对西门子PLC通讯用于烟厂分析

【摘要】目前，国内烟厂的生产工艺大多是通过西门子PLC实现生产线自动控制的，并且随着控制自动化技术的信息化快速发展，生产工艺控制系统之间的数据交换变得越来越重要。在这种控制系统网络化的背景下，不同工艺控制单元之间的通讯变得至关重要[1]。本文介绍了西门子PLC常用的几种通讯协议以及各自的主要特点。

【关键词】PLC；数据交换；通信协议

1、引言

随着烟厂生产工艺信息化的逐渐健全，不同生产工艺控制单元之间的信息交换变得越来越必不可少。信息交换使各个控制单元与其控制细胞之间以及不同控制单元之间建立信息联系，克服控制单元的“孤岛”效应，增加了控制系统的安全可靠性、经济性，同时也加速了自动化的发展。

本文重点介绍了在烟厂中应用的西门子的几种控制网络通信协议以及各自具有的特点，最后进行总结。

2、在烟厂中应用的西门子工业控制网络通信协议简介

在烟厂中应用的西门子工业控制网络通信协议包括以下几种：

2.1PPI网络通信协议

PPI网络通信协议用于S7―200PLC、上位机与TD200之间的串行通信协议，也是S7―200系列基本的通信方式，不需要格外的扩展模块，可以通过PPI口来实现。PPI网络通信协议使用双绞电缆联网，通信接口即为S7―200系列上CPU集成编程接口。在烟厂中应用的PPI网络通信协议信号传递简单易行，不使用额外的软硬件，经济实惠。

2.2PtP网络通信协议

PtP网络通信协议与S7―300/400系统为点对点通信。点对点通信即为两点之间的信息交流，仅支持两台硬件设备进行通信。在烟厂中应用的$7300/400与另外的串行通信设备之间的数据交换可用S7―300/400的网络通信模块来实现。PtP网络通信协议既可用于西门子产品也兼容第三方产品，前提是必须满足通信模块与相应的通信方使用双方支持的一种通信方式。在烟厂中应用的PtP通信与PPI通信的区别在于S7―300，S7―400的PtP网络通信接口不支持PPI网络通信协议，PtP通信接口一般使用SFB60（SEND）/SFB6 1（RCV）具体编程来实现RS485/422通信（串行通信）。

2.3MPI网络通信协议

在烟厂中应用的MPI网络通信协议即多点串行通信协议，也是多点通信接口的简称，其通信速率为19.2 Kbit/s-12 Mbit/s，适用于烟厂中相距距离小、站点数目不多的站点之间的通信。属于PPI的扩展。西门子公司开发的西门子S7―200只有一个19.2 Kbit/s通信速率的选择，西门子S7―300通常默认的通信速率为187.5 Kbit/s。MPI网络通信协议的两种通信方式分别为利用全局变量表通信与直接读写操作通信。

2.4PROFIBUS网络通信协议

作为IEC61 158国际标准现场总线通讯协议标准之一的PROFIBUS网络通信协议同时也是西门子现场总线网络通信协议[2]。在烟厂中应用的PROFIBUS硬件设备有普通的输入输出硬件模块、电机控制器与PLC等，生产厂家不一样的PROFIBUS硬件设备相互兼容，同PROFIBUS网络通信协议一起应用于实现远程I/O的快速通讯。PROFIBUS网络站点有两种：主站与从站，其中主站定义从站的站号与类型。PROFIBUS网络站可有多个主站与从站，主站之间的是令牌网。主站与从站之间的关系为从属关系，主站通过网络的初始化来实现从站的生产设施与所需配置相吻合，主站有向从站进行不断读写的权限。主站配置了从站即拥有了从站的生产设施。第二个主站上的设备将会被限制访问第一主站下面的从站。

2.5PROFINET网络通信协议

作为IEC61 158国际标准现场总线通讯协议标准之一的PROFINET网络通信协议同时也是西门子工业现场以太网总线网络通信协议。通过TCP/IP协议与另外的烟厂生产设施进行信息数据交换。在烟厂中，西门子PLC可以经过CP通信模块/NP接口用标准的水晶接头实现与工业以太网的连接。值得一提的是，PROFINET中的一种IT模块既支持互联网的连接，也支持邮件等实际应用，还可以加入变量及文本。

2.6AS-I网络通信协议

AS-I网络通信协议是指生产设备执行器的总线[3]，是西门子工业通信协议中的一种，是控制系统的底层网络，现场中具有AS-I接口的二进制设施可以通过AS-I网络通信协议进行连接，但只能传输很少的数据，其优点在于安装简便、快捷。

2.7自由口通信协议

在烟厂中，自由口通信方式作为S7 PLC的重要功能能使S7―200PLC以PPI口为连接与任意网络通信协议公开的烟厂生产设施设备控制器进行相互通信，烟厂工作人员可以自己编写程序，实现控制自由口的串行通信。比如，S7―200 PLC是允许用户自己定义好ASCII通信协议的，其波特率最高为38.5 Kbit/s（数值能改变）。所以自由通信协议大大增加了通信半径，烟厂设备控制系统配置变得快捷多变。

2.8PPI网络通信协议

PPI网络通信协议是西门子公司专门为S7-200系列PLC研制开发的网络通信协议[4]，内置在S7-200系列PLC的CPU中。PPI网络通信协议是一种主-从网络通信协议，主站设施发送指令数据给从站。从站设备作出相应的响应，但从站不能主动向主站发送信息等。PPI网络通信协议两大用途为烟厂提供编程软件上传或者下载程序的服务和控制界面与电脑之间的通信。

3、总结

西门子工业网络通信协议，主要应用在PLC与PLC、PLC与上位机、PLC与烟厂生产设备之间的数据信息发送接收。根据实际情况的需求选择合适的协议，构建合理科学的网络是烟厂自动化控制信息化的重要方向。

参考文献

[1]杨鹏，赵琦，孔鑫等.工业以太网的发展及其技术特点[J].微计算机信息，2006（22）：28，32-33.

[2]钟武.基于PROFIBUS现场总线的多种现场总线的接入与共存策略[D].北京，北京邮电大学，2011.

[3]李剑.西门子PLC与监控计算机通信问题的研究[D].天津.天津大学，2007.

[4]廖常初S7―300/400PLC应用技术机械工业出版社，2008.