防冻液生产控制站与纯水制备装置PLC通讯的实现

娄玲玉+冯殿义+李红斌

摘 要 纯水制备装置是防冻液生产过程中的独立设备，其S7-200PLC控制系统需要并到基于S7-300PLC和WinCC的防冻液生产控制系统中去。文章主要介绍防冻液生产PLC控制站与纯水制备装置控制系统通过EM277模块实现的PROFIBUS现场总线通信进行数据交换，实现WinCC对纯水制备装置的远程监控与操作，实现防冻液生产控制系统的

集成。

关键词 PLC；纯水制备装置；PROFIBUS通讯

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0053-02

防冻液是一种功能繁多的冷却液，应用于很多领域，日益增长的需求量加速了其生产的自动化程度。纯水是防冻液生产的主要原料之一，因而纯水的制备是防冻液生产的主要工艺，通常纯水制备工艺由独立的装置完成，那么纯水制备的设备也就成为了防冻液生产过程中的一个关键设备。在防冻液生产的自动控制过程中，将独立的纯水制备设备的控制集成到防冻液中央生产控制系统，与整个生产工艺协调工作，使防冻液生产控制系统具有完整性和可靠性。将纯水制备装置S7-200PLC控制系统并入防冻液中央生产控制系统有两种方案：一种是WinCC直接对从站S7-200PLC组态，这种方法需要通过OPC协议实现，通讯速度慢；另一种是S7-300PLC与S7-200PLC通讯，WinCC通过S7-300PLC实现与S7-200PLC通讯进行数据交换，此种方案通讯速度快，实时性好。S7-200 PLC与S7-300PLC之间的通讯方式主要有MPI通信、工业以太网通信和PROFIBUS-DP现场总线通信三种方式[1]。

Wincc直接对从站S7-200 PLC组态，通讯速度慢，传输距离受限制。S7-300 PLC与S7-200 PLC通讯有三种方式，MPI通信距离短，传输速度慢；工业以太网通信需要S7-300 PLC、S7-200 PLC分别加以太网模块，大大提高了成本；PROFIBUS是一种开放的现场总线通信标准，只需在从站S7-200 PLC加EM277，此种通讯克服了前两种的弊端，通讯距离变长，传输速度变快，传送数据量大，在现代很多自动化项目中多采用这种通讯方式且此方案已得到实际的应用。本文主要介绍采用PROFIBUS-DP现场总线通信方法实现防冻液生产控制站S7-300PLC与纯水制备装置S7-200PLC控制系统的集成。

1 防冻液生产控制系统总体结构

防冻液生产控制系统整体结构如图1所示，包括操作站、控制站和现场设备。本控制系统的主控制站S7-300 PLC控制器选为带DP集成口的CPU314C-2DP，上位机WinCC生产过程监控系统与PLC控制主站之间通过工业以太网TCP/IP通讯，具有通讯速率快、技术可靠等优点；纯水制备控制系统S7-200 PLC控制器为CPU226通过扩展EM277作为PROFIBUS现场总线通讯的模块与CPU226组合成为从站，西门子Smart700IE触摸屏通过MPI通讯操控S7-200PLC，实现对纯水制备装置的控制。S7-200 PLC扩展EM277 PROFIBUS模块通过现场总线通讯并入整个控制系统，整个控制系统起到“集中管理、分散控制”的作

用[2]。S7-200PLC将现场传输过来的数据与S7-300 PLC交换数据，主站与上位机走工业以太网通讯，根据纯水制备的生产工艺，控制室上位机通过WinCC界面实现对纯水制备生产过程监控与

操作。

图1 控制系统拓扑图

2 S7-300 PLC与S7-200 PLC的主从通讯实现

主从站通过接口模块EM277实现PROFIBUS-DP通讯，从站S7-200PLC不需要编程和组态，而主从站通讯的实现需要S7-300 PLC进行必要的硬件组态。从站的交换数据存放在V存储区，并且从站数据要与主站组态的EM277的数据对应[3]。

