西門(mén)子PLC自動(dòng)化的控制網(wǎng)絡(luò)配置

呂偉

摘 要當(dāng)前，西門(mén)子PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域中，但是由于西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品比較多，這在一定程度上給用戶(hù)的選擇造成了難度。本文中，筆者首先分析了西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)型，然后詳細(xì)地分析了西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略及其應(yīng)用，希望能夠?yàn)榻窈蟮南嚓P(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】西門(mén)子PLC 控制網(wǎng)絡(luò) 配置

西門(mén)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(jì)算機(jī)自動(dòng)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(lái)，有著極強(qiáng)的抗干擾能力。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)各行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)自身的進(jìn)一步發(fā)展，西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用變得越來(lái)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(duì)不同的需求，西門(mén)子PLC自動(dòng)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(mén)子PLC自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)型

1.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)有自定義通訊協(xié)議、自由通訊等。拋除客觀(guān)因素的影響，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jī)、掃描儀等各種通訊協(xié)議公開(kāi)設(shè)備的數(shù)據(jù)實(shí)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(jì)的一種通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)對(duì)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(xiàn)通訊的目的。就當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，西門(mén)子工業(yè)以太網(wǎng)的最大覆蓋范圍在150km左右，最高峰時(shí)能夠同1024個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(jiàn)于現(xiàn)場(chǎng)層以及車(chē)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。另外，由于該網(wǎng)絡(luò)具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，可以允許各個(gè)廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品，同時(shí)連接到同一條Profibus網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(dòng)地發(fā)送信息，只能夠被動(dòng)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(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通。MPI網(wǎng)絡(luò)是一種基于西門(mén)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(duì)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(jì)性高、操作簡(jiǎn)便、成本較低等特點(diǎn)。

1.5 AS-i接口網(wǎng)絡(luò)

AS-i接口又被稱(chēng)為傳感器-執(zhí)行器接口，西門(mén)子PLC自動(dòng)化的控制網(wǎng)絡(luò)中，AS-i接口控制網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足國(guó)際IECTG17B標(biāo)準(zhǔn)，處于自動(dòng)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(huì)對(duì)具備AS-i接口的現(xiàn)場(chǎng)二進(jìn)制設(shè)備進(jìn)行連接。

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

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

2.1 西門(mén)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(guò)程中，需要控制的對(duì)象很多，既有冷卻床，又有切割機(jī)，還有推鋼機(jī)以及其他設(shè)備等。由于涉及到的控制對(duì)象眾多，這就不可避免地出現(xiàn)控制點(diǎn)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(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)，將控制系統(tǒng)劃分為六6個(gè)PLC控制站，使得連接各站點(diǎn)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(chǎng)數(shù)據(jù)鏈路層存在兩種混合方式和令牌總線(xiàn)方式兩種不同介質(zhì)存取方式，令牌總線(xiàn)方式可以通過(guò)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(dòng)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(wú)實(shí)現(xiàn)的可能，通過(guò)對(duì)已經(jīng)劃分的六個(gè)控制站設(shè)置成主站，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(yíng)利為目的的，因此鋼鐵企業(yè)在應(yīng)用西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)控制的時(shí)候，一定會(huì)考慮生產(chǎn)成本方面的問(wèn)題，降低控制成本才能對(duì)其具有吸引力。同時(shí)，還需要考慮到應(yīng)用的可靠熊。所以，鋼鐵企業(yè)為六個(gè)主站選擇了S7-300PLC用315-2DP型號(hào)的CPU。縱觀(guān)整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)可以視為一個(gè)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(gè)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(gè)PLC主站之間及其與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。

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

以某自來(lái)水企業(yè)為例，該自來(lái)水企業(yè)的經(jīng)營(yíng)分為兩個(gè)方面，一個(gè)是水源區(qū)，另一個(gè)是水廠(chǎng)區(qū)，水源區(qū)和水廠(chǎng)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(gè)深井泵實(shí)現(xiàn)。其次，在水產(chǎn)區(qū)方面，其供水的實(shí)現(xiàn)依靠的是三臺(tái)加壓泵對(duì)水進(jìn)行變頻恒壓處理。如果將該自來(lái)企業(yè)與大型自來(lái)水企業(yè)放在一起進(jìn)行對(duì)比，將會(huì)發(fā)現(xiàn)，該自來(lái)水企業(yè)的控制網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)點(diǎn)數(shù)量以及實(shí)際信息傳輸量都要少，并且因?yàn)橥ㄓ嵕嚯x比較短的緣故，綜合考慮下選擇西門(mén)子PLC自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)中的MPI網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

該自來(lái)水企業(yè)使用MPI通訊方式構(gòu)建起一個(gè)小型控制網(wǎng)絡(luò)，PLC主站、位于水源區(qū)的三個(gè)從站、位于水廠(chǎng)區(qū)的上位機(jī)組共同構(gòu)成了整個(gè)MPI網(wǎng)絡(luò)。PLC主站使用CPU型號(hào)為3121FM的S7-300PLC，其他所有從站PLC則使用CPU型號(hào)為224XP的S7-200PLC。原網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展是在網(wǎng)絡(luò)物理層中采用RS485中繼器實(shí)現(xiàn)的，這樣一來(lái)，通訊距離可以延長(zhǎng)至1000m左右，滿(mǎn)足了遠(yuǎn)程通訊服務(wù)的同時(shí)，還滿(mǎn)足了實(shí)際工作開(kāi)展的需要。該自來(lái)水企業(yè)受制于控制任務(wù)對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性不高的影響，各總站都以被動(dòng)形式與主站之間進(jìn)行通訊。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，西門(mén)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(huì)各行業(yè)和領(lǐng)域中，對(duì)社會(huì)各行業(yè)的發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)作用。因此，在應(yīng)用西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的時(shí)候，一定要對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)配置具體分析，從企業(yè)自身的實(shí)際出發(fā)，著眼于全局，考慮企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，選擇合適的PIC自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，對(duì)所選擇的控制網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型不斷進(jìn)行優(yōu)化配置，使得西門(mén)子PLC自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值得到最大化發(fā)揮，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的又好又快發(fā)展。

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作者單位

山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司 山東省濟(jì)南市 250101