基于西门子PLC控制系统的网络选择策略与实践

摘要：本文通过结合PPI通讯协议、MPI通讯协议和Profibus通讯协议等西门子通讯协议的特点，并通过基于西门子PLC控制系统的网络选择策略和实践的相关知识点展开进行分析，加深人们对西门子PLC控制系统的认识，并为西门子PLC在工程实践中的选择提供建议和帮助。

关键词：西门子PLC控制系统 控制系统 网络选择 策略与实践

一、引言

新形势下，随着科学技术的日新月异以及社会的蓬勃发展，人民群众的日常生活和生产发展发生了巨大的变化。在新形势的驱动下，基于西门子PLC控制系统的网络选择也是孕育而生。西门子PLC，根据其规模和性能的大小，主要包括S7-200、S7-300和S7-400等几种。西门子PLC不但具有高度的可靠性，丰富的软件功能和灵活的编程技术等特点，同时，西门子PLC还具有强大的组网能力，能够为管理层、客户层和现场层等各层提供PPI、MPI、Profibus和Industrial Ethernet等网络选择策略，进一步推进了西门子PLC在工业自动控制系统在的普及应用。本文通过对西门子PLC控制系统的网络选择策略及特点，以及其实践应用进行介绍。

二、基于西门子PLC控制系统的网络选择策略及特点

（一）PPI通讯协议（pooint to point interface）

PPI通讯协议，主要运用于西门子S7-200系列，不但具有9.6kbps、19.2 kbps和187.5 kbps等三种波特率，同时，PPI协议接口主要采用集成的模式，集中设置在西门子S7-200的CPU上。通过netr语句和netw语句进行数据传输，实现通讯。

（二）MPI通讯协议（Multi-point interface）

在西门子PLC控制系统中，有一种采用全局数据通讯、通讯速率高达187.5 kbps的标准令牌网络通讯协议，即MPI通讯协议。与PPI通讯协议相同，MPI通讯协议同样无需额外配置通讯模板，且MPI通讯协议的周期性数据传递主要靠联网的CPU进行，经济实惠。

（三）Profibus

Profibus是一种基于系统范围内的由Profibus-FMS、Profibus-DP和Profibus-PA等三部分组成的网络解决方案。Profibus-FMS主要功能是在各主站间建立起对等的通讯，充当网络中的令牌环结构。Profibus-DP由于其高速的数据传输率（最高可达12Mbps）的特点，通常被用于实现现场级控制系统的主从通信，同时，在分布式I/O及其他现场级设备上，也多采用Profibus-DP。此外，Profibus的Profibus-PA组成部分，是基于过程自动化设计而成的，且由于其安全性，通常被应用于防爆场合中各种主站和仪表、变送器的通信。

三、基于西门子PLC控制系统的网络选择策略与实践

（一）连铸机控制系统

实例：某炼钢厂的连铸电控系统，主要应用于2台8机8流小方坯连铸机，上位机和下位机分别采用研华工控机和西门子S7-300，采用Profibus-S7实现通讯。西门子PLC主要有用于控制公用设备的公用PLC和控制流用设备的流用PLC两种。在方案的选择上，应该从系统I/O点数的配置上考虑，为每套西门子PLC配备1个公用PLC和8个流用PLC。

1、方案一

公用PLC作为主站，8个流用PLC作为从站，共同构成Profibus-DP网络。其中，主站采用CPU 315-2DP。在此基础上，通过扩展CP342-5DP通讯单元的方式，实现与Profibus-S7系统信息网络的连接。

该方案的网络结构相对简单，具有通讯快的特点。但从站无权接收主站令牌，无法主动回应或发送信息，限制了公用PLC和流用PLC之间自由的数据通讯。同时，由于主站和从站以树状结构的形式存在，当主站发生故障时，会严重影响从站设备的运行。

2、方案二

通过将上位机、CP5412通讯卡，以及共同采用CPU314的1个公用PLC和8个流用PLC各自的CP342-5DP通讯处理器，分别与Profibus-S7网络连接。通过Profibus-S7网络，形成10个主站共同工作的局面。其中，FDL的应用，能够保证站点间的实时通讯。

该方案将所有公用PLC和流用PLC设置在共同的令牌环当中，较之方案一，具有实现自由数据通讯的功能。同时，由于该方案共有10个主站，当其中一个主站发生故障时，不会对其他站点设备的运行造成影响。因此，选用第二种方案较好。

（二）制氧机控制系统

实例：在某炼钢厂中，根据制氧机控制系统的模拟量处理能力，使用CPU414-2DP。在本地机架上和I/O-ET200M上，分贝安装西门子S7-400系列的数字I/O模板和西门子S7-300的模拟I/O模板。通过这种方式，能够降低硬件设施的成本，提高数据传输的速率，同时还能降低布线工作强度，促使调整或扩展灵活。

主要方案有采用CP414-2DP的CP443-5Basic与上位机，以及采用CP414-2DP的DP接口与上位机共同搭建Profibus-FMS网络等两种。相比较之下，第二种方案电源模板容量较小，通讯速度较快，但无法满足较大模拟量数据的传输需要，因此选用第一种方案较好。

四、结束语

本文通过对基于西门子PLC控制系统的网络选择策略与实践进行分析，能够帮助熟悉和了解西门子PLC控制系统，进一步促进西门子PLC在工业自动系统上的普及应用。

参考文献：

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[2]刘汉林.基于西门子PLC控制的变频器驱动系统在冶金原料吊车中的应用[J].工业控制计算机，2004，（03）.

[3]张利.基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现[D].西安电子科技大学，2012，（04）.