西门子PLC控制网络的配置方案和运用

摘 要

西门子公司开发了不同的控制网络产品，来满足广大客户的自动化系统的通讯控制的使用需要，实际应用上可以看出不同的产品的差异性比较明显，这对产品的技术开发增加了一定的难度。本文对西门子控制网络的产品进行扼要研究，提供适宜的配置方案；并对进行配置的方法在选择上进行描述，对系统配置的一些主要特点重点描述，期望对其他监控系统的设计提供一定价值的参考。

【关键词】西门子 系统配置 PLC 控制网络

控制网络是自控技术、通信技术和计算机技术不断发展和融合一起的产物，也是控制系统和网络系统结合一起的综合技术，是过程控制发展到一定程度的必然。它有着更加突出的实时性、稳定性和安全性，这使得它和传统的网络系统有着根本的变化；这些和PLC产生时所具备的高稳定性、低故障率和抵御干扰的能力密不可分。因为这些备受用户青睐的性能指标，使得PLC控制网络系统使用之初就备受推崇、得到大范围的运用。为了更好的实现不同自控系统的通信控制使用要求，西门子公司也在反馈和吸收更多客户的意见，以期开发出优良的PLC控制网络技术产品。

1 西门子PLC控制网络的配置

西门子公司PLC控制网络主要有下面几种类型：（1）PPI网络。PPI网络就是对S7～200PLC进行独特设计的一种通讯协议，它的联网只要利用普通双芯屏蔽电缆就能完成。因为是主从协议，PPI从站不可能主动的发出一些信息，仅在主站发出要求，才可以立即做出响应。（2）令牌网络通讯协议―MPI网络。该网络的物理层是RS-485，最高的传输速率理论上达12Mb/s，计算机和编程器通过西门子PLC的MPI来完成有效地连接和工作运行。（3）点对点接口。这是一种自由的通讯联络形式，用户本身能对通讯协议重新定义，其中，S7-300系列和S7-200系列的PLC完全能完成和通讯协议公开的设备之间的有效通讯。（4）传感器-执行器接口。该接口也可叫AS-i接口。它对现场的二进制设备实现有效的连接，并处在自动控制层的最底层，仅仅能对极少的数据进行传输。（5）工业以太网，这种通讯网络再工业企业的应用最多，是专门为其打造的，它的通讯协议是TCP/IP和ISO。工业以太网可以有1024之多的网络节点，最大的网络范围覆盖到150公里。（6）Profibus网络。该网络在现场层通讯系统和车间监控系统运用最佳，完全和IEC61158的国际标准相一致，其中，RS-485是物理层，12Mb/s是其最高的传输速率。能完成和127个网络节点的数据进行有效的交换。在技术成面，能实现10个中继器串联在实际的网络里，这样提高了通讯的实际距离。为满足各种工程的需要，Profibus还设有Profibus-PA、Pro-fibus-FMS和Profibus-DP彼此兼容的三个部分。

西门子PLC网络类型种类丰富，往往功能也不尽一样，各有其实际的优缺点，其一致的地方就是每个网络的开发均为实现不同层次的实际控制需要。我们可将控制网络大致分成两个大类，第一类是通讯网络。它包括Profibus总线、以太网总线和AS-i接口；第二类是其专用的通讯网络，它包括PPI、MPI和点对点之间的接口。用户在选择其控制网络时，首先，要明确下网络的具体类型。一般情况，第一类通讯网络在传输的速率、传输距离和容量方面优于第二类的通讯网络，而且功能丰富，互操作性及其灵活性都非常优越，其缺陷就是需要投资一些软硬件设施，提高了成本。第二类通讯网络，优点是投资成本相对低了很多，但性能逊色于第一类通讯网络，而且互操作性不高。

2 西门子PLC控制网络通讯功能和接口

西门子PLC控制网络最主要的通讯功能是下面几个部分：S7通讯、PG/OP通讯、S5兼容通讯、S7基本通讯和标准通讯。截止到现在，PLC网络通讯接口有下面四种不同的连接方式：（1）PLC的专用通讯模块。它可以完成对PLC一侧的连接的实际控制，有很强的智能化优点，可完成PLC和对应网络的有效连接，极大的减弱CPU的工作“负担”。（2）PG/PC通讯卡。它能完成PG/PC侧的连接和控制，把PG/PC纳入到对应网络的连接。（3）PLC主机的集成通讯接口。（4）PLC主机的集成编程接口。S7系列的PLC主机编程接口具有通讯接口的功能。

3 工程应用实例分析

下面我们通过某小型自来水公司实例，对西门子PLC的控制网络选择进行研究。第一，在考虑网络方案时，因为自来水公司含有两个不同的部分，即水源区和水厂区，并且它们有着800米多的实际距离，在水厂区，通过三台加压泵让水变频恒压，在提供用户进行使用；在水源区，利用三个深井泵给蓄水池进行蓄水。这个控制网络的实际通讯数据量及其站点数相对少了很多，通讯距离很短。所以选择MPI方式，然后让其构建一个控制网络，利用R$485中继器扩展后，把通讯距离增至1公里，以达到远程监控任务的实际工作需要。这个控制任务对实时性这个指标的要求不高，所以，主站和从站的通讯均可采取被动的形式来进行；利用给主站发送信号，讲述主站的控制信号来完成其监控功能。完整的MPI监控网络涵盖下面：主站PLC、上位PC机和水源区的3个从站PLC。

4 结束语

西门子PLC控制网络结构较为复杂，但其产品系列种类繁多，各有其优缺点，对待具体的监控任务时，一定要把各种情况考虑在内，将控制任务认真展开研究，做出较为完善的控制网络方案。全文针对控制网络方案的选择进行诠释，讨论其系统配置的优缺点，意在对监控系统的设计给予一定的参考。

参考文献

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[2]田海，崔桂梅，王晓红，薛艳春. 西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].电气传动， 2010（01）

[3]梁明磊. 西门子PROFIBUS与工业以太网的应用实例[J].中国仪器仪表，2011（S1）

作者单位

卡斯柯信号有限公司 上海 200071