主站的硬件组态过程：在STEP7 Version5.5中新建一个项目，首先需要选择导轨，然后按照从上到下的顺序依次选择电源、CPU314C-2DP、数字量和模拟量模块；然后配置网络，双击2号槽下的DP，在新建子网中设置传输速率和配置文件DP，确定后出现PROFIBUS总线，此时便可在总线下方挂从站；从站靠EM277挂入主站，需要安装EM277 GSD文件，在项目的组态界面的菜单栏“选项”下方安装GSD文件，打开PROFIBUS-DP下方的“Additional Field Device”、“PLC”、“SIMATIC”找到EM277，从站便挂到了主站下方，保存编译，最后下载到PLC就完成组态。CPU上DP地址是2，从站EM277站地址设置为3，在通讯时需要将接口模块的旋钮转到对应站的地址[4]。硬件的组态配置如图2所示。

3 WinCC水处理监控界面简介

中控室WinCC水处理监控界面的主要功能是显示纯水制备工艺的流程、设备的运行状态、水处理过程中参数的设定、控制元件的开关及故障状态，还有工艺参数的趋势图、报表打印输出，当控制流程出现问题时还能处理数据和提供系统报警信号[5]，防止发生生产事故。纯水制备的监控界面如图3所示主要显示出该过程中使用的生产设备，而且很直观的看出这个处理的流程，在相应区域显示传感器实际数据诸如自来水罐的液位、一次净水进水压力、纯水箱的出水流量。

图3 纯水制备监控界面

4 结束语

在自动化生产中，通讯方式有很多，PROFIBUS和以太网通讯因其传输速率快和性能稳定作为首选，主要是根据生产的实际需求和现场状况做最后选择。防冻液生产的PLC控制站通过EM277模块完成与纯水制备系统的数据交换，监控站WinCC进行数据归档和分析处理。本文控制系统中的通讯方式省去了设计者的通讯编程量，减少设计者的工作量，生产系统性能稳定、可靠，防冻液的自动化程度的实现也节约了劳动力，提高了现代化生产的水平。

参考文献

[1]邵奇峰.基于SIEMENS EM277的PROFIBUS通讯[J].中原工学院学报，2008.

[2]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]倪君.西门子S7-200与S7-300的DP通讯[J].电气自动化，2006.

[5]西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

作者简介

娄玲玉（1987-），辽宁工业大学机械工程专业在读研究生。

冯殿义（1961-），教授，辽宁工业大学机械工程与自动化学院。

李红斌（1988-），化工过程机械专业在读研究生。endprint

摘 要 纯水制备装置是防冻液生产过程中的独立设备，其S7-200PLC控制系统需要并到基于S7-300PLC和WinCC的防冻液生产控制系统中去。文章主要介绍防冻液生产PLC控制站与纯水制备装置控制系统通过EM277模块实现的PROFIBUS现场总线通信进行数据交换，实现WinCC对纯水制备装置的远程监控与操作，实现防冻液生产控制系统的

集成。

关键词 PLC；纯水制备装置；PROFIBUS通讯

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0053-02

防冻液是一种功能繁多的冷却液，应用于很多领域，日益增长的需求量加速了其生产的自动化程度。纯水是防冻液生产的主要原料之一，因而纯水的制备是防冻液生产的主要工艺，通常纯水制备工艺由独立的装置完成，那么纯水制备的设备也就成为了防冻液生产过程中的一个关键设备。在防冻液生产的自动控制过程中，将独立的纯水制备设备的控制集成到防冻液中央生产控制系统，与整个生产工艺协调工作，使防冻液生产控制系统具有完整性和可靠性。将纯水制备装置S7-200PLC控制系统并入防冻液中央生产控制系统有两种方案：一种是WinCC直接对从站S7-200PLC组态，这种方法需要通过OPC协议实现，通讯速度慢；另一种是S7-300PLC与S7-200PLC通讯，WinCC通过S7-300PLC实现与S7-200PLC通讯进行数据交换，此种方案通讯速度快，实时性好。S7-200 PLC与S7-300PLC之间的通讯方式主要有MPI通信、工业以太网通信和PROFIBUS-DP现场总线通信三种方式[1]。

