西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)的研究與實現(xiàn)

方冰沁

摘 要： 西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，而且市場占有率很高，尤其網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。利用西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)可以建立一個基于工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗系統(tǒng)。本文對西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究分析，旨在為科研開發(fā)提供一個良好的平臺。

關(guān)鍵詞：西門子PLC組網(wǎng)技術(shù) 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 組網(wǎng) 通訊

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

引言

隨著計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù) 以及通信技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)也逐漸實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化和信息化，使得工業(yè)控制系統(tǒng)逐漸采用徹底的分布式控制系統(tǒng)，同時，現(xiàn)場總線技術(shù)以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛，以西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)為主體的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)勢。

一、系統(tǒng)構(gòu)成

西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)為主體的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用西門子S7工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)中的工業(yè)以太網(wǎng)及PROFIBIS-DP現(xiàn)場總線、兩級網(wǎng)絡(luò)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)分為上下兩層，其中上層采用工業(yè)以太網(wǎng)，主要用于對上位機(jī)和下位機(jī)之間的通訊，下層采用PROFIBIS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)，用于下位機(jī)主站與從站之間的通訊控制。

系統(tǒng)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(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線實現(xiàn)，觸摸屏可以通過總線橋與現(xiàn)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(xiàn)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(jìn)行讀寫即可。

二、組網(wǎng)技術(shù)和通訊方式

1.組網(wǎng)和調(diào)試

組網(wǎng)與調(diào)試是一個十分復(fù)雜的過程，也是關(guān)鍵的一個步驟，在組網(wǎng)過程中要注意以下幾個方面的內(nèi)容：

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

第二，組態(tài)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(jìn)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(qū)動程序，在對EM277與觸摸屏的總線橋進(jìn)行組態(tài)之前，還應(yīng)該要首先安裝驅(qū)動程序，在硬件配置的時候就應(yīng)該要將硬件信息加入到硬件信息庫中，從而實現(xiàn)組態(tài)。

第三，工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊的IP地址問題。系統(tǒng)中S7-400PLC控制器與工業(yè)控制機(jī)之間的連接方式是以太網(wǎng)通訊，在工業(yè)控制機(jī)的內(nèi)部配備了PCI插槽的卡，在S7-400PLC中則配置了工業(yè)以太網(wǎng)通訊模塊，在進(jìn)行硬件配置的時候，首先應(yīng)該要對S7-400PLC配置的通訊模塊的IP地址進(jìn)行設(shè)計，假設(shè)設(shè)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(yè)控制機(jī)的組態(tài)軟件在對設(shè)備進(jìn)行組態(tài)的時候，西門子以太網(wǎng)的相關(guān)模塊的遠(yuǎn)程IP地址也可以設(shè)置為相同的數(shù)值，保持一致，確保各個元件之間的通訊。

第四，網(wǎng)絡(luò)通訊中的地址分配。對于PROFIBUS-DP協(xié)議而言，地址的分配是在硬件組態(tài)的時候完成的，在軟件設(shè)計的過程中只能在硬件組態(tài)規(guī)定的空間中傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這里所說的傳遞，指的是只要將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的地址即可，對于接收方而言，只需要到相應(yīng)的地址讀取數(shù)據(jù)即可完成數(shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)中S7-400以及S7-300之間屬于主從關(guān)系，這兩個模塊之間必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.系統(tǒng)的通訊方式

在工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)各種數(shù)據(jù)的有效傳輸，從而對系統(tǒng)進(jìn)行控制。系統(tǒng)中為了實現(xiàn)高效控制和數(shù)據(jù)傳輸，可以盡量開設(shè)多種通訊方式，例如工業(yè)以太網(wǎng)、Modbus、局域網(wǎng)、PROFIBUS等，具體的通訊內(nèi)容有以下幾個方面：

第一，S7-400與工業(yè)控制機(jī)之間的通訊采用的是工業(yè)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)一直都是一種可靠的通信標(biāo)準(zhǔn)，主要用于商業(yè)上的各種數(shù)據(jù)處理，在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是對管理層、生產(chǎn)指揮層以及控制層的各種任務(wù)進(jìn)行解決，在信息技術(shù)不斷應(yīng)用的時代，還可以使用以太網(wǎng)將企業(yè)中心與自動化島嶼連接起來，從而實現(xiàn)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(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)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(xié)議，分別是DP、PA、FMS，采用簡化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。PROFIBUS-DP是一種經(jīng)過優(yōu)化處理的高速通訊方式，可以為自動控制系統(tǒng)與分散的輸入輸出設(shè)備之間的通訊提供通道，在分布式控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸上發(fā)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(yè)控制機(jī)內(nèi)還配置了CP5611卡，增加總線連接器就可以。當(dāng)前在工業(yè)控制系統(tǒng)中采用較多的PROFIBUS-DP模式可以首先實現(xiàn)PROFIBUS通訊組態(tài)，然后再通過MPI方式對通訊地址進(jìn)行下載，從而實現(xiàn)PROFIBUS通訊，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)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(xiàn)場級通訊，通訊的速率較高，在MPI網(wǎng)絡(luò)中最多可以連接32個節(jié)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(jìn)行延伸，還可以通過中繼器進(jìn)行延長。

結(jié)語

綜上所述，西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)是一門博大精深的技術(shù)，在工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，基于先進(jìn)的西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，可以建立一個功能完善的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)平臺，采用多種組網(wǎng)和通訊方式，確保系統(tǒng)正常良好地運轉(zhuǎn)。

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