基于西门子S7-300400PLC的控制网络优化设计

李国军

（红塔集团楚雄卷烟厂，云南楚雄，675000）

基于西门子S7-300400PLC的控制网络优化设计

李国军

（红塔集团楚雄卷烟厂，云南楚雄，675000）

文章从PLC的特点出发，其作为可编程逻辑控制器，主要在工业电气自动化中进行应用，可以更好地控制工业环境。在西门子PLC控制网络中包含了多种方案，并且其包含非常丰富的网络产品和软硬件产品，具有较较高的稳定性、低故障率、数据信息传输量大等特点。

西门子S7-300400PLC；控制网络体系；信息传输量

1 PLC控制系统中网络系统的组成

1.1 软件系统

软件部分在网络系统中主要负责对网络潜力进行开发和挖掘。由网络系统组成的PLC控制系统中，网络中分布的各个监控点都可实时对PLC进行监控和控制。现阶段，PLC的种类比较多，且都具备网络功能，但不同种类的PLC网络协议也不同，因此，对软件提出了新的要求，软件需具备能支持各种各样的驱动程序，才能更好地进行使用。网络协议与PLC使用的类型和PLC采用的网络模块有着直接的关系。

1.2 硬件系统

网络硬件是网络系统中的关键部分。为了组成一个完成的控制系统网络，需将控制器、监控站和其他各种设备有效联系起来。不同类型的控制系统在硬件方面也存在较大的差别。因此，网络硬件的种类极其丰富。在此只将硬件系统分为下位机和上位机两大部。

在控制系统中，上位机和下位机的功能不同，所使用的硬件设备也不同。但在网络系统中，可对其进行相同节点定义。换而言之，上位机和下位机属于网络连接上独立的节点，且具备唯一的网络地址。在PLC中，网络连接设备是通讯模块，其决定着网络的结构和网络协议的类型。现阶段，大多数厂家所生产的PLC都能与细缆进行连接。通讯模块一般都可与多种类型的网络协议进行匹配[1]。

2 西门子S7-300400PLC控制网络的优化设计

2.1 西门子PLC控制网络的概述

西门子PLC是相对较复杂的控制网络体系，包含了非常丰富的网络产品和软硬件产品。具有故障率低、稳定性高、抗干扰性好等优点。且西门子PLC控制网络的类型较多，主要分为以下几种方式：PPI网络、点对点接口、MPI网络、以太网、SA-I接口等。PPI网络是一种通讯协议，主要借助双芯屏蔽双绞电缆来进行联网操作。点对点通讯可自主与打印机、扫描机等设备进行实时通讯，对通讯协议进行自定义。MPI网络可对多个通信对象进行同时连接。以太网主要适用于工业，比如通讯光缆、工业双绞线等。SA-I接口的特点主要是能对少量的数据信息进行实施传递，主要运用在地层的控制网络系统中。通过对西门子PLC控制网络类型进行分析，各个控制网络之间存在较大的差距，并且各有各的特点和缺点。各种类型的PLC控制网络能最大限度地满足各个层次控制网络系统的许愿墙，且用户可根据自己的实际需求来对PLC的控制网络类型进行自由选择。

西门子PLC控制网络系统的通讯功能较多，主要分为以下几方面：S7通讯功能、S5 兼容通讯功能、S7 基本通讯功能、PG/OP 通讯和标准通讯功能等。其具备强大的功能和简单操作的特点。S7基本通讯功能是通讯软件将各个功能集合的一个模块，属于S7系列的一种类型。PG/OP通讯功能主要是对数据进行监控、编程。S5主要是对S7、S5系列的PLC功能进行优化。

西门子PLC控制网络系统通讯接口的连接方式较多，可根据实际的需求来对接口的类型进行选择。PLC专用通讯模块主要是为智能化的PLC和网络进行连接，能分担CPU的负担。PLC主机自身不仅具有有数据编程功能，且还可当作通讯接口进行使用。西门子PLC主机上有专用的通讯接口和编程接口，可实时进行数据传输和数据信息编程。

