淺談西門子PLC 常用的通訊方式

趙 昕

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動(dòng)化分公司，濟(jì)南 271104）

PLC 網(wǎng)絡(luò)是由幾級(jí)子網(wǎng)復(fù)合而成的一種網(wǎng)絡(luò)，各級(jí)子網(wǎng)的通信過(guò)程是由通訊協(xié)議決定的，而通信方式最終是通信協(xié)議的核心內(nèi)容。通訊方式主要包括控制方式和數(shù)據(jù)傳送方式。

1 通訊的基本概念

1.1 通訊過(guò)程

通訊過(guò)程是以發(fā)送設(shè)備作為數(shù)據(jù)信息傳送源，借助于中間傳輸鏈條實(shí)現(xiàn)信息的傳輸過(guò)程。中間鏈條也稱之為傳輸介質(zhì)，各種數(shù)據(jù)信息在傳輸介質(zhì)的內(nèi)環(huán)境中匯集為信號(hào)源。如果將信號(hào)源加以細(xì)化，又可劃分為離散信號(hào)源以及模擬信號(hào)源，而傳輸介質(zhì)可以劃分為無(wú)線介質(zhì)與有線介質(zhì)。當(dāng)終端設(shè)備接收到信號(hào)源之后，能夠?qū)π盘?hào)源進(jìn)行分析、譯碼和有效調(diào)節(jié)，使信號(hào)源轉(zhuǎn)換成為易于理解和接受的信息[1]。

1.2 比特率和波特率

在全部數(shù)據(jù)信號(hào)當(dāng)中，比特（bit）為最小單位信號(hào)。比特率則是指每秒傳送的比特（bit）數(shù)。單位用bps 來(lái)表示。比特率通常以數(shù)學(xué)信號(hào)傳輸為主，可以特指單位時(shí)間內(nèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)量。而波特（baud）率則是計(jì)算機(jī)或者單片機(jī)在串口通信時(shí)的速率。可以特指單位時(shí)間內(nèi)調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律，這種規(guī)律通常形成一個(gè)波形圖，借助于波形圖，能夠直觀的看出傳輸信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)量多少。

波特率與比特率的關(guān)系為：比特率=波特率*單個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)。

2 常用通訊方式

2.1 MPI

MPI 是基于一種跨語(yǔ)言通訊協(xié)議的信息傳遞接口，MPI 具有可移植性、規(guī)模龐大、性能卓越等優(yōu)勢(shì)。這種通俗易懂的通訊方式在通訊領(lǐng)域被普遍應(yīng)用。MPI 網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)支撐和容納32個(gè)連接節(jié)點(diǎn)，直線通信傳輸距離能夠達(dá)到50m，如果借助于中繼器，傳輸距離仍然可以繼續(xù)延長(zhǎng)。

PC 側(cè)的MPI 通訊卡類型：可分為以下三種類型，第一種類型：PC 適配器，英文名稱為PC Adapter，一端可與PC 連接，另一段需要與CPU 相連接，該連接方式不具備診斷網(wǎng)絡(luò)功能，但通訊速率最高可達(dá)到1.5M/s。第二種類型，CP5511 / CP5512，適用于PLC 與PG 之間的通訊通訊方式，具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能，通信速率最高能夠達(dá)到12M/s，第三種型號(hào)為CP5611 /CP5613，主要是針對(duì)PLC 與臺(tái)式電腦之間的通訊，具有網(wǎng)絡(luò)診斷功能，通訊速率最高可達(dá)12M/s[2]。

MPI 通訊介于PLC 與HMI 二者之間，對(duì)PLC 與HMI 產(chǎn)生依附作用，進(jìn)而MPI 通訊無(wú)須其他組件的支撐，也無(wú)須寫入其他程序，只需要事先設(shè)定一個(gè)通訊參數(shù)就可以完通訊過(guò)程，而這種通訊方式特指與觸摸屏以及PC 組態(tài)軟件的通訊。與觸摸屏通訊即用Pro Tool 或 wincc flexible 組態(tài)軟件對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可，在設(shè)置參數(shù)過(guò)程中，主要保持通訊速率高度一致；而在對(duì)PC 組件進(jìn)行通訊設(shè)置時(shí)，需要在上位機(jī)中將通訊卡CP5611插入其中，并且需要對(duì)PG 和PC 的接口進(jìn)行設(shè)施，選擇CP5611接口即可。

2.2 Profibus

Profibu 在設(shè)置過(guò)程中，必須與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158 相吻合，因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)是目前國(guó)際上通用的總線標(biāo)準(zhǔn)之一，主要由Profibus-PA、Profibus-DP、Profibus-FMS[3]構(gòu)成。

Profibus 總線在傳輸過(guò)程中，需要以異步、半雙工作為基礎(chǔ)傳播途徑，并需要通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行傳輸，傳輸介質(zhì)通常為雙絞線或者光纜，傳輸速率控制在9.6-1.875K bit/s 即可，傳輸最長(zhǎng)距離為1000m。當(dāng)介入中繼器，總線長(zhǎng)度能夠繼續(xù)擴(kuò)展或者是將Profibus 從站數(shù)超過(guò)32。根據(jù)所處的環(huán)境選擇不同 I/O 站，并根據(jù)站點(diǎn)數(shù)決定線纜的鋪設(shè)情況以及使用RS485的數(shù)量情況。

介于Profibus-DP 兩個(gè)主站網(wǎng)絡(luò)間，可通過(guò)DP/DP Coupler進(jìn)行連接數(shù)據(jù)通信，最高輸入和輸出字節(jié)均為244字節(jié)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通訊速率不必保持一致。

2.3 以太網(wǎng)

拓樸結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)部件、Simatic Net 軟件、通信處理器共同組成Simatic Net 工業(yè)以太網(wǎng)。通常情況下將Simatic Net 工業(yè)以太網(wǎng)涵蓋兩個(gè)類別，一種是100M bit/s 工業(yè)以太網(wǎng)，另外一種則是10M bit/s 工業(yè)以太網(wǎng)。以太網(wǎng)應(yīng)用帶傳輸技術(shù)，中間介質(zhì)為CSMA/CD，利用該介質(zhì)構(gòu)建一個(gè)單元級(jí)以及控制級(jí)的傳輸網(wǎng)絡(luò)。而在通常情況下，西門子工業(yè)以太網(wǎng)主要以屏蔽雙絞線、光纜以及工業(yè)屏蔽雙絞線作為物理傳輸介質(zhì)，較為常見(jiàn)的通信處理器包括S7 PLC 站上的CP 系列在PC 組件上使用的網(wǎng)卡。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文主要從通訊的組成部分、MPI、Profibus、以太網(wǎng)等方面對(duì)PCL 的通訊方式進(jìn)行敘述，希望對(duì)PCL 的通訊方式認(rèn)識(shí)更加深刻，可對(duì)從業(yè)者有所幫助。