西門子PLC組網技術的研究與實現

方冰沁

摘 要： 西門子PLC組網技術在工業控制領域中的應用十分廣泛，而且市場占有率很高，尤其網絡通訊技術在行業內處于領先地位。利用西門子PLC組網技術可以建立一個基于工業以太網以及現場總線的工業控制網絡實驗系統。本文對西門子PLC組網技術進行研究分析，旨在為科研開發提供一個良好的平臺。

關鍵詞：西門子PLC組網技術 工業控制網絡 組網 通訊

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）05-0005-01

引言

隨著計算機技術、控制技術 以及通信技術的不斷發展，工業控制系統也逐漸實現網絡化、智能化和信息化，使得工業控制系統逐漸采用徹底的分布式控制系統，同時，現場總線技術以及工業以太網技術在工業控制系統中的應用也越來越廣泛，以西門子PLC組網技術為主體的工業控制網絡系統具有獨特的優勢。

一、系統構成

西門子PLC組網技術為主體的工業控制網絡系統采用西門子S7工業通訊網絡中的工業以太網及PROFIBIS-DP現場總線、兩級網絡控制拓撲結構。系統分為上下兩層，其中上層采用工業以太網，主要用于對上位機和下位機之間的通訊，下層采用PROFIBIS-DP現場總線技術，用于下位機主站與從站之間的通訊控制。

系統組成部分主要有：西門子PLC，包括S7-200、S7-300、S7-400，觸摸屏、變頻器、被控制對象，其中各個部分之間的連接由工業以太網以及現場總線實現，觸摸屏可以通過總線橋與現場總線連接在一起，西門子PLC中的S7-200則是通過EM277通訊模塊與現場總線相連的。在具體的通訊過程中，觸摸屏以及PLC只需要對總線橋進行讀寫即可。

二、組網技術和通訊方式

1.組網和調試

組網與調試是一個十分復雜的過程，也是關鍵的一個步驟，在組網過程中要注意以下幾個方面的內容：

第一，站地址應該要獨立，系統中不同的部分對應的站點是不相同的，例如S7-200對應2號站、S7-300對應3號站、觸摸屏對應5號站，兩個ET200分別對應的是6號與7號站，EM277對應的是8號站， S7-400是整個系統的主站，其他的都屬于從站，圍繞這個主站進行。在對系統的硬件進行配置的時候還應該要注意一些細節問題。

第二，組態S7-200、觸摸屏。控制對象可使用S7-200為控制器，這是一種與S7-300和S7-400不同的控制器，編程軟件也不相同。因此在硬件配置上S7-200不能直接和S7-300以及S7-400進行通訊，它們之間的通訊主要依靠的是EM277 PROFIBUS模塊，而且EM277的硬件信息庫是需要單獨安裝的。另外，還為S7-300和S7-400PLC編寫了總線橋驅動程序，在對EM277與觸摸屏的總線橋進行組態之前，還應該要首先安裝驅動程序，在硬件配置的時候就應該要將硬件信息加入到硬件信息庫中，從而實現組態。

第三，工業以太網通訊模塊的IP地址問題。系統中S7-400PLC控制器與工業控制機之間的連接方式是以太網通訊，在工業控制機的內部配備了PCI插槽的卡，在S7-400PLC中則配置了工業以太網通訊模塊，在進行硬件配置的時候，首先應該要對S7-400PLC配置的通訊模塊的IP地址進行設計，假設設置的IP地址為211.86.224.16，然后要將這個IP地址下載到S7-400PLC控制器中，如此可以確保工業控制機的組態軟件在對設備進行組態的時候，西門子以太網的相關模塊的遠程IP地址也可以設置為相同的數值，保持一致，確保各個元件之間的通訊。

第四，網絡通訊中的地址分配。對于PROFIBUS-DP協議而言，地址的分配是在硬件組態的時候完成的，在軟件設計的過程中只能在硬件組態規定的空間中傳送相應的數據，這里所說的傳遞，指的是只要將數據發送到指定的地址即可，對于接收方而言，只需要到相應的地址讀取數據即可完成數據的傳輸。系統中S7-400以及S7-300之間屬于主從關系，這兩個模塊之間必須要進行數據交換。

2.系統的通訊方式

在工業控制系統的設計過程中，網絡通訊效果受到通訊方式的影響很大，必須要選擇合適的通訊方式，才能實現各種數據的有效傳輸，從而對系統進行控制。系統中為了實現高效控制和數據傳輸，可以盡量開設多種通訊方式，例如工業以太網、Modbus、局域網、PROFIBUS等，具體的通訊內容有以下幾個方面：

第一，S7-400與工業控制機之間的通訊采用的是工業以太網。以太網一直都是一種可靠的通信標準，主要用于商業上的各種數據處理，在工業控制系統中的應用，主要是對管理層、生產指揮層以及控制層的各種任務進行解決，在信息技術不斷應用的時代，還可以使用以太網將企業中心與自動化島嶼連接起來，從而實現對各種活動的自動化控制。

第二，S7-400與S7-300、EM277、總線橋等從站之間采用PROFIBUS通訊方式。PROFIBUS通訊是當前工業控制系統中使用比較廣泛的一種通訊方式，其中PROFIBUS提供了三種通訊協議，分別是DP、PA、FMS，采用簡化的網絡體系結構。PROFIBUS-DP是一種經過優化處理的高速通訊方式，可以為自動控制系統與分散的輸入輸出設備之間的通訊提供通道，在分布式控制系統的數據傳輸上發揮了十分重要的作用。另外，PROFIBUS通訊方式不需要增加另外的通訊模塊，在工業控制機內還配置了CP5611卡，增加總線連接器就可以。當前在工業控制系統中采用較多的PROFIBUS-DP模式可以首先實現PROFIBUS通訊組態，然后再通過MPI方式對通訊地址進行下載，從而實現PROFIBUS通訊，實現各種數據的有效傳輸。

第三，MPI通訊方式。這種通訊方式適用于小范圍的現場級通訊，通訊的速率較高，在MPI網絡中最多可以連接32個節點，最大的通訊距離為50米，同時在一些實際情況中需要對通訊距離進行延伸，還可以通過中繼器進行延長。

結語

綜上所述，西門子PLC組網技術是一門博大精深的技術，在工業控制系統的設計過程中，基于先進的西門子PLC組網技術和網絡通訊技術，可以建立一個功能完善的工業控制網絡平臺，采用多種組網和通訊方式，確保系統正常良好地運轉。

參考文獻

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