西門子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信問題的探討

何德籌

(廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司湛江卷煙廠，廣東 湛江 524000)

0 引 言

目前，我國煙草行業(yè)在社會(huì)環(huán)境中取得了較好的發(fā)展成就，開始邁入現(xiàn)代化和智能化的道路。在這個(gè)過程中，煙草行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，已經(jīng)開始著手推廣與貫徹PLC相關(guān)技術(shù)。應(yīng)用PLC技術(shù)后，煙草行業(yè)邁向了工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化道路，并且使用各類可編程控制器來構(gòu)建生產(chǎn)控制微型計(jì)算機(jī)，給煙草行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)帶來了極大幫助。但是，在很多煙草企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了西門子PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信的相關(guān)問題，應(yīng)該引起重視，理性解決，才能提高煙草行業(yè)的生產(chǎn)效益。因此，主要從這個(gè)角度入手，探討西門子PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的融合通信方法[1]。

1 西門子PLC的相關(guān)概述

1.1 西門子PLC的構(gòu)成

西門子PLC的種類非常多。為了更好地進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的分析，選擇西門子S7-200系列的PLC進(jìn)行分析，因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡單、速度快、可靠性強(qiáng)，是西門子PLC眾多系列中最基礎(chǔ)、最小型的PLC。此外，這一系列PLC能夠較好地滿足通信與網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)要求，支持比較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，也提供了一定的通信渠道。西門子PLC的整體構(gòu)成相對(duì)來說比較簡單，主要有CPU、擴(kuò)展模塊、功能模塊、開發(fā)和使用相關(guān)設(shè)備等，是一個(gè)相對(duì)完整的控制系統(tǒng)[2]。

1.2 西門子PLC編程的基本內(nèi)容

在使用PLC時(shí)需要進(jìn)行相應(yīng)編程，使其形成一整套的控制指令體系。PLC有專門的指令體系，但是各個(gè)生產(chǎn)廠家的編程格式都有所不同。對(duì)于S7-200系列的PLC來說，使用的是基本梯形圖語言。這種編程語言是常見且容易掌握的。對(duì)一些非專業(yè)人員來說，經(jīng)過簡單的培訓(xùn)即可看懂梯形圖，因此在我國煙草行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

2 西門子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信的實(shí)際方法分析[3]

2.1 第一種通信方法

第一種方法主要是將監(jiān)控計(jì)算機(jī)作為整體通信的核心，通過PLC對(duì)整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)中的寄存器進(jìn)行各類讀寫操作。具體來講，是核心計(jì)算機(jī)將各類指令發(fā)送到PLC端口中，PLC在接收到這些指令后開始利用內(nèi)部程序進(jìn)行譯碼和解讀，最后再利用一些子程序完成指令對(duì)應(yīng)的操作內(nèi)容。

這種通信方法能夠基本實(shí)現(xiàn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和PLC輻射區(qū)域內(nèi)各個(gè)寄存器的連接，并由PLC調(diào)動(dòng)子程序完成指令操作。但是，當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和PLC的工作速率不一致時(shí)，很容易出現(xiàn)沖突。比如，當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)送指令時(shí)PLC并沒有真正做好準(zhǔn)備，因此無法接收已經(jīng)發(fā)送的指令，也就無法完成既定的操作。為了解決這種通信方法存在的問題，提出了第二種通信方法。

