淺析羅克韋爾與西門子大型PLC通訊方案

袁亞鵬

摘 要：本文著重分析了西門子S7系列的控制器和AB公司controllogix控制器之間的PLC通訊問題。提出了自己對這方面的解決方案，并分別深入說明了各個方案的運用特點和應(yīng)用范圍。希望本文的集中設(shè)想方案能對類似的機械自動化設(shè)計提供一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：PLC通訊方案；DP解決方案；PLC通訊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.114

1 DP-profinet解決方案

（1）設(shè)計原理和解決方案。DP-profinet解決方案的設(shè)計原理是，將controllogix5000通過第三方SST公司的DP通訊模塊SST-PFB-CLX-RL作為通訊主要渠道，模塊采用TURK的BL67系列DP遠(yuǎn)程協(xié)議，轉(zhuǎn)而再通過另外一塊DP通訊模塊作為主要通訊路徑，S7-400PLC的CPU416作為輔助渠道，進而完成兩個不同類型的DP通訊。具體的DP通訊配置如圖1所示。

（2）方案評價。DP-profibus在整體通訊方式上相對來說是一種成熟可靠的解決方案。但是因為其在通訊過程用材上采用雙絞線的材質(zhì)，導(dǎo)致DP以太網(wǎng)的最大通訊間距被限制在1000米以下，并且其信號的傳輸速率也會隨著傳輸間距的增長而減少，這就有可能會導(dǎo)致兩個主控制器之間的通訊周期達(dá)到10毫秒以上，這樣是不能滿足同一區(qū)域控制器之間的最基本的通訊要求的。

2 Echochange網(wǎng)關(guān)解決方案

（1）設(shè)計原理和解決方案。Echochange網(wǎng)關(guān)解決方案原理與配置設(shè)計。采用INAT GmbH公司生產(chǎn)的“Echochange”網(wǎng)關(guān)，將AB公司的Ethernet/IP以太網(wǎng)與siemens公司的profinet以太網(wǎng)連接，間接實現(xiàn)controllogix5000與S7-400的以太網(wǎng)通訊。

（2）方案評價。該方案與第二種方案在設(shè)計原理上是一樣的，只不過將通訊網(wǎng)關(guān)換成了Ehernet/IP到Profinet，該方案的關(guān)鍵在于，通訊網(wǎng)關(guān)兩邊都采用了以太網(wǎng)，只是應(yīng)用層規(guī)約不同，利用這一以太網(wǎng)特征，進行簡單的網(wǎng)關(guān)通訊模塊的搭配，實現(xiàn)兩個已有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間的簡易通訊連接，但這樣簡易的數(shù)據(jù)通訊渠道只能傳輸同樣簡單的整數(shù)信號。與之前的通訊方案相比，該方案省去了一個第三方（SST）的DP通訊模塊，且Echochange網(wǎng)關(guān)的整體配置成本比用S7-300來通訊DP-Profinet的網(wǎng)關(guān)配置要低，運行的可靠性也要高一些。

3 嵌入式以太網(wǎng)解決方案

（1）設(shè)計原理和解決方案。嵌入式以太網(wǎng)解決方案采用可插在controllogix5000機架內(nèi)的Prosoft公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)模板，自主編程后，直接實現(xiàn)controllogix5000與S7-400的以太網(wǎng)通訊。

（2）方案評價。該方案的關(guān)鍵是針對prosoft公司生產(chǎn)的允許公司用戶進行自主開發(fā)的第三方以太網(wǎng)模塊MV156-GEC的規(guī)定，對這一主要通訊模塊進行協(xié)議改變，讓該模塊起到一個自帶以太網(wǎng)接入口的嵌入式系統(tǒng)計算機的作用，這是依據(jù)AB公司controllogix5000的以太網(wǎng)模塊和siemens公司S7系列PLC的以太網(wǎng)模塊在TCP傳輸控制層上都遵從了相同的運行協(xié)議，只不過是在具體應(yīng)用時采用了不同的運行規(guī)約，所以，可以依據(jù)socket編程直接使用傳輸層協(xié)議來通訊。

4 DP/DP-Coupler解決方案

（1）設(shè)計原理和解決方案。在已有DP網(wǎng)上掛DP/DP-Coupler為該企劃案的核心要點，利用DP網(wǎng)與S7-400的CPU進行通訊。

（2）方案評價。該DP網(wǎng)通訊方案相較于以上四種方案，整體配置要求不高，設(shè)備成本也相對較低。原因在于它不需要在contorlloigx5000的機架中額外插入新的DP通訊模塊，而是利用controllogix5000遠(yuǎn)程控制編程中固有存在的DP以太網(wǎng)協(xié)議，將DP/DP-coupler安裝在合適的遠(yuǎn)程協(xié)議柜內(nèi)，進而達(dá)到縮短兩個控制器之間的通訊距離的目的。這個方案實質(zhì)上將兩套控制系統(tǒng)內(nèi)固有的DP網(wǎng)絡(luò)用DP/DP-coupler的方式進行簡易的信息鏈接，然后在信號連接的基礎(chǔ)上，讓雙方的通訊CPU通過DP/DP-coupler通道進行信息的互換。

5 結(jié)論

DP-profibus解決方案的通訊渠道更加牢靠簡易，對于硬件配置的要求不是很高，但受其通訊硬件因素的制約，不適用于通訊距離較長的PLC通訊情況。Echochange網(wǎng)關(guān)解決方案和第一種方案在設(shè)計原理上是一樣的，只是把中間的銜接媒介由S7-300換成了硬件要求更低的Echochange網(wǎng)關(guān)通訊模塊。這樣就改善了一部分第一種通訊方案的應(yīng)用范圍。整體與第一種相比其對配置的要求要更低，也更不容易出錯。嵌入式以太網(wǎng)解決方案則是根據(jù)前兩種解決方案在不考慮科研水平和實際控制器開發(fā)的情況下進行的更加有針對性的通訊優(yōu)化嘗試。整體的通訊方案基本上都解決了前三種出現(xiàn)的明顯的應(yīng)用缺陷，且在硬件投入上也更加經(jīng)濟有效。但在實際的應(yīng)用推廣中，由于其中自主研發(fā)的種種風(fēng)險和投入，并不適用與推廣，在整體可靠性方面也不如前兩種。DP/DP-Coupler解決方案和之前的三種方案綜合比較，是成本最低，應(yīng)用范圍最廣的DP網(wǎng)通訊方案。這個方案充分考慮了兩個不同類型的控制器的具體通訊特點，利用其中已有的通訊模塊，進行更加直接的通訊模塊相互的信息交換。但這種通訊方案在通訊效率和實際應(yīng)用通訊速度上還有很大的提升空間。

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