens S7-300400PLC;control network system;information transfer amount