祝玉勇

（上海龍陽(yáng)精密復(fù)合銅管有限公司，上海 201201）

西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)的研究與應(yīng)用

祝玉勇

（上海龍陽(yáng)精密復(fù)合銅管有限公司，上海 201201）

隨著經(jīng)濟(jì)全球化浪潮的推進(jìn)，各大跨國(guó)公司不斷輸出先進(jìn)的技術(shù)，并被市場(chǎng)認(rèn)可和追求。西門子品牌擁有悠久的歷史，其各項(xiàng)技術(shù)在產(chǎn)品上已經(jīng)得到了充分論證，產(chǎn)品質(zhì)量也廣受好品，品牌影響力不斷提升。21世紀(jì)人類進(jìn)入數(shù)據(jù)時(shí)代，西門子緊隨時(shí)代需求，研發(fā)和應(yīng)用了PLC可編程序控制器，并將該技術(shù)推向世界市場(chǎng)。人們使用PLC的技術(shù)，建成控制網(wǎng)絡(luò)體系，服務(wù)通信、組網(wǎng)、實(shí)驗(yàn)、科研等方面的任務(wù)平臺(tái)。因此，研究西門子PLC組網(wǎng)技術(shù)對(duì)于緊隨時(shí)代潮流具有重要的意義。

控制網(wǎng)絡(luò)；西門子PLC；組網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)如今科技革新日新月異，通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，使得現(xiàn)代的工業(yè)體系逐漸向著網(wǎng)絡(luò)化的形式邁進(jìn)。整個(gè)工業(yè)的控制技術(shù)系統(tǒng)及其發(fā)展方向越來(lái)越多的呈現(xiàn)出分布式的控制系統(tǒng)，尤為突出的是分散控制系統(tǒng)。在這一不斷革新的過程中間，以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)線路總裝技術(shù)等等技術(shù)操作在市場(chǎng)的影響及應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)大。這里主要將西門子PLC技術(shù)作為中心研究對(duì)象研究其控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究工作。與此同時(shí)，相應(yīng)的組網(wǎng)技術(shù)略有涉及。

1 PLC常見組網(wǎng)方式

行業(yè)內(nèi)往往采用的PLC組網(wǎng)方式包括基于串口、專用總線以及以太網(wǎng)著三種形式的組網(wǎng)方式。在串口模塊方面的網(wǎng)絡(luò)連接是利用網(wǎng)絡(luò)鏈?zhǔn)竭B接形式，其間在軟件編程方面則不需要有太多要求甚至不需要編程就可以與各種PLC聯(lián)通信息。

針對(duì)于專用總線組網(wǎng)技術(shù)來(lái)講，西門子公司也相應(yīng)的供應(yīng)了PLC專用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。通常情況下，各廠商之間的設(shè)備基本上無(wú)法互通使用，若選擇西門子的PLC主機(jī)系統(tǒng)，相應(yīng)的配套設(shè)備也應(yīng)該是西門子的設(shè)備。綜合來(lái)講，相對(duì)成本較高，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用有一定的局限性。

當(dāng)然還有針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的方式組網(wǎng)運(yùn)行的操作系統(tǒng)設(shè)備。這一系統(tǒng)由多層次構(gòu)成，分別囊括上位機(jī)監(jiān)控站、集線器、雙絞線、收發(fā)器以及控制站組成。如若選用這種組網(wǎng)方式，就可以極大地利用局域資源，也會(huì)相應(yīng)的提升生產(chǎn)生活的效率。并且操作的速度也會(huì)大幅增加。只是以太網(wǎng)不能與PLC等相關(guān)的串口裝置實(shí)行通訊。若想實(shí)現(xiàn)通訊，就必須裝備對(duì)應(yīng)的設(shè)備以便滿足通訊要求。這也就相應(yīng)的提高了生產(chǎn)成本。一般會(huì)應(yīng)用于大中型的控制系統(tǒng)中。

2 西門子PLC組網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由幾個(gè)部分構(gòu)成，大致包括觸摸屏、變頻器以及各類控件。其中，現(xiàn)場(chǎng)總線是與以太網(wǎng)連接的，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線也會(huì)連接觸摸屏。然而，觸摸屏在通訊過程中只對(duì)總線負(fù)責(zé)讀數(shù)。該系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖1所示，在圖1中的虛線表示通訊方式的可選擇性。

圖1 系統(tǒng)的總體構(gòu)成圖

2.2 組網(wǎng)與通訊方式

為了系統(tǒng)的正常進(jìn)行，通常將會(huì)進(jìn)行組網(wǎng)步驟的工作。當(dāng)然，在這個(gè)步驟中，應(yīng)重點(diǎn)注意幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。因?yàn)榻M網(wǎng)與調(diào)試這個(gè)環(huán)節(jié)特別關(guān)鍵，整個(gè)過程都是相對(duì)繁瑣的。

