西門子PLC與HMI的以太網通訊的應用

丁強

宣鋼檢修公司 河北張家口 075100

西門子PLC與HMI實現通信的方法比較多，在工作中比較常用的有以下三種方式，分別為：以太網通訊方式，MPI通信方式以及PROFIBUS-DP通訊方式。這三種方式中應用比較廣泛的主要為以太網通訊方式，此方式與西門子PLC之間的通訊有著低成本、高速度以及安裝簡單的優勢，以實際工作中應用的場景范圍比較大。以太網通訊方式能夠滿足參數刷新率比較高的工作場景，比較適合使用在產品測試以及相關控制階段。通過以太網實現西門子PLC與HMI的通信對二者的應用有著重要的意義。

1 西門子PLC的基本概述

PLC是應用于工業生產中一種數字運算操作電子裝置。西門子PLC是由德國西門子公司生產制造的可編程控制器。西門子PLC有著能夠進行程序修改設計的存儲器功能。此功能能夠完成設備內部的存儲以及邏輯運算。滿足設備中的各類指令要求，以數字化與模擬化的形式對生產工作中的各類設備進行有效的控制管理。此類型的控制器在我國經濟發展以及工業化建設中有著重要的作用，相關的技術已經的到了廣泛的應用。目前西門子PLC系列設備主要有S7-200、S7-300、S7-400以及S7-1200這幾種常用的型號。西門子PLC系列產品有著運行速度快、設備體積小以及通訊性能穩定的主要優勢。在西門子PLC的應用過程中，主要工作為對數據的輸入，設備程序算法操作執行以及最終的結果輸出幾個階段[1]。

2 西門子PLC與計算機之間的通信技術方法

2.1 應用組態軟件實現監控操作

在組態軟件中比較常用的技術為PROFIBUS，此項技術主要被應用于自動化生產車間中的監控設備中，以實現對相關數據的有效控制與監控。PROFIBUS技術能夠完成設備層到車間層中各項數據的分散性控制，保證現場的通訊網絡正常，這種技術的應用有效的實現了工廠自動化與智能化的要求。在組態軟件中應用的PROFIBUS技術有利于分布式I/O的告訴通訊。PROFIBUS技術設備主要由輸入與輸出設備模塊，系統電機控制器以及PLC共同組成。此類型的網絡模式由一個系統主站以及多個從站組成，主站對從站的有關型號以及相關類型進行確定，實現網絡中的相互匹配。

2.2 應用第三方軟件編制的監控

軟件實現監控為了實現PLC與監控計算機之間的高效通信，會根據比較高效的編程軟件進行系統設計。目前市面上比較常用的第三方軟件有VB、VC軟件。應用第三方軟件可以良好的控制軟件的靈活性，應用效率高，系統建設成本比較低，并且簡建成系統的兼容性比較強。通過第三方軟件編制監控軟件的過程中，可以根據實際的需要對編制對象的性質以及適用方向進行確定，實現對特征對象的有效衡量。設計編制中需要模擬一個命令開展程序的編輯操作。在第三方軟件編制中可以完成程序編輯以及相關的輸出工作，在編輯過程中要深刻認識到工作量情況以及工作難度的影響，提高編制工作的可靠性能，根據需要對第三方軟件的軟件協議進行購買。此方法比較適用于經濟水平有限，而技術工作人員水平比較高的情況下。

3 西門子PLC與HMI通訊的應用

3.1 關于PLC控制系統軟件的編程設計

目前西門子公司設計制造了許多S7系列型號的應用軟件，通過這些軟件能夠實現系統的編程與組態控制，在控制系統的應用中需根據嚴格的要求進行開展。以下對整個使用步驟進行說明：第一，獲取軟件的授權并在計算機上對軟件進行安裝應用。在安裝完成后需要及時授予硬盤相關的權限，保證軟件的正常使用。第二，在使用軟件進行自動化控制系統設計之前，需要提前制定控制解決方案，并將程序進行細化分類，完成小任務工作，做好相關的組態報表。第三，在安裝完成后，在啟動軟件進行操作，設置一個項目結構，做好命名工作，將數據進行結構劃分，保證數據能夠及時的應用。在完成項目設計工作后需要及時的設置一個組態站，保證組態站能夠與控制器的型號相對應，防止問題出現影響組態站的使用，根據組態站需要進行硬件安裝，確定控制設備中控制目標的開關點數量以及模擬點數量，做好模塊的選擇工作。

3.2 數據收發

在西門子PLC與HMI的通訊中主要通過通信模塊實現工作要求。通信模塊的軟件設計工作需要將物理芯片進行初始化，并且需要使用以太網的處理函數實現對以太網接收與處理中斷的初始化。整個初始化內容主要包含數據包格式的前導碼、MAC數據幀、起始設定符、目的MAC地址，以及類型長度、數據大小等。在物理層中的PHY芯片終端也就是PHY_dv端能夠有效的完成數據的接收工作。在運行中，需要先完成對PHY_dv端的配置工作，在此項工作完成后開始對數據幀進行有效接收，在接收完畢后，系統中的MAC將通過自身的目的地址與接收到的數據幀地址進行比較分析，如果二者能夠完成匹配則數據信息真實有效，如果此項工作存在差異，需要將接收到的數據進行及時處理，并進行重新接收，直至二者能夠完全匹配[2]。在完成此環節工作后，需要對接收到的數據幀進行計算處理，計算過程中會使用到CRC算法，并且會根據算法節后與FCS序列進行比較分析，比較分結果的準確與否也直接決定了是否需要在此重新接收，直至數據完成[3]。

4 結語

綜上所述，西門子PLC裝置在當前社會中發揮著重要的作用，在應用中需要使用先進的計算機技術，完成對操作的合理控制，在西門子PLC與HMI的以太網通訊中需要對使用的技術方法進行分析研究，對應用的內容進行論證，不斷提高PLC裝置的工作效用，促進我國工業生產的發展進步。