Wincc直接对从站S7-200 PLC组态，通讯速度慢，传输距离受限制。S7-300 PLC与S7-200 PLC通讯有三种方式，MPI通信距离短，传输速度慢；工业以太网通信需要S7-300 PLC、S7-200 PLC分别加以太网模块，大大提高了成本；PROFIBUS是一种开放的现场总线通信标准，只需在从站S7-200 PLC加EM277，此种通讯克服了前两种的弊端，通讯距离变长，传输速度变快，传送数据量大，在现代很多自动化项目中多采用这种通讯方式且此方案已得到实际的应用。本文主要介绍采用PROFIBUS-DP现场总线通信方法实现防冻液生产控制站S7-300PLC与纯水制备装置S7-200PLC控制系统的集成。

1 防冻液生产控制系统总体结构

防冻液生产控制系统整体结构如图1所示，包括操作站、控制站和现场设备。本控制系统的主控制站S7-300 PLC控制器选为带DP集成口的CPU314C-2DP，上位机WinCC生产过程监控系统与PLC控制主站之间通过工业以太网TCP/IP通讯，具有通讯速率快、技术可靠等优点；纯水制备控制系统S7-200 PLC控制器为CPU226通过扩展EM277作为PROFIBUS现场总线通讯的模块与CPU226组合成为从站，西门子Smart700IE触摸屏通过MPI通讯操控S7-200PLC，实现对纯水制备装置的控制。S7-200 PLC扩展EM277 PROFIBUS模块通过现场总线通讯并入整个控制系统，整个控制系统起到“集中管理、分散控制”的作

用[2]。S7-200PLC将现场传输过来的数据与S7-300 PLC交换数据，主站与上位机走工业以太网通讯，根据纯水制备的生产工艺，控制室上位机通过WinCC界面实现对纯水制备生产过程监控与

操作。

图1 控制系统拓扑图

2 S7-300 PLC与S7-200 PLC的主从通讯实现

主从站通过接口模块EM277实现PROFIBUS-DP通讯，从站S7-200PLC不需要编程和组态，而主从站通讯的实现需要S7-300 PLC进行必要的硬件组态。从站的交换数据存放在V存储区，并且从站数据要与主站组态的EM277的数据对应[3]。

主站的硬件组态过程：在STEP7 Version5.5中新建一个项目，首先需要选择导轨，然后按照从上到下的顺序依次选择电源、CPU314C-2DP、数字量和模拟量模块；然后配置网络，双击2号槽下的DP，在新建子网中设置传输速率和配置文件DP，确定后出现PROFIBUS总线，此时便可在总线下方挂从站；从站靠EM277挂入主站，需要安装EM277 GSD文件，在项目的组态界面的菜单栏“选项”下方安装GSD文件，打开PROFIBUS-DP下方的“Additional Field Device”、“PLC”、“SIMATIC”找到EM277，从站便挂到了主站下方，保存编译，最后下载到PLC就完成组态。CPU上DP地址是2，从站EM277站地址设置为3，在通讯时需要将接口模块的旋钮转到对应站的地址[4]。硬件的组态配置如图2所示。

3 WinCC水处理监控界面简介

中控室WinCC水处理监控界面的主要功能是显示纯水制备工艺的流程、设备的运行状态、水处理过程中参数的设定、控制元件的开关及故障状态，还有工艺参数的趋势图、报表打印输出，当控制流程出现问题时还能处理数据和提供系统报警信号[5]，防止发生生产事故。纯水制备的监控界面如图3所示主要显示出该过程中使用的生产设备，而且很直观的看出这个处理的流程，在相应区域显示传感器实际数据诸如自来水罐的液位、一次净水进水压力、纯水箱的出水流量。

