西門子PLC自動化的控制網絡配置

呂偉

摘 要當前，西門子PLC已經廣泛地應用于社會各領域中，但是由于西門子PLC控制網絡產品比較多，這在一定程度上給用戶的選擇造成了難度。本文中，筆者首先分析了西門子PLC控制網絡的類型，然后詳細地分析了西門子PLC控制網絡的配置策略及其應用，希望能夠為今后的相關研究提供一定的參考依據。

【關鍵詞】西門子PLC 控制網絡 配置

西門子PLC控制網絡建立在數字模擬通信、智能儀表技術、計算機自動化控制等多種技術的基礎上，有這些有技術發展演變而來，有著極強的抗干擾能力。隨著社會經濟的快速發展，社會各行業為了實現自身的進一步發展，西門子PLC控制網絡的應用變得越來越廣泛，提高了生產的安全性，降低了事故的發生概率。面對不同的需求，西門子PLC自動化的控制網絡需要采取不同的配置策略，以便各行業能夠充分利用。

1 西門子PLC自動化控制網絡的類型

1.1 點對點接口網絡

點對點接口網絡的特點有自定義通訊協議、自由通訊等。拋除客觀因素的影響，在點對點接口網絡環境下，S7-200或者S7-300PLC能夠與控制器、打印機、掃描儀等各種通訊協議公開設備的數據實現交換。

1.2 工業以太網

工業以太網是特意為工業應用設計的一種通訊網絡，通過對TCP/TP協議以及ISO協議的應用，能夠實現利用光纜、同軸電纜以及工業雙絞線通訊的目的。就當前的實際情況來看，西門子工業以太網的最大覆蓋范圍在150km左右，最高峰時能夠同1024個網絡節點相連，數據傳輸速率為10/100Mb/s，支撐廣域網。

1.3 Profibus網絡

該網絡常見于現場層以及車間監控的通訊系統中，最大的傳輸速率和MPI相同，能夠和127個網絡節點進行數據交換。另外，由于該網絡具有開放性的特點，可以允許各個廠商開發自己的產品，同時連接到同一條Profibus網絡進行通訊。

1.4 PPI網絡和MPI網絡

PPI網絡是一種主從式協議，不能主動地發送信息，只能夠被動地做出回應。該網絡通訊接口繼承與S7-200CPU上，利用普通的雙芯屏蔽雙絞電纜進行聯網通。MPI網絡是一種基于西門子內部標準的令牌網絡協議，最大的傳輸速率在12Mb/s左右。對于MPI網絡而言，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，具有經濟性高、操作簡便、成本較低等特點。

1.5 AS-i接口網絡

AS-i接口又被稱為傳感器-執行器接口，西門子PLC自動化的控制網絡中，AS-i接口控制網絡滿足國際IECTG17B標準，處于自動控制系統的最底層，能夠傳輸少量的數據，一般情況下會對具備AS-i接口的現場二進制設備進行連接。

2 西門子PLC控制網絡的配置策略及其具體應用

西門子PLC控制網絡的應用非常廣泛，為了能夠更好地對西門子PLC控制網絡的配置策略及其應用進行探究，筆者以鋼鐵企業和自來水企業為例進行探究，具體情況表現如下。

2.1 西門子PLC控制網絡在鋼鐵企業中的配置策略及應用

鋼鐵企業日常的生產過程中，需要控制的對象很多，既有冷卻床，又有切割機，還有推鋼機以及其他設備等。由于涉及到的控制對象眾多，這就不可避免地出現控制點結構復雜、信息量傳輸量龐大的情況。鋼鐵企業在詳細了解控制設備及分布情況的基礎上，應用西門子PLC控制網絡，將控制系統劃分為六6個PLC控制站，使得連接各站點之間的數據通信是連鎖控制技術。需要注意的是，Profibus-DP網絡在現場數據鏈路層存在兩種混合方式和令牌總線方式兩種不同介質存取方式，令牌總線方式可以通過令牌向主站傳遞數據信息，獲得令牌的主站能夠向從站發出信息或者索取信息，從站被動地作出響應向總站發送信息。鑒于這種情況的存在，數據自由、高效的傳輸幾無實現的可能，通過對已經劃分的六個控制站設置成主站，以此實現對整個控制系統內部數據的自由交換。

鋼鐵企業是以營利為目的的，因此鋼鐵企業在應用西門子PLC控制網絡的實現對生產控制的時候，一定會考慮生產成本方面的問題，降低控制成本才能對其具有吸引力。同時，還需要考慮到應用的可靠熊。所以，鋼鐵企業為六個主站選擇了S7-300PLC用315-2DP型號的CPU。縱觀整個控制網絡系統，西門子PLC控制網絡可以視為一個兩極子網結構，處在底層的Profibus網絡負責的是六個PLC主站以及遠程從站的通訊服務，頂層的Profibus-DP子網負責的則是各個PLC主站之間及其與上位機之間的數據通訊。

2.2 西門子PLC控制網絡在自來水企業中的配置策略及應用

以某自來水企業為例，該自來水企業的經營分為兩個方面，一個是水源區，另一個是水廠區，水源區和水廠區二者之間的距離大概在950m左右。首先，在水源區蓄水池方面，其供水依靠三個深井泵實現。其次，在水產區方面，其供水的實現依靠的是三臺加壓泵對水進行變頻恒壓處理。如果將該自來企業與大型自來水企業放在一起進行對比，將會發現，該自來水企業的控制網絡網點數量以及實際信息傳輸量都要少，并且因為通訊距離比較短的緣故，綜合考慮下選擇西門子PLC自動控制網絡中的MPI網絡通訊方式。

該自來水企業使用MPI通訊方式構建起一個小型控制網絡，PLC主站、位于水源區的三個從站、位于水廠區的上位機組共同構成了整個MPI網絡。PLC主站使用CPU型號為3121FM的S7-300PLC，其他所有從站PLC則使用CPU型號為224XP的S7-200PLC。原網絡的擴展是在網絡物理層中采用RS485中繼器實現的，這樣一來，通訊距離可以延長至1000m左右，滿足了遠程通訊服務的同時，還滿足了實際工作開展的需要。該自來水企業受制于控制任務對控制網絡信息傳輸的實時性不高的影響，各總站都以被動形式與主站之間進行通訊。

3 結語

總而言之，西門子PLC控制網絡產品非常豐富，并且已經廣泛地應用與社會各行業和領域中，對社會各行業的發展起到了巨大的促進作用。因此，在應用西門子PLC控制網絡產品的時候，一定要對控制網絡配置具體分析，從企業自身的實際出發，著眼于全局，考慮企業的長遠利益，選擇合適的PIC自動化控制網絡類型，對所選擇的控制網絡類型不斷進行優化配置，使得西門子PLC自動化控制網絡的價值得到最大化發揮，提升企業的經濟效益，實現企業的又好又快發展。

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作者單位

山東省冶金設計院股份有限公司 山東省濟南市 250101