2.2 西门子PLC控制网络的设计原则

西门子PLC是相对较复杂的控制网络体系，西门子PLC控制网络系统主要分为两种类型：符合国际标准的网络和通讯网络。符合国际标准的网络主要包含工业化以太网和AS-I接口。剩下的几种类型则是西门子公司自身研究开发团队开发的通讯网络。

用户在对PLC控制网络进行选择时，需重点考虑网络类型。

一般来讲，符合国际标准的PLC控制系统具有以下几方面的优点：网络数据信息传输距离远、数据信息传输速度快、数据存储容量大，故障发生率较低，稳定性比较高，具有较强的抗干扰能力，便于操作，灵活性较高和功能强大。其缺点主要体现在以下几方面：缺乏专业性，虽然投资的成本较低，对技术要求低，但无法满足社会的多元化需求。若用户对数据通讯速度、数据通讯容量等没有特殊要求，可选择MPI网络，这种类型不仅能最大限度满足用户的基本需求，且还能有效节约成本。此外，用户可根据自己实际的通讯功能来对控制网络类型进行选择。S7通信功能主要应用于工业化的以太网、MPI网络中。S5兼容通讯主要应用在工业化以太网中；S7基本通信主要应用在MPI网络中。因此，可根据通信接口的支持能力、数据传输量、数据传输速度等来对通信功能进行确定和选择，从而确定出各个节点的最佳的硬件设计。此外，还能以西门子PLC控制网络的通讯接口和传输介质为基础来进行通信功能的选择和判断[2]。

3 西门子S7-300400 PLC控制网络的应用分析

如某工厂生产线中使用的控制系统，其主要包含切割机、翻钢机、冷却床等设备。在整个控制系统中，具备多个控制节点、且信息传输量较大，设备较多且相对分散，设备之间连接复杂。根据以上实际情况来选择PLC控制网络，首先需选择符合国际标准的网络类型，并且从设备的实际运作情况和工艺角度来进行分析，将PLC站分为4个点。在实际的网络系统中，各个PLC站点之间需实时进行数据信息的传递，为了使PLC站点之间数据信息传递得更加畅通和自由，需在4个PLC站点之间建立令牌环，即将4个分开的PLC站点都设置为主站点，各个主站点之间可进行数据信息的实时通讯。为了更加有效地节约资金，需选择集成编程接口。通过对PLC控制网络拓扑结构进行全面的分析后可知，由两个子网络组成了一个完整的PLC网络系统，4个分散的PLC主站肩负着数据信息传递的任务。在PLC站点之间、PLC站点和上位机之间数据实时传递和通信主要借助Profibus子网来进行工作。上位机的通讯接口采用PC通讯卡，且各个PLC站点采用专用的通讯模块来充当通讯接口。

4 结束语

在选择西门子PLC控制网络方案时，需根据实际情况进行优化设计，对各个控制站点以及站点之间的信息传输量进行考虑和分析，对PLC控制进行优化，综合考虑各个通讯接口在各节点的设计情况和支持情况，选择出经济合理且适用于控制实际控制网络的方案。

[1]肖桃李.浅谈西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].内燃机与配件，2016（10）：105-106.

[2]梁成鹏.基于西门子PLC控制网络的配置与应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2014（04）：56-59.

Optimal design of control network based on Siemens S7-300400PLC

LI Guojun
(Hongta Tobacca（Group）Co.Ltd Chuxiong Cigarette Factory,Chuxiong Yunnan, 675000)

From the characteristics of PLC, it is used as programmable logic controller, mainly in industrial electric automation, and can control industrial environment better. In Siemens PLC Control network contains a variety of programs, and it contains a wealth of network products and hardware and software products, with a relatively high stability, low failure rate, data information transmission of large characteristics.

siemens S7-300400PLC;control network system;information transfer amount