第一，站的地址杜絕在系統(tǒng)中重復(fù)。各個(gè)號(hào)站要分清楚。主站是整個(gè)系統(tǒng)的中心，其它的站點(diǎn)都是從屬站；第二，所有的硬件在裝配時(shí)要注意關(guān)鍵細(xì)節(jié)；第三，用到的控制器S7-200的編程與其它控制器不同，所以它與PLC之間的通訊還需要安裝一個(gè)軟件模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。而后就可以進(jìn)行組態(tài)；第四，在組態(tài)的軟件組態(tài)過程中，工控西門子的以太網(wǎng)模塊地址要有特定的設(shè)定，并且要有一致性，以期實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件之間的通訊連接。通常情況下，網(wǎng)絡(luò)通訊中的地址分配應(yīng)該由硬件組態(tài)過程中完成的，軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容部分需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)要按照硬件組態(tài)時(shí)的地址要求空間來(lái)實(shí)現(xiàn)。必要時(shí)還需要數(shù)據(jù)交換程序。此系統(tǒng)里的S7-400和S7-300兩部分從屬于Master-slave的關(guān)系，其間就需要數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，其傳接的數(shù)據(jù)將會(huì)到達(dá)FCI這一程序塊。

第五，通信的地址問題。在西門子PCL的系統(tǒng)中，通過以太網(wǎng)同工控機(jī)相互連接的是S7-400與CPU，并且以太網(wǎng)通信模塊還配置了CP443。關(guān)于硬件配置方面，要先擬定好通信的IP地址，再將其輸入進(jìn)中央處理器中，同時(shí)，在設(shè)備進(jìn)行組態(tài)時(shí)，還要把以太網(wǎng)模塊的遠(yuǎn)程 IP的地址進(jìn)行重新設(shè)定，使其與通信的IP地址相同，只有這樣才能使PLC與MCGS的通信保持正常。在組網(wǎng)的過程中，核心環(huán)節(jié)便是 PLC 同組態(tài)軟件之間的通信。

關(guān)于OPC配置，大致可有以下討論。它是一種自動(dòng)化控制協(xié)定，它可以提供很多端口，可以與一些硬件裝置連接并傳輸信息。西門子公司研發(fā)的S7-400和S7-300可以提供OPC服務(wù)接口，這也為不同廠家的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了可以連接的數(shù)據(jù)互通交換。當(dāng)然，OPC配置本來(lái)就是相對(duì)較為復(fù)雜的過程，安裝的軟硬件成功后就可重啟計(jì)算機(jī)，開始組態(tài)通訊。如果計(jì)算機(jī)中的圖標(biāo)轉(zhuǎn)換成彩色狀態(tài)就表明OPC已經(jīng)全部配置完備了。

在實(shí)際運(yùn)營(yíng)之前，要對(duì)整套裝置以及流程進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)整個(gè)過程中，組網(wǎng)的操作、實(shí)驗(yàn)的過程皆需要調(diào)試。相關(guān)工業(yè)控制方面的網(wǎng)絡(luò)通訊工作則需要以恰當(dāng)?shù)姆绞讲僮?。此設(shè)計(jì)系統(tǒng)為滿足個(gè)各種工況的需求，還需要為多種通訊方式的實(shí)驗(yàn)研究搭建平臺(tái)，使用過程中只需稍作調(diào)整。

2.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

關(guān)于軟件方面的設(shè)計(jì)方案豐富，且該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是啟用多類廣泛采用的組裝軟件，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。整個(gè)軟件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。首先包括軟件的編程，所涉及到的專業(yè)軟件采用的是最新技術(shù)設(shè)備軟件。然后，也包括組態(tài)軟件MCGS、VB等。還有就是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的管理以及其組態(tài)系統(tǒng)。這些都是軟件系統(tǒng)的核心技術(shù)，負(fù)責(zé)的功能與任務(wù)強(qiáng)大且實(shí)用，為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用提供了先進(jìn)的軟件技術(shù)保障。

3 整體調(diào)試

在工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)支持下，S7-300和S7-400建立通信關(guān)系。在已經(jīng)配備的裝置中確定主站和從站。同時(shí)保證管理以及控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接的優(yōu)先級(jí)關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的此種系統(tǒng)是在西門子的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及PLC控制器技術(shù)的基礎(chǔ)上，成立并且提供了的一個(gè)基于工業(yè)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)控制的實(shí)驗(yàn)技術(shù)舞臺(tái)。在完備的試驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上搭配種類繁多的通訊組網(wǎng)方式，再加上西門子的服務(wù)支撐，試驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行處于高水平狀態(tài)中，收到了較好的研發(fā)效果和成果。

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