西門子PLC控制系統與第三方設備之間的通訊方式

柏寧娟

主要介紹了西門子PLC在風機控制系統中與第三方設備的通訊方式，重點講述了西門子S7-400H冗余控制系統與高爐控制系統之間的通訊；與本特利3500監測系統的Modbus通訊；與獨立的遠程I/O站的Profibus總線通訊以及與遠程控制系統S7-400和S7-300之間的通訊。

【關鍵詞】西門子PLC 通訊方式 Profibus總線通訊 Modbus通訊

工業通訊在自動化技術領域一直發揮著重要的作用。工業以太網廣泛應用于工廠的控制級通訊，以實現PLC與PLC之間，PLC與上位機之間的通訊。高爐鼓風機的控制系統與用戶高爐控制系統中采用最多的就是以太網通訊，走的是上位通訊。與本特利3500監測系統的通訊是走下位Modbus通訊，與西門子電機的變頻啟動裝置或者用戶遠程I/O站的通訊走的都是下位Profibus DP總線通訊。下面就某項目中的通訊方式應用來闡述。

1 以太網通訊方式

以西門子S7-400冗余系統為例，工程師站和操作員站通過工業以太網卡和交換機連接，交換機和CPU之間通過以太網連接，交換機的RJ45口或者光口都可以和用戶高爐系統或者其他設備都通過以太網實現通訊。這樣就可以在風機控制室內讀取用戶高爐或者其他設備的監測數據。西門子交換機的光口采用多模光纖傳輸距離5km，單模光纖傳輸距離為26km。這種以太網通訊方式在現場得到了廣泛應用，如圖1所示。

2 通過Profibus DP總線通訊方式

S7-400H作為DP主站，可通過集成在S7-400 CPU上的PROFIBUS DP接口，可以連接ET200分布式I/O設備、現場設備、S7-300、SIMATIC S7-400（通過CP443-5）這些都作為從站連接到PROFIBUS DP接口上，這是西門子S7-400H系統和遠程的I/O站的通訊。

遠程I/O站也是ET200M結構，兩者之間通過OLM（光電轉換器）實現了PROFIBUS DP總線的電氣信號與光纖信號的轉換，常用于PROFIBUS DP多個站之間總線串聯，而且兩者相對距離較遠采用光電轉換器。光纖傳輸距離：多模2km，單模20km。

（1）冗余PROFIBUS DP總線和單通道的PROFIBUS DP之間通訊，機組的控制系統采用的是S7-400冗余系統，用戶高爐側的某些設備采用的S7-300不冗余系統，或者是機組控制系統要和高壓側的西門子電機變頻裝置之間的通訊，這兩個系統之間要求進行PROFIBUS DP總線通訊，在機組控制系統I/O機架上增加一套Y-Link連接器，Y-Link包括：2個IM157接口模塊，1個Y耦合器，1個總線模板BM IM157，1個總線模板BM Y耦合器。Y-Link是一種總線耦合器，用于在冗余Profibus-DP系統和單通道Profibus-DP系統之間的過渡。比我們通常采用MODBUS下位通訊方式速度相對提高很多。目前有些機組和變頻啟動裝置之間或者和本特利3500系統直接采用MODBUS通訊方式，但是MODBUS通訊協議是一種主從方式的通訊協議，即只能實現單向通訊，

（2）西門子冗余的PROFIBUS DP總線與遠程的西門子冗余系統的PROFIBUS DP總線之間的通訊，在原有的兩套西門子控制系統硬件基礎上各增加一套Y-Link連接器、DP/DP coupler以及用于安裝Y-Link和DP/DP coupler的導軌；DP/DP coupler是兩個Y-Link之間的連接設備，一邊連接機組側，一邊連接高爐側。

在大型機組控制系統（西門子PLC）與高爐控制系統之間進行通訊，以往咱們最常用的是走工業以太網通訊，用PLC系統配置的以太網交換機預留口與高爐通訊，這種通訊方式通常來自外部（上位）的以太網通訊和控制系統本身的下位控制站上來的以太網通訊是兩個獨立的數據系統，在上位組態時不能形成一個有機的整體。采用Profibus-DP下位通訊方式后，兩個控制系統之間的通訊會穩定、可靠、迅速；而且可以隔離兩個控制系統，沒有特殊的程序要求，兩個系統之間的通訊還是雙向的。

3 結束語

西門子S7-400有多種通訊方式：組合式多點MPI和DP主接口，集成在所有CPU內，S7-200和S7-300系統以及其他的S7-400系統。附加的PROFIBUS DP接口集成在某些CPU內，適用于經濟型ET-200分布式I/O系統。還可連接到PROFIBUS和工業以太網的通訊模塊。由于Profibus總線目前是國際上應用最廣泛的兩個總線之一，Profibus總線通訊是一種雙向通訊方式，顯然采用Profibus總線通訊具有明顯的優勢。

參考文獻

[1]兌幸福，孫士平.西門子PLC通訊詳解[J].可編程控制器與工廠自動化，2011.

[2]張鵬，孫晨宇.西門子PLC與第三方設備的DP通訊、無線通訊[J].電子技術與軟件工程，2015.

作者單位

西安陜鼓工程技術有限公司 陜西省西安市 710075