西门子PLC组网技术的研究

【摘 要】可编程逻辑控制器（PLC）是种专门为工业环境下应用而设计的数字运算电子系统[1]，代替继电器控制系统。学校组建一个功能多样，有实际的教学研究应用的网络化实验平台。此实验平台将由控制层、现场层、管理层这三层网络组成。在此实验平台上可搭建各种PLC设备之间的通信子网。本文研究PROFIBUS现场总线通信、西门子PLC的MPI通信、工业以太网通信。在相应的各个子网下还可以实现对多种被控对象的控制实验。

【关键词】PLC的组网；PROFIBUS；工业以太网；PLC的MPI通信

【Abstract】Programmable Logic Controller （PLC） is a digital computing electronics system designed specifically for industrial applications， replacing the relay control system. The school set up a diverse， practical teaching and research application of the network experimental platform. This experimental platform will be the control layer， the scene layer， the management of this three-tier network. In this experimental platform can build a variety of PLC equipment between the communication subnet. This paper studies PROFIBUS fieldbus communication， Siemens PLC MPI communication， Industrial Ethernet communication. In the corresponding sub-network can also be achieved under a variety of controlled object control experiments

【Key words】PLC networking；PROFIBUS；Industrial Ethernet；PLC MPI communication

0 前言

信息化网络技术在飞速发展，使PLC的使用在各个领域中变得越来越常见。目前已经批量生产的窗帘装置主要费时费力、不够智能化和人性化。本论文主要研究PLC的组网技术，把多台单一而孤立的设备结合成一个网络。上位机负责整个系统监管控制，下位机负责对被控对象进行操控。改造后的实验室成为一个贴近实际工业控制的网络实验平台。

1 总体方案工作原理及设计方案

采整合现有的资源再加上新购进的设备，组建一个三层网络的PLC网络化控制实验平台，通过工业以太网、现场总线PROFIBUS、MPI等通信技术来实现各层网络的数据交换和控制各被控ο蟆I杓品桨傅闹贫考虑了经济性、教学实用性、网络多样性，最终确定采用如下方案[2]：

（1）用1台S7-300作为主站通过MPI通信与PLC实验室的15台S7-200实现通信，利用实验室原有的1台CPU315-2DP和15台CPU224XP，再加上新购进的16个网络连接器以及足够长的通信电缆共同组建。

（2）用1台S7-300作为主站和过程控制实验里的2台S7-200通过PROFIBUS现场总线技术实现通讯，利用原有的1台CPU315-2DP和2台CPU226，再加上新购进的2个EM277模块、3个网络连接器以及足够长的通信电缆共同组建。

（3）用1台S7-300作为主站过程控制实验室的2台S7-200通过以太网通信技术进行通讯。利用原有的1台CPU315-2DP、2台CPU226、CP343-1模块和交换机以及足够长的网络线和水晶头，再加上新购进的2个CP243-1模块共同组建。

（4）S7-300与PC上位机也选择以太网通信方式，利用原有的CPU315-2DP以及CP343-1和交换机。

2 MPI子网设计

MPI是多点接口的简称，当通信所要求的速率不高时且通信数据量较小的时候，可采用MPI这样简易、经济的通信方式。可以分为全局数据通信、无组态通信、组态通信三种。无组态的MPI通信可以用在S7-200、S7-300/S7-400之间的通信，无组态通信方式中又可以分为两种：一是双边通信方式、二是单边通信方式。单边无组态通信方式只需要在一侧进行程序的编写即可，即客户端和服务器端的访问模式，编写程序的一侧为客户端，另一端为服务端，但S7-200只能作为服务器端。搭建好了MPI通信网络后，可分别在S7-300与S7-200的编程软件中进行硬件组态，分配MPI子网中主站和各从站的网络地址[3]。

3 PROFIBUS-DP子网设计

PROFIBUS网络由主站和从站构建而成，主站拥有对总线的控制权，能够主动发送信息，而从站只能接收信号并给予回应，但是不能对总线进行控制。PROFIBUS可支持多主多从的模式，主站之间按令牌传递的方式来决定谁拥有总线的控制权[4]。该网络由一个CPU315-2DP作为主站，用2个添加了EM277扩展模块的CPU226作为从站，采用PROFIBUS-DP通信协议搭建一个小型的现场总线通信网络[5-6]。在组建好该网络之后，PLC-300可以接收到PLC-200从过程控制设备上采集到的水箱的液位值，以及一些在调节水箱水位过程中的整定参数。接收到的这些数据可以通过组态王制作一个过程控制的界面来进行监控。