图3 纯水制备监控界面

4 结束语

在自动化生产中，通讯方式有很多，PROFIBUS和以太网通讯因其传输速率快和性能稳定作为首选，主要是根据生产的实际需求和现场状况做最后选择。防冻液生产的PLC控制站通过EM277模块完成与纯水制备系统的数据交换，监控站WinCC进行数据归档和分析处理。本文控制系统中的通讯方式省去了设计者的通讯编程量，减少设计者的工作量，生产系统性能稳定、可靠，防冻液的自动化程度的实现也节约了劳动力，提高了现代化生产的水平。

参考文献

[1]邵奇峰.基于SIEMENS EM277的PROFIBUS通讯[J].中原工学院学报，2008.

[2]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]倪君.西门子S7-200与S7-300的DP通讯[J].电气自动化，2006.

[5]西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

作者简介

娄玲玉（1987-），辽宁工业大学机械工程专业在读研究生。

冯殿义（1961-），教授，辽宁工业大学机械工程与自动化学院。

李红斌（1988-），化工过程机械专业在读研究生。endprint

摘 要 纯水制备装置是防冻液生产过程中的独立设备，其S7-200PLC控制系统需要并到基于S7-300PLC和WinCC的防冻液生产控制系统中去。文章主要介绍防冻液生产PLC控制站与纯水制备装置控制系统通过EM277模块实现的PROFIBUS现场总线通信进行数据交换，实现WinCC对纯水制备装置的远程监控与操作，实现防冻液生产控制系统的

集成。

关键词 PLC；纯水制备装置；PROFIBUS通讯

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0053-02

防冻液是一种功能繁多的冷却液，应用于很多领域，日益增长的需求量加速了其生产的自动化程度。纯水是防冻液生产的主要原料之一，因而纯水的制备是防冻液生产的主要工艺，通常纯水制备工艺由独立的装置完成，那么纯水制备的设备也就成为了防冻液生产过程中的一个关键设备。在防冻液生产的自动控制过程中，将独立的纯水制备设备的控制集成到防冻液中央生产控制系统，与整个生产工艺协调工作，使防冻液生产控制系统具有完整性和可靠性。将纯水制备装置S7-200PLC控制系统并入防冻液中央生产控制系统有两种方案：一种是WinCC直接对从站S7-200PLC组态，这种方法需要通过OPC协议实现，通讯速度慢；另一种是S7-300PLC与S7-200PLC通讯，WinCC通过S7-300PLC实现与S7-200PLC通讯进行数据交换，此种方案通讯速度快，实时性好。S7-200 PLC与S7-300PLC之间的通讯方式主要有MPI通信、工业以太网通信和PROFIBUS-DP现场总线通信三种方式[1]。

Wincc直接对从站S7-200 PLC组态，通讯速度慢，传输距离受限制。S7-300 PLC与S7-200 PLC通讯有三种方式，MPI通信距离短，传输速度慢；工业以太网通信需要S7-300 PLC、S7-200 PLC分别加以太网模块，大大提高了成本；PROFIBUS是一种开放的现场总线通信标准，只需在从站S7-200 PLC加EM277，此种通讯克服了前两种的弊端，通讯距离变长，传输速度变快，传送数据量大，在现代很多自动化项目中多采用这种通讯方式且此方案已得到实际的应用。本文主要介绍采用PROFIBUS-DP现场总线通信方法实现防冻液生产控制站S7-300PLC与纯水制备装置S7-200PLC控制系统的集成。