2.2 第二種通信方法

鑒于第一種通信方法存在的問題，第二種方法在提出時(shí)更加重視PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信的可靠性，引入了軟件握手的整體程序。在傳統(tǒng)通信體系中，自由口往往僅使用兩根線進(jìn)行連接，雖然能夠完成數(shù)據(jù)傳輸，但是無法貫徹軟件握手的體系。當(dāng)PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間出現(xiàn)誤碼或者兩者工作速率不一致時(shí)，依然會(huì)發(fā)生沖突，因此必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，貫徹軟件握手的整體體系。此外，需要對(duì)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和PLC進(jìn)行相應(yīng)協(xié)調(diào)，在一方發(fā)出相關(guān)信息時(shí)，另一方應(yīng)該做好準(zhǔn)備。在具體信息傳輸時(shí)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)在發(fā)生指令前應(yīng)該先發(fā)出握手信號(hào)，PLC接收到握手信號(hào)后再反饋給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到反饋后可以發(fā)出既定指令，而PLC在收到指令后依然要進(jìn)行反饋操作。監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到指令反饋后，需要和之前發(fā)送的指令進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)無誤后就可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)操作，直到所有指令都發(fā)布完畢。使用這種方法后，PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信的可靠性得到了有效保證，但是整體傳輸效率出現(xiàn)了下滑。為了保證最終信息傳輸?shù)馁|(zhì)量，做出時(shí)間和效率上的犧牲是非常必要的。

2.3 上位機(jī)通信程序

為了滿足第二種通信方法，應(yīng)該對(duì)上位機(jī)通信程序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整和優(yōu)化，明確其應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。就第二種通信方法的實(shí)現(xiàn)來看，上位機(jī)通信程序應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的核心功能主要有PLC通信連接、指令發(fā)送渠道、指令采樣數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)對(duì)比和分析等。具體應(yīng)用過程中，各個(gè)企業(yè)不必過于拘泥于這些要求，應(yīng)該基于企業(yè)的實(shí)際情況做出相應(yīng)調(diào)整，在明確自身生產(chǎn)經(jīng)營對(duì)PLC功能需求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信體系，并解決當(dāng)前存在的各類通信問題。

3 西門子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信在煙草行業(yè)的具體應(yīng)用

當(dāng)前，在我國煙草行業(yè)中，西門子PLC已經(jīng)在煙草自動(dòng)化生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)極大提高了煙草生產(chǎn)的整體效率。實(shí)際生產(chǎn)中，西門子PLC的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛。對(duì)于煙草生產(chǎn)來說，僅使用PLC控制功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要將其同監(jiān)控界面和煙草生產(chǎn)的具體工藝和參數(shù)結(jié)合在一起。PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信在煙草行業(yè)的具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

第一，組態(tài)軟件WinCC的綜合應(yīng)用。煙草生產(chǎn)使用這種軟件主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)車間的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，同時(shí)可以與各層通信設(shè)備進(jìn)行較好連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)車間的數(shù)字化控制。具體應(yīng)用中，引入PROFIBUS協(xié)議，能夠兼容很多類型設(shè)備。使用過程中，涉及的設(shè)備主要有電機(jī)控制器、PLC和輸出/輸入模塊等。

第二，利用第三方軟件實(shí)現(xiàn)各類監(jiān)控職能。隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，各類可編程軟件也得到了應(yīng)用如VB、VC等。在煙草生產(chǎn)過程中使用第三方軟件后，PLC的編制過程會(huì)變得更加靈活和便捷，煙草企業(yè)所需要付出的成本也比較低。具體應(yīng)用過程中，第三方軟件能夠基于監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信需求，進(jìn)行整體全面的程序編輯。但是，需要煙草企業(yè)內(nèi)部具有較高水平的技術(shù)人員，否則很難保證最終編輯程序的可靠性。

4 結(jié) 論

目前，在我國煙草行業(yè)中，PLC相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了較廣泛的應(yīng)用，在未來發(fā)展中具有無限潛力。因此，對(duì)于煙草企業(yè)來說，應(yīng)該在平時(shí)的生產(chǎn)運(yùn)營管理中，充分認(rèn)識(shí)到PLC相關(guān)技術(shù)的重要價(jià)值，協(xié)調(diào)好監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信方面的各類問題。此外，煙草企業(yè)應(yīng)該多和其他企業(yè)進(jìn)行PLC相關(guān)技術(shù)上的交流，積極了解行業(yè)前端技術(shù)動(dòng)態(tài)，將一些先進(jìn)技術(shù)引入到企業(yè)生產(chǎn)，從而不斷提高煙草企業(yè)對(duì)PLC的應(yīng)用層次，促進(jìn)我國煙草生產(chǎn)運(yùn)營的自動(dòng)化、智能化和高效化。