西门子PLC控制网络的配置策略与应用

武亚雄

太原理工大学，山西太原 030024

西门子PLC控制网络的配置策略与应用

武亚雄

太原理工大学，山西太原 030024

本文对西门子PLC控制网络配置进行分析和研究，并结合钢厂生产线与自来水厂监控系统设计PLC控制网络，旨在为相关产业引进该系统提供借鉴。

西门子；PLC；控制网络；配置策略；应用

西门子PLC控制网络作为一项新型控制网络系统，以其自身故障率低、稳定性强等优势，在工业领域发展中发挥着积极作用。为了更好地提高系统使用性能，加强对其配置方案及其应用的研究具有现实意义。

1 西门子PLC控制网络配置策略分析

1.1 国标与自主控制网络类型

网络类型作为网络体系的一部分，其类型的选择直接影响网络性能。目前较为常见的网络类型有以下几种：第一，点对点接口，它是一种自由通讯方式，用户可以结合自身需求定义通讯协议，与任何公开的设备连接使用，如扫描仪、打印机等[1]。第二，PPI网络，是西门子专门为s7-200PLC开发和设计一种通讯协议，具有多种波特率形式，能够通过普通的双芯屏蔽双绞电缆完成联网目标，以便工作人员操作。作为一种上下级协议，下级不能够主动发送任何信息，处于被动状态。第三，MPI网络，是建立在西门子内部标准的一种令牌网络通讯协议，具有较强的经济性特点，适用范围较广。除此之外，工业以太网、Profibus等网络类型也是网络类型的一部分。

1.2 多元网络功能

通常情况下，该网络具备以下几项功能：第一，S5兼容通讯，发送与接收口都能够在特定环境下，优化PLC之间的通讯，同时应用于S7系列中PLC之间的通讯，一般在工业以太网等环境中效果十分明显。第二，S7通讯，能够提供简单、功能强大的通讯任务。第三，PG/OP通讯，二者都能够对PLC对数据通讯进行组态、编程等处理，并在MPI、PPI等网络环境下进行人机交互等操作。在实践中，应结合控制网络中的节点的硬件配置等要素选择通讯方式。第四，标准通讯，不同的厂家提供的不同类型自动化系统之间的通讯，能够满足多种控制网络构建的需求，以提高控制网络使用效果。如针对Profibus网络而言，标准通讯是指FMS通讯，其能够实现不同厂家的PLC通讯。

1.3 网络链接方面

目前，控制网络主要拥有四种网络通讯接口链接方式。第一，PG/PC通讯卡，主要用于同类网络的连接，由于该通讯卡种类较为丰富，在使用中要对其功能进行合理划分。如对于CP5613自带处理器的PCI卡，将其连接到网络上，能够构建成独立的网络协议模式。第二，PLC专用模块，作为一种智能化模块，其能够将PLC连接到特定网络当中，减轻自动化控制体系对CPU产生的消极影响，增强其整体性能。第三，集成编程接口，该接口可以同时用作通讯接口，如S7-200系列的PLC编程接口适用于PPI和MPI控制网络的通讯接口；第四，集成通讯接口，通讯接口作为控制网络的一部分，其同样能够发挥连接功能[2]。

1.4 传媒介质方面

受到应用目标的影响，传输介质在控制网络中的配置主要采取三种形式：一是电气传输方式，可以借助标准的圆形截面，带PE等护套设计屏蔽双绞线电缆，以用于特殊环境下数据信息的传输。二是光缆传输方式，通过玻璃、塑料纤维等扩展传输距离，兼顾户内与户外两方面。三是无线传输方式，主要借助红外线链接模块进行短距离数据信息传输。

2 西门子PLC控制网络的具体应用案例

2.1 钢厂生产线

为了更好地了解和掌握控制网络在工业生产中的应用情况，笔者选择某钢厂生产线控制系统进行研究。该系统主要涉及切割机、推钢机等设备，是整个电控系统中信息传输量最大的系统。结合上述情况，PLC控制网络主要应用于其435烧结电控系统当中，整个系统可划分为主PLC站、两个监控站及五个从站。具体结构图如下。

图1 控制网络结构图

由上图可知，由两极子网构成的网络系统构成。受到控制系统点多、设备分布分散等因素的影响，结合项目实际情况，可以采取Profibus-DP的通讯方式、主要负责主站与从站之间的通讯工作，保持二者之间良好的通讯。此外，将CPU414-2 DP自身集成的接口链接到总线上，并选择其中一个模块作为远程从站与总站的载体。

基于控制主站及组成的监控系统网络而言，考虑到该控制网络系统通讯数据等因素，所以该系统采取的MPI方式组成控制网络，即便每个网络段长仅为50m，但是可以借助其中的中继器进行拓展，延伸至1000m，以满足远程监控目标的应用目标[3]。通常情况下，想要应用国标通讯网络，如Profibus网络，需要企业具备的一定的经济实力。对此基于实用性、经济性角度来考虑，应尽量选择西门子自主标准的控制网络，如该厂使用的MPI，从而为整个钢厂稳定运行提供可靠的数据存储、查询等服务。

2.2 小区自来水厂

自来水厂由水源区与水厂区构成，二者相距八百米，在水厂区，可以通过三台加压泵确保水变频恒压，为用户提供水源。而在水源区，利用三个深井进行蓄水。由于二者之间距离较近，可以选择MPI方式构建控制网络，并利用中继器进行扩展后，将通讯距离拓展至1km，确保工作顺利进行。该控制任务对于实效性要求并不高，因此主从站之间的距离可以选择被动形式进行工作[4]。一般来说，通过主站发送信号，发挥监控功能，实现对自来水厂的全面监督和控制，确保为小区用户提供充足的水源。完整的MPI网络覆盖主站PLC、上位PC机等，图2为自来水厂控制网络图。

图2 自来水厂MPI控制网络拓扑图

3 结论

根据上文所述，西门子PLC控制网络结构具有复杂性等特点，内部涉及大量产品，在具体应用过程中，相关人员要加强对其内部产品性能等方面的研究，并切实结合实际情况，制定出较为完善的控制网络方案，从而推动我国相关领域健康发展。

[1]沈灿钢，孙晓明.西门子全集成工业网络实训室设计与实现[J].实验技术与管理，2015（02）：170-172.

[2]陈云东.西门子PLC控制网络的配置应用及策略分析[J].信息技术与信息化，2015（04）：98-99.

[3]黎瑞荣.分析西门子PLC控制网络的配置策略以及相关应用[J].电子世界，2012（12）：68.

[4]唐东.西门子PLC控制网络的配置方案和运用[J].电子技术与软件工程，2014（12）：253.

TP2

A

1674-6708（2015）150-0122-02