1 防冻液生产控制系统总体结构

防冻液生产控制系统整体结构如图1所示，包括操作站、控制站和现场设备。本控制系统的主控制站S7-300 PLC控制器选为带DP集成口的CPU314C-2DP，上位机WinCC生产过程监控系统与PLC控制主站之间通过工业以太网TCP/IP通讯，具有通讯速率快、技术可靠等优点；纯水制备控制系统S7-200 PLC控制器为CPU226通过扩展EM277作为PROFIBUS现场总线通讯的模块与CPU226组合成为从站，西门子Smart700IE触摸屏通过MPI通讯操控S7-200PLC，实现对纯水制备装置的控制。S7-200 PLC扩展EM277 PROFIBUS模块通过现场总线通讯并入整个控制系统，整个控制系统起到“集中管理、分散控制”的作

用[2]。S7-200PLC将现场传输过来的数据与S7-300 PLC交换数据，主站与上位机走工业以太网通讯，根据纯水制备的生产工艺，控制室上位机通过WinCC界面实现对纯水制备生产过程监控与

操作。

图1 控制系统拓扑图

2 S7-300 PLC与S7-200 PLC的主从通讯实现

主从站通过接口模块EM277实现PROFIBUS-DP通讯，从站S7-200PLC不需要编程和组态，而主从站通讯的实现需要S7-300 PLC进行必要的硬件组态。从站的交换数据存放在V存储区，并且从站数据要与主站组态的EM277的数据对应[3]。

主站的硬件组态过程：在STEP7 Version5.5中新建一个项目，首先需要选择导轨，然后按照从上到下的顺序依次选择电源、CPU314C-2DP、数字量和模拟量模块；然后配置网络，双击2号槽下的DP，在新建子网中设置传输速率和配置文件DP，确定后出现PROFIBUS总线，此时便可在总线下方挂从站；从站靠EM277挂入主站，需要安装EM277 GSD文件，在项目的组态界面的菜单栏“选项”下方安装GSD文件，打开PROFIBUS-DP下方的“Additional Field Device”、“PLC”、“SIMATIC”找到EM277，从站便挂到了主站下方，保存编译，最后下载到PLC就完成组态。CPU上DP地址是2，从站EM277站地址设置为3，在通讯时需要将接口模块的旋钮转到对应站的地址[4]。硬件的组态配置如图2所示。

3 WinCC水处理监控界面简介

中控室WinCC水处理监控界面的主要功能是显示纯水制备工艺的流程、设备的运行状态、水处理过程中参数的设定、控制元件的开关及故障状态，还有工艺参数的趋势图、报表打印输出，当控制流程出现问题时还能处理数据和提供系统报警信号[5]，防止发生生产事故。纯水制备的监控界面如图3所示主要显示出该过程中使用的生产设备，而且很直观的看出这个处理的流程，在相应区域显示传感器实际数据诸如自来水罐的液位、一次净水进水压力、纯水箱的出水流量。

图3 纯水制备监控界面

4 结束语

在自动化生产中，通讯方式有很多，PROFIBUS和以太网通讯因其传输速率快和性能稳定作为首选，主要是根据生产的实际需求和现场状况做最后选择。防冻液生产的PLC控制站通过EM277模块完成与纯水制备系统的数据交换，监控站WinCC进行数据归档和分析处理。本文控制系统中的通讯方式省去了设计者的通讯编程量，减少设计者的工作量，生产系统性能稳定、可靠，防冻液的自动化程度的实现也节约了劳动力，提高了现代化生产的水平。

参考文献

[1]邵奇峰.基于SIEMENS EM277的PROFIBUS通讯[J].中原工学院学报，2008.

[2]崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]向晓汉.西门子PLC高级应用实例精解[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]倪君.西门子S7-200与S7-300的DP通讯[J].电气自动化，2006.

[5]西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子WinCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.

作者简介

娄玲玉（1987-），辽宁工业大学机械工程专业在读研究生。

冯殿义（1961-），教授，辽宁工业大学机械工程与自动化学院。

李红斌（1988-），化工过程机械专业在读研究生。endprint