西門子PLC控制網絡的配置策略與應用分析

劉航

摘 要：西門子PLC是德國西門子公司生產的可編輯控制器，具有體積小、網絡通信能力強、運行速度快、可靠性高等特點，廣泛應用在冶金、化工、電力、工業制造等領域。由于西門子控制網絡結構復雜，網絡產品種類繁多，為了滿足不同類型的網絡需求，需要合理配置西門子PLC控制網絡，讓控制網絡滿足網絡類型、傳輸介質、網絡通訊等方面的需求。本文根據西門子PLC運行需求，探討了控制網絡類型、網絡通信、傳輸介質等方面的配置原則，并結合具體案例分析了西門子PLC控制網絡的配置策略。

關鍵詞：西門子PLC;控制網絡;配置策略

引言：

控制網絡是綜合了計算機、通信技術、控制技術和智能儀表等多種技術，是網絡與控制系統結合起來的產物。網絡控制是通過對多個網絡通道進行閉環控制，網絡控制主要針對物理設備，而不是網絡狀態。西門子PLC是一種可編程的存儲器，內部可以完成邏輯運算、順序控制、定時、計數、算數等指令，并通過模擬/數字輸入/輸出控制機械設備的生產。為了滿足不同用戶的需求，西門子公司研發了各類控制網絡產品，由于控制網絡產品的性能存在一定的差異，給西門子PLC控制網絡帶來了一定的難度。通過分析西門子PLC網絡產品的特點，提出西門子PLC控制網絡配置原則，可以滿足不同工業應用需求。

1.西門子PLC控制網絡的配置原則

1.1西門子PLC控制網絡類型

西門子PLC控制網絡類型包括點對點接口、PPI網絡、MPI網絡、工業以太網等。點對點接口是一種自由通訊方式，用戶可以自由定義通訊協議，讓西門子控制器可以與掃描機、打印機、控制器等任何通信協議公開的設備進行通訊。PPI網絡是西門子公司為S7-200PC設備專門研發的一種通信協議，這種通信協議通過普通的電力電纜與網絡連接，將通信接口匯聚在S7-200CPU上。MPI網絡是西門子公司內部的一種標準網絡通信協議，西門子PLC與CPU的MPI編程接口、上機位網卡編程口進行連接完成通信。工業以太網是專門為工業生產設計的一種通訊網絡[1]。一般使用ISO和TCP/IP通訊協議，可以用電力電纜、光纖網絡等進行通訊。這種通信協議支持光宇網絡，傳輸速度快，網絡節點多，可以滿足工業生產的網絡需求。

1.2西門子PLC控制網絡通訊要求

西門子可編輯控制器的網絡產品比較多，PLC控制網絡產品比較多，需要滿足S5控制器的兼容通訊、S7基本通訊、標準通訊和OP通訊。其中S5兼容通信是發送接口和接收口優化S5和S7系列產品的通訊需求，一般需要工業以太網絡實現。S7系列產品需要通過MPI網絡、工業以太網實現。S7基本通訊是滿足S7系列西門子PLC控制器CPU通信協議要求。OP通訊是通過OP與控制器進行組態、編程、監控以及人機交互等功能。標準通訊主要是為了滿足不同供應商制造的自動化系統之間的通信要求，通過標準通訊完成不同自動化系統的通訊要求[2]。在配置過程中，需要根據控制網絡中的硬件設備、軟件設備、節點數量配置相應的通訊接口和數據模塊。

1.3網絡通信連接方式

西門子PLC控制網絡通信接口包括PG通訊卡、PLC專用通訊模塊、集成編程接口、集成通訊接口。PG通訊卡可以將PG連接到各種網絡，這種通訊卡類型比較豐富，可以連接到系統自帶的處理器PCI卡，實現獨立的網絡協議。PLC專用通訊模塊是一種智能化的模塊，可以將可編程控制器連接到特定的網絡環節，降低自動化系統對CPU運行負擔。這種通訊模塊包括通訊處理器、接口模塊等內容，可以根據不同的需求，選擇不同的通訊接口[3]。集成編程接口不僅具備編程通訊需求，而且可以與其他編程接口進行連接。比如S7-200系列PLC編程接口需要實現PPI和MPI控制網絡的通訊接口。集成通訊接口作為控制網絡的一部分，可以實現各個通訊設備的連接。S7-300系列PLC產品，可以與系統主機自身集成系統的Profi-bus-DP通訊接口，可以直接連接輸入/輸出設備，組態比較靈活。

2.西門子PLC控制網絡應用

某城鎮自來水廠需要供應城鎮10萬人的供水需求，為了及時了解到自來水廠各個節點的流量、水壓、水中成分等各項數據，需要對自來水的進水口、出水口、水質監測點進行數據監控，安裝了自來水監控系統，自來水監控系統可以自動化采集各個監測點的數據，了解到水質、水壓、流量等各項數據信息，并對自來水廠的設備進行監控，一旦發現自來水廠的流量、水壓出現異常，并將采集的數據發送到監控中心，監控中心根據采集的數據數據，自動調節控制管道壓力、流量，避免故障的發生。一旦發生故障，可以在安排技術人員第一時間進行搶修，最快速度恢復正常供水。自來水廠主要由水源區和水廠區構成，兩個區域相隔在1500范圍。水廠安裝了8臺加壓泵，一旦蓄水池的水位或者水壓不足，可以通過變壓器進行增壓，滿足居民用水。自來水廠的控制網絡通訊數據比較多，通訊距離比較長，站點比較多，因此采用工業以太網類型組成控制網絡。根據工業以太網的需求，設置了6個基站構成完整的控制系統，其中5個子站和1個主站，各個子站信息匯聚到主站，由令牌總線進行控制。受到傳統控制器的影響，各個子站雖然可以傳輸信息，但是需要主站發布控制命令，影響到數據正常的傳輸。采用西門子PLC控制網絡，將各個預設的子站轉變為主站，可以實現各個子站相互獨立控制，各個子站運行過程中不會影響到其他基站，確保信息傳輸的安全性和可靠性。

結束語：

西門子PLC控制器產品比較多，在選擇西門子PLC控制網絡的時候，必須根據客戶需求，選擇相應的控制器和網絡產品，還要考慮到網絡控制的性能，選擇相應的傳輸介質、傳輸網絡，確保西門子PLC控制網絡投入運行后，系統運行穩定、可靠、安全。

參考文獻：

[1]馬巖.淺析西門子PLC控制網絡的配置策略與應用[J].電子測試，2020（22）：115-116.

[2]劉建瑞.西門子PLC控制網絡的配置策略與應用[J].大眾標準化，2020（12）：63-64.

[3]李宏利.西門子PLC控制網絡的配置策略與應用探討[J].商品與質量，2019（44）：80-80.