摘 要：西門(mén)子PLC提供了多種控制網(wǎng)絡(luò)，以滿(mǎn)足不同自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊控制任務(wù)。通過(guò)對(duì)西門(mén)子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的分析，提出了一些西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置方法。通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例，著重闡述了在工程實(shí)踐中如何根據(jù)控制系統(tǒng)的具體情況進(jìn)行控制網(wǎng)絡(luò)方案的選擇。結(jié)合工程實(shí)例，給出了系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并總結(jié)了系統(tǒng)配置的特點(diǎn)。它可以給相似監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)化；通訊；控制網(wǎng)絡(luò)

西門(mén)子PLC以其可靠性高、軟件功能豐富、編程靈活，尤其是組網(wǎng)能力強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)而越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中。從S7-200、S7-300至S7-400，西門(mén)子PLC提供了PPI、MPI、Profibus以及IndustrialEthernet及As-i等一系列網(wǎng)絡(luò)解決方案，從而滿(mǎn)足了從管理層、客戶(hù)層、現(xiàn)場(chǎng)層到傳感器/執(zhí)行器層等各種層面的通訊需求。

一、西門(mén)子PLC的網(wǎng)絡(luò)解決方案及其特點(diǎn)

（一）ppi（point to point interface）

PPI是西門(mén)子專(zhuān)為S7一200系列PLC開(kāi)發(fā)的一種通訊協(xié)議，波特率為9.6kbps、19.2kbps和187.5kbps，接口集成于S7-200的CPU上。利用PPI進(jìn)行通訊時(shí)，只需使用NETR和NETW兩條語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞而無(wú)需額外配置通訊模板。

（二）MPI（Multi point interface）

MPI協(xié)議是基于西門(mén)子內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)的一種令牌網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，通訊速率為187.5kbps。西門(mén)子PLC內(nèi)置MIP接口；通過(guò)全局?jǐn)?shù)據(jù)（G）D通訊服務(wù)，聯(lián)網(wǎng)的CPU之間進(jìn)行周期性數(shù)據(jù)傳遞，因此利用MPI接口，無(wú)需采用其它通訊模板即可實(shí)現(xiàn)S7-300和S7-400CPU之間的通訊。所以說(shuō)，MPI是西門(mén)子PLC的一個(gè)經(jīng)濟(jì)而有效的網(wǎng)絡(luò)解決方案。

（三）Profibus

Profibus 由相互兼容的三個(gè)部分組成，即Profibus-FMS、Profibus-DP和Profibus-PA。Proifbus-FMS是一個(gè)令牌環(huán)結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)、多主站網(wǎng)絡(luò)，主要用于主站之間的對(duì)等通訊。Profibus-DP為高速且優(yōu)化的通信方案，數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)12Mbps，主要用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)控制系統(tǒng)與分布式I/0及其它現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備之間的主從通信。Profibus一以專(zhuān)為過(guò)程自動(dòng)化而設(shè)計(jì)，主要用于主站與儀表、變送器之間的通信，具有本質(zhì)安全特征，適用于防爆場(chǎng)合的應(yīng)用。

二、西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的概況及配置原則

在西門(mén)子PLC的眾多的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型中，它們之間功能各異、千差萬(wàn)別，各自都存在著一定的優(yōu)缺點(diǎn)，但都是為滿(mǎn)足不同層次的控制網(wǎng)絡(luò)的需求而設(shè)計(jì)的?？傮w而言，控制網(wǎng)絡(luò)可以分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)，即工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus，AS- i接口；另一類(lèi)是西門(mén)子公司自己開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用通訊網(wǎng)絡(luò)，即MPI，PPI，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口。在用戶(hù)選擇控制網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先考慮的是確定網(wǎng)絡(luò)的具體類(lèi)型。

一般說(shuō)來(lái)，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)，如；工業(yè)以太網(wǎng)、Profibus，傳輸速度、傳輸距離和傳輸容量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于專(zhuān)用通訊網(wǎng)絡(luò)，并且功能強(qiáng)大，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時(shí)的互連互操作性好、靈活性大。但往往需要增加較多的軟硬件的設(shè)施，一次性投資成本較大，并且技術(shù)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)過(guò)程也較為復(fù)雜。

