西門子PLC自動化的控制網(wǎng)絡(luò)配置

呂偉

摘 要當(dāng)前，西門子PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于社會各領(lǐng)域中，但是由于西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品比較多，這在一定程度上給用戶的選擇造成了難度。本文中，筆者首先分析了西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的類型，然后詳細(xì)地分析了西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略及其應(yīng)用，希望能夠為今后的相關(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】西門子PLC 控制網(wǎng)絡(luò) 配置

西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)建立在數(shù)字模擬通信、智能儀表技術(shù)、計算機自動化控制等多種技術(shù)的基礎(chǔ)上，有這些有技術(shù)發(fā)展演變而來，有著極強的抗干擾能力。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，社會各行業(yè)為了實現(xiàn)自身的進一步發(fā)展，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用變得越來越廣泛，提高了生產(chǎn)的安全性，降低了事故的發(fā)生概率。面對不同的需求，西門子PLC自動化的控制網(wǎng)絡(luò)需要采取不同的配置策略，以便各行業(yè)能夠充分利用。

1 西門子PLC自動化控制網(wǎng)絡(luò)的類型

1.1 點對點接口網(wǎng)絡(luò)

點對點接口網(wǎng)絡(luò)的特點有自定義通訊協(xié)議、自由通訊等。拋除客觀因素的影響，在點對點接口網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，S7-200或者S7-300PLC能夠與控制器、打印機、掃描儀等各種通訊協(xié)議公開設(shè)備的數(shù)據(jù)實現(xiàn)交換。

1.2 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是特意為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計的一種通訊網(wǎng)絡(luò)，通過對TCP/TP協(xié)議以及ISO協(xié)議的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)利用光纜、同軸電纜以及工業(yè)雙絞線通訊的目的。就當(dāng)前的實際情況來看，西門子工業(yè)以太網(wǎng)的最大覆蓋范圍在150km左右，最高峰時能夠同1024個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相連，數(shù)據(jù)傳輸速率為10/100Mb/s，支撐廣域網(wǎng)。

1.3 Profibus網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)常見于現(xiàn)場層以及車間監(jiān)控的通訊系統(tǒng)中，最大的傳輸速率和MPI相同，能夠和127個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行數(shù)據(jù)交換。另外，由于該網(wǎng)絡(luò)具有開放性的特點，可以允許各個廠商開發(fā)自己的產(chǎn)品，同時連接到同一條Profibus網(wǎng)絡(luò)進行通訊。

1.4 PPI網(wǎng)絡(luò)和MPI網(wǎng)絡(luò)

PPI網(wǎng)絡(luò)是一種主從式協(xié)議，不能主動地發(fā)送信息，只能夠被動地做出回應(yīng)。該網(wǎng)絡(luò)通訊接口繼承與S7-200CPU上，利用普通的雙芯屏蔽雙絞電纜進行聯(lián)網(wǎng)通。MPI網(wǎng)絡(luò)是一種基于西門子內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的令牌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，最大的傳輸速率在12Mb/s左右。對于MPI網(wǎng)絡(luò)而言，它主要適用于通訊速率要求不高、信息傳輸量不大的通訊需求，具有經(jīng)濟性高、操作簡便、成本較低等特點。

1.5 AS-i接口網(wǎng)絡(luò)

AS-i接口又被稱為傳感器-執(zhí)行器接口，西門子PLC自動化的控制網(wǎng)絡(luò)中，AS-i接口控制網(wǎng)絡(luò)滿足國際IECTG17B標(biāo)準(zhǔn)，處于自動控制系統(tǒng)的最底層，能夠傳輸少量的數(shù)據(jù)，一般情況下會對具備AS-i接口的現(xiàn)場二進制設(shè)備進行連接。

2 西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略及其具體應(yīng)用

西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常廣泛，為了能夠更好地對西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略及其應(yīng)用進行探究，筆者以鋼鐵企業(yè)和自來水企業(yè)為例進行探究，具體情況表現(xiàn)如下。

2.1 西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)在鋼鐵企業(yè)中的配置策略及應(yīng)用

