唐靖堯
【摘要】目前,國(guó)內(nèi)煙廠的生產(chǎn)工藝大多是通過(guò)西門(mén)子PLC實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線自動(dòng)控制的,并且隨著控制自動(dòng)化技術(shù)的信息化快速發(fā)展,生產(chǎn)工藝控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換變得越來(lái)越重要。在這種控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的背景下,不同工藝控制單元之間的通訊變得至關(guān)重要[1]。本文介紹了西門(mén)子PLC常用的幾種通訊協(xié)議以及各自的主要特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】PLC;數(shù)據(jù)交換;通信協(xié)議
1、引言
隨著煙廠生產(chǎn)工藝信息化的逐漸健全,不同生產(chǎn)工藝控制單元之間的信息交換變得越來(lái)越必不可少。信息交換使各個(gè)控制單元與其控制細(xì)胞之間以及不同控制單元之間建立信息聯(lián)系,克服控制單元的“孤島”效應(yīng),增加了控制系統(tǒng)的安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性,同時(shí)也加速了自動(dòng)化的發(fā)展。
本文重點(diǎn)介紹了在煙廠中應(yīng)用的西門(mén)子的幾種控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及各自具有的特點(diǎn),最后進(jìn)行總結(jié)。
2、在煙廠中應(yīng)用的西門(mén)子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議簡(jiǎn)介
在煙廠中應(yīng)用的西門(mén)子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議包括以下幾種:
2.1PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議用于S7—200PLC、上位機(jī)與TD200之間的串行通信協(xié)議,也是S7—200系列基本的通信方式,不需要格外的擴(kuò)展模塊,可以通過(guò)PPI口來(lái)實(shí)現(xiàn)。PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議使用雙絞電纜聯(lián)網(wǎng),通信接口即為S7—200系列上CPU集成編程接口。在煙廠中應(yīng)用的PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議信號(hào)傳遞簡(jiǎn)單易行,不使用額外的軟硬件,經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。
2.2PtP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
PtP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與S7—300/400系統(tǒng)為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信即為兩點(diǎn)之間的信息交流,僅支持兩臺(tái)硬件設(shè)備進(jìn)行通信。在煙廠中應(yīng)用的$7300/400與另外的串行通信設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換可用S7—300/400的網(wǎng)絡(luò)通信模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。PtP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議既可用于西門(mén)子產(chǎn)品也兼容第三方產(chǎn)品,前提是必須滿足通信模塊與相應(yīng)的通信方使用雙方支持的一種通信方式。在煙廠中應(yīng)用的PtP通信與PPI通信的區(qū)別在于S7—300,S7—400的PtP網(wǎng)絡(luò)通信接口不支持PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,PtP通信接口一般使用SFB60(SEND)/SFB6 1(RCV)具體編程來(lái)實(shí)現(xiàn)RS485/422通信(串行通信)。
2.3MPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
在煙廠中應(yīng)用的MPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議即多點(diǎn)串行通信協(xié)議,也是多點(diǎn)通信接口的簡(jiǎn)稱(chēng),其通信速率為19.2 Kbit/s-12 Mbit/s,適用于煙廠中相距距離小、站點(diǎn)數(shù)目不多的站點(diǎn)之間的通信。屬于PPI的擴(kuò)展。西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的西門(mén)子S7—200只有一個(gè)19.2 Kbit/s通信速率的選擇,西門(mén)子S7—300通常默認(rèn)的通信速率為187.5 Kbit/s。MPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的兩種通信方式分別為利用全局變量表通信與直接讀寫(xiě)操作通信。
2.4PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
作為IEC61 158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之一的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議同時(shí)也是西門(mén)子現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議[2]。在煙廠中應(yīng)用的PROFIBUS硬件設(shè)備有普通的輸入輸出硬件模塊、電機(jī)控制器與PLC等,生產(chǎn)廠家不一樣的PROFIBUS硬件設(shè)備相互兼容,同PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一起應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O的快速通訊。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)有兩種:主站與從站,其中主站定義從站的站號(hào)與類(lèi)型。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)站可有多個(gè)主站與從站,主站之間的是令牌網(wǎng)。主站與從站之間的關(guān)系為從屬關(guān)系,主站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的初始化來(lái)實(shí)現(xiàn)從站的生產(chǎn)設(shè)施與所需配置相吻合,主站有向從站進(jìn)行不斷讀寫(xiě)的權(quán)限。主站配置了從站即擁有了從站的生產(chǎn)設(shè)施。第二個(gè)主站上的設(shè)備將會(huì)被限制訪問(wèn)第一主站下面的從站。
2.5PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
作為IEC61 158國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之一的PROFINET網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議同時(shí)也是西門(mén)子工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以太網(wǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。通過(guò)TCP/IP協(xié)議與另外的煙廠生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行信息數(shù)據(jù)交換。在煙廠中,西門(mén)子PLC可以經(jīng)過(guò)CP通信模塊/NP接口用標(biāo)準(zhǔn)的水晶接頭實(shí)現(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)的連接。值得一提的是,PROFINET中的一種IT模塊既支持互聯(lián)網(wǎng)的連接,也支持郵件等實(shí)際應(yīng)用,還可以加入變量及文本。
2.6AS-I網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
AS-I網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是指生產(chǎn)設(shè)備執(zhí)行器的總線[3],是西門(mén)子工業(yè)通信協(xié)議中的一種,是控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)場(chǎng)中具有AS-I接口的二進(jìn)制設(shè)施可以通過(guò)AS-I網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行連接,但只能傳輸很少的數(shù)據(jù),其優(yōu)點(diǎn)在于安裝簡(jiǎn)便、快捷。
2.7自由口通信協(xié)議
在煙廠中,自由口通信方式作為S7 PLC的重要功能能使S7—200PLC以PPI口為連接與任意網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議公開(kāi)的煙廠生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備控制器進(jìn)行相互通信,煙廠工作人員可以自己編寫(xiě)程序,實(shí)現(xiàn)控制自由口的串行通信。比如,S7—200 PLC是允許用戶自己定義好ASCII通信協(xié)議的,其波特率最高為38.5 Kbit/s(數(shù)值能改變)。所以自由通信協(xié)議大大增加了通信半徑,煙廠設(shè)備控制系統(tǒng)配置變得快捷多變。
2.8PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議
PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是西門(mén)子公司專(zhuān)門(mén)為S7-200系列PLC研制開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議[4],內(nèi)置在S7-200系列PLC的CPU中。PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是一種主-從網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,主站設(shè)施發(fā)送指令數(shù)據(jù)給從站。從站設(shè)備作出相應(yīng)的響應(yīng),但從站不能主動(dòng)向主站發(fā)送信息等。PPI網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兩大用途為煙廠提供編程軟件上傳或者下載程序的服務(wù)和控制界面與電腦之間的通信。
3、總結(jié)
西門(mén)子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,主要應(yīng)用在PLC與PLC、PLC與上位機(jī)、PLC與煙廠生產(chǎn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息發(fā)送接收。根據(jù)實(shí)際情況的需求選擇合適的協(xié)議,構(gòu)建合理科學(xué)的網(wǎng)絡(luò)是煙廠自動(dòng)化控制信息化的重要方向。
參考文獻(xiàn)
[1]楊鵬,趙琦,孔鑫等.工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展及其技術(shù)特點(diǎn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2006(22):28,32-33.
[2]鐘武.基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的多種現(xiàn)場(chǎng)總線的接入與共存策略[D].北京,北京郵電大學(xué),2011.
[3]李劍.西門(mén)子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信問(wèn)題的研究[D].天津.天津大學(xué),2007.
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