例如，對(duì)于符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)工業(yè)以太網(wǎng)是用于管理層和單元層的通訊系統(tǒng)，用于對(duì)時(shí)間要求不太嚴(yán)格，需要傳送大量數(shù)據(jù)的通訊場(chǎng)合，可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)來(lái)連接遠(yuǎn)程。但是，工業(yè)以太網(wǎng)是普通以太網(wǎng)技術(shù)在控制網(wǎng)絡(luò)延伸的產(chǎn)物。采用的是CSMA/ CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方式，其本質(zhì)上是非實(shí)時(shí)的，不能滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)νㄐ艑?shí)時(shí)性的要求，因此，工業(yè)以太網(wǎng)一直被認(rèn)為不適合在底層控制網(wǎng)絡(luò)中使用。又如符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通訊網(wǎng)絡(luò)Profibus，在性能的各方面明顯優(yōu)于PPI和MPI網(wǎng)絡(luò)，其電氣傳輸距離可達(dá)9.6 km，若采用光纜傳輸距離可達(dá)90 km，傳輸速率可達(dá)12Mb/s。對(duì)于非西門(mén)子設(shè)備要與Profibus控制網(wǎng)絡(luò)互連，只要該設(shè)備支持Profibus的相關(guān)協(xié)議同時(shí)能夠提供GSD文件亦可進(jìn)行通訊。但相對(duì)而言，其軟硬件投資較大，開(kāi)發(fā)成本較高。

對(duì)于西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用通訊網(wǎng)絡(luò)。

例如MPI通訊是當(dāng)通訊速率要求不高、通訊數(shù)據(jù)量不大時(shí)采用的一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的通訊方式。通過(guò)它可以構(gòu)成小型的PLC控制通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)PLC之間少量的數(shù)據(jù)交換，不需要額外的硬件和軟件開(kāi)銷(xiāo)就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，成本低，用法簡(jiǎn)單，是西門(mén)子PLC一種經(jīng)濟(jì)有效的網(wǎng)絡(luò)解決方案。又如S7- 200系列PLC之間利用PPI協(xié)議進(jìn)行通訊時(shí)非常方便，不需要額外增加任何軟硬件，只用NETR/NETW兩條語(yǔ)句即可進(jìn)行通訊，但其傳輸容量和傳輸速率較低。

三、結(jié)語(yǔ)

西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其能提供的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品（包含軟件和硬件）十分豐富。有的控制網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)周期短；有的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、開(kāi)發(fā)技術(shù)難度較大、軟件和硬件開(kāi)銷(xiāo)較高；但這些產(chǎn)品都是為不同檔次的自動(dòng)化控制任務(wù)而設(shè)計(jì)的。面對(duì)一個(gè)具體的監(jiān)控任務(wù)時(shí)，一定要綜合考慮各方面的因素，對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行全面細(xì)致的需求分析后再確定具體的控制網(wǎng)絡(luò)方案。例如，要考慮系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性高低的要求、站點(diǎn)之間是否需要傳輸大量的數(shù)據(jù)、站點(diǎn)的數(shù)量和通訊距離、是否對(duì)傳輸速率有較高要求、是否需要同時(shí)支持多種協(xié)議等方面酌情選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)解決方案，以避免不必要的浪費(fèi)或選擇不能滿(mǎn)足監(jiān)控任務(wù)的控制網(wǎng)絡(luò)。以上的分析依據(jù)工程應(yīng)用實(shí)例，在控制網(wǎng)絡(luò)方案選擇上應(yīng)充分地考慮了各自的監(jiān)控需求，確定較為適宜的控制網(wǎng)絡(luò)，投產(chǎn)運(yùn)行后，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、投資合理，達(dá)到了良好的效果。可為選擇西門(mén)子控制網(wǎng)絡(luò)方案時(shí)提供一些參考意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王躍軍.西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略及應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2015（02）.

[2] 楊斌.西門(mén)子PLC的煉油廠的火炬控制系統(tǒng)分析[J].能源與節(jié)能，2013（07）.

[3] 田海，張勇.基于多種通信協(xié)議的高爐渣?；O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工礦自動(dòng)化，2012（10）.

[4] 黎瑞榮.分析西門(mén)子PLC控制網(wǎng)絡(luò)的配置策略以及相關(guān)應(yīng)用[J].電子世界，2012（12）.