鋼鐵企業(yè)日常的生產(chǎn)過程中，需要控制的對象很多，既有冷卻床，又有切割機，還有推鋼機以及其他設(shè)備等。由于涉及到的控制對象眾多，這就不可避免地出現(xiàn)控制點結(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息量傳輸量龐大的情況。鋼鐵企業(yè)在詳細(xì)了解控制設(shè)備及分布情況的基礎(chǔ)上，應(yīng)用西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)，將控制系統(tǒng)劃分為六6個PLC控制站，使得連接各站點之間的數(shù)據(jù)通信是連鎖控制技術(shù)。需要注意的是，Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場數(shù)據(jù)鏈路層存在兩種混合方式和令牌總線方式兩種不同介質(zhì)存取方式，令牌總線方式可以通過令牌向主站傳遞數(shù)據(jù)信息，獲得令牌的主站能夠向從站發(fā)出信息或者索取信息，從站被動地作出響應(yīng)向總站發(fā)送信息。鑒于這種情況的存在，數(shù)據(jù)自由、高效的傳輸幾無實現(xiàn)的可能，通過對已經(jīng)劃分的六個控制站設(shè)置成主站，以此實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的自由交換。

鋼鐵企業(yè)是以營利為目的的，因此鋼鐵企業(yè)在應(yīng)用西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)對生產(chǎn)控制的時候，一定會考慮生產(chǎn)成本方面的問題，降低控制成本才能對其具有吸引力。同時，還需要考慮到應(yīng)用的可靠熊。所以，鋼鐵企業(yè)為六個主站選擇了S7-300PLC用315-2DP型號的CPU。縱觀整個控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)可以視為一個兩極子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，處在底層的Profibus網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)的是六個PLC主站以及遠(yuǎn)程從站的通訊服務(wù)，頂層的Profibus-DP子網(wǎng)負(fù)責(zé)的則是各個PLC主站之間及其與上位機之間的數(shù)據(jù)通訊。

2.2 西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)在自來水企業(yè)中的配置策略及應(yīng)用

以某自來水企業(yè)為例，該自來水企業(yè)的經(jīng)營分為兩個方面，一個是水源區(qū)，另一個是水廠區(qū)，水源區(qū)和水廠區(qū)二者之間的距離大概在950m左右。首先，在水源區(qū)蓄水池方面，其供水依靠三個深井泵實現(xiàn)。其次，在水產(chǎn)區(qū)方面，其供水的實現(xiàn)依靠的是三臺加壓泵對水進行變頻恒壓處理。如果將該自來企業(yè)與大型自來水企業(yè)放在一起進行對比，將會發(fā)現(xiàn)，該自來水企業(yè)的控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)點數(shù)量以及實際信息傳輸量都要少，并且因為通訊距離比較短的緣故，綜合考慮下選擇西門子PLC自動控制網(wǎng)絡(luò)中的MPI網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

該自來水企業(yè)使用MPI通訊方式構(gòu)建起一個小型控制網(wǎng)絡(luò)，PLC主站、位于水源區(qū)的三個從站、位于水廠區(qū)的上位機組共同構(gòu)成了整個MPI網(wǎng)絡(luò)。PLC主站使用CPU型號為3121FM的S7-300PLC，其他所有從站PLC則使用CPU型號為224XP的S7-200PLC。原網(wǎng)絡(luò)的擴展是在網(wǎng)絡(luò)物理層中采用RS485中繼器實現(xiàn)的，這樣一來，通訊距離可以延長至1000m左右，滿足了遠(yuǎn)程通訊服務(wù)的同時，還滿足了實際工作開展的需要。該自來水企業(yè)受制于控制任務(wù)對控制網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)膶崟r性不高的影響，各總站都以被動形式與主站之間進行通訊。

3 結(jié)語

總而言之，西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品非常豐富，并且已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與社會各行業(yè)和領(lǐng)域中，對社會各行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的促進作用。因此，在應(yīng)用西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的時候，一定要對控制網(wǎng)絡(luò)配置具體分析，從企業(yè)自身的實際出發(fā)，著眼于全局，考慮企業(yè)的長遠(yuǎn)利益，選擇合適的PIC自動化控制網(wǎng)絡(luò)類型，對所選擇的控制網(wǎng)絡(luò)類型不斷進行優(yōu)化配置，使得西門子PLC自動化控制網(wǎng)絡(luò)的價值得到最大化發(fā)揮，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益，實現(xiàn)企業(yè)的又好又快發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]田海，崔桂梅，王曉紅，等.西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用[J].電氣傳動，2014，12（01）：76-80.

[2]陳云東.西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置應(yīng)用及策略分析[J].信息技術(shù)與信息化，2015，26（04）：98-99.

[3]陳宇飛，武建新.西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2016，27（03）：83-85.

[4]曾紹平.西門子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略與應(yīng)用[J].工業(yè)設(shè)計，2016，24（11）：153+155.

作者單位

山東省冶金設(shè)計院股份有限公司 山東省濟南市 250101