西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

王強(qiáng) 張新 汪清 李波

摘要：隨著我國(guó)不斷地深入研究PLC技術(shù)，已經(jīng)在一定程度上促進(jìn)了西門子PLC系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)逐漸發(fā)展為當(dāng)前的主流技術(shù)，因此，在之后加強(qiáng)對(duì)PLC組網(wǎng)技術(shù)的研究就十分有必要，其作為一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的技術(shù)而言，應(yīng)該加大力度促進(jìn)其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步而言具有十分重要的作用。本文對(duì)西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和論述，以供參考。

關(guān)鍵詞：西門子;PLC;組網(wǎng)技術(shù);研究與應(yīng)用

前言

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，離不開網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的加持，西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通過充分的利用PLC組網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)建立起了更加系統(tǒng)全面地控制網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上促進(jìn)了工業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)發(fā)展意義。先進(jìn)的西門子PLC控制器通過與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，能夠構(gòu)建企業(yè)更加優(yōu)良的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，以靈活多樣的組網(wǎng)和通信方式為主，使得企業(yè)在新建或改建生產(chǎn)線時(shí)有更多的選擇。站在長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來看，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用研究對(duì)未來具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.PLC組網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)組成

西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用主要有PPI網(wǎng)絡(luò)、MPI網(wǎng)絡(luò)、Profibus網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)、Profinet網(wǎng)絡(luò)。其中工業(yè)以太網(wǎng)Profinet網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)下位機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行及時(shí)的信息傳輸，能夠在一定程度上滿足現(xiàn)在各種復(fù)雜的上位機(jī)軟件的智能應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)控制中具有十分重要的作用和地位。

2.西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)的研究

整個(gè)系統(tǒng)的組網(wǎng)過程根據(jù)應(yīng)用不同，通訊協(xié)議的不同還是比較復(fù)雜的。所以我們必須深入的研究系統(tǒng)的組網(wǎng)過程中通訊的軟、硬件及應(yīng)用配置，針對(duì)該過程中可能出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)進(jìn)行熟悉和認(rèn)識(shí)，采取有效的措施使得整個(gè)組網(wǎng)功能能夠順利應(yīng)用。因此，我們將組網(wǎng)過程中需要重視的方面分為了以下幾類：

2.1 HMI系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)通訊

HMI系統(tǒng)是工業(yè)控制系統(tǒng)中重新人機(jī)交互應(yīng)用，西門子系統(tǒng)中早期通常使用PROFIBUS協(xié)議、MPI協(xié)議為主，現(xiàn)在通訊雖然以以太網(wǎng)通訊或PROFINET通訊為主，但是目前在用的系統(tǒng)中仍然有很多PROFIBUS協(xié)議、MPI協(xié)議通訊。通常情況下，西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)中是利用S7-300作為控制器，HMI作為上位機(jī)。PROFIBUS協(xié)議、MPI協(xié)議組網(wǎng)通訊時(shí)主要關(guān)注通訊地址的配置，通訊速率的配置，通訊接口的選擇及配置，同時(shí)還要考慮到總線接頭處終端電阻的設(shè)置操作。

HMI軟件主要是用于數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)的監(jiān)控。它是我國(guó)工業(yè)應(yīng)用軟件的重要組成之一，有助于工業(yè)領(lǐng)域朝著自動(dòng)化以及控制化的方向發(fā)展。符合低層次的工業(yè)應(yīng)用實(shí)際需求。系統(tǒng)以逐漸發(fā)展利用以太網(wǎng)進(jìn)行通信，對(duì)于S7-300來說，其主要是由拓展模塊PLC343-1和交換機(jī)構(gòu)成的.所以PLC-300能夠與給各種設(shè)備之間保持正常的通信交流，此通訊方式在現(xiàn)有生產(chǎn)線線系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。

2.2 MPI通訊

MPI是多點(diǎn)接口（Multi Point Interface）的簡(jiǎn)稱，是西門子公司開發(fā)的用于PLC之間通訊的保密的協(xié)議。MPI協(xié)議是西門子內(nèi)部協(xié)議，MPI是基于OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）的七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，基于令牌的的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。MPI 通信是SIMATIC S7多點(diǎn)通信的接口，是一種適用于少數(shù)站點(diǎn)間通信的網(wǎng)絡(luò)，多用于連接上位機(jī)和少量PLC之間近距離通信.MPI通訊是當(dāng)通信速率要求不高、通信數(shù)據(jù)量不大時(shí)，可以采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通訊方式。MPI網(wǎng)絡(luò)的通信速率為19.2Kbps～12Mbps，最多可以連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大通訊距離為50m，但是可以通過中繼器來擴(kuò)展長(zhǎng)度。s7-200和S7-200smart，S7-300，400都是支持MPI協(xié)議的，因此MPI協(xié)議在現(xiàn)存的各類生產(chǎn)線應(yīng)用中是非常廣泛的。我們有時(shí)候會(huì)使用mpi_來進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，從而實(shí)現(xiàn)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能。在實(shí)際的應(yīng)用過程中具有十分重要的地位和作用。

2.3 PROFIBUS通訊

PROFIBUS-DP用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時(shí)間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所需的非周期性通信以進(jìn)行組態(tài)、診斷和報(bào)警處理。PROFIBUS方式已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并且發(fā)展為重要的通訊方式之一，這種通訊方式主要分為三種類型。DP、FMS和PA，它能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化，通過簡(jiǎn)化發(fā)展為一種高速的通信方式，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸，這種通信方式是不需要額外添加通訊模塊的。PROFIBUS通訊方式可用于工廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)工序和程序進(jìn)行控制;PROFIBUS通訊方式還可用于車間控制層，實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)設(shè)備的連接，并傳輸大量的數(shù)據(jù)信息。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用意義。

2.4工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)

工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)單理解就是，以太網(wǎng)應(yīng)用到工業(yè)控制場(chǎng)合后，經(jīng)過改進(jìn)使用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的以太網(wǎng)，就成為工業(yè)以太網(wǎng)。 ? 在西門子300或400系列的PLC中會(huì)使用西門子的網(wǎng)卡CP343-1或CP443-1通訊，應(yīng)用過ISO或TCP連接等實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的通訊。這樣所使用的TCP和ISO就是應(yīng)用在工業(yè)以太網(wǎng)上的協(xié)議。而西門子公司主導(dǎo)開發(fā)的PROFINET 是一種基于以太網(wǎng)通訊系統(tǒng)開發(fā)的結(jié)合自身產(chǎn)品特點(diǎn)優(yōu)化的，是由西門子公司和 Profibus 用戶協(xié)會(huì)開發(fā)。 PROFINET 具有多制造商產(chǎn)品之間的通訊能力，自動(dòng)化和工程模式，并針對(duì)分布式智能自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。其應(yīng)用結(jié)果能夠大大節(jié)省配置和提高效率。 PROFINET 系統(tǒng)集成了基于 Profibus 的系統(tǒng)，它也可以集成其它現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，主要優(yōu)化點(diǎn)體現(xiàn)在實(shí)效性好，擴(kuò)展性能好，便于與Internet集成。

結(jié)束語

綜上所述，在對(duì)西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究的過程中，我們可以明確的了解到PLC組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并且在實(shí)際的應(yīng)用過程中非常廣泛。因此，在進(jìn)行應(yīng)用以及研究的過程中都要遵循客觀實(shí)際的需求，不斷地了解此項(xiàng)技術(shù)的特性，從而確定出更加科學(xué)合理的應(yīng)用方案，使得組網(wǎng)技術(shù)能夠切實(shí)的服務(wù)制造業(yè)。

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