西门子PLC控制网络的配置策略与应用分析

刘航

摘 要：西门子PLC是德国西门子公司生产的可编辑控制器，具有体积小、网络通信能力强、运行速度快、可靠性高等特点，广泛应用在冶金、化工、电力、工业制造等领域。由于西门子控制网络结构复杂，网络产品种类繁多，为了满足不同类型的网络需求，需要合理配置西门子PLC控制网络，让控制网络满足网络类型、传输介质、网络通讯等方面的需求。本文根据西门子PLC运行需求，探讨了控制网络类型、网络通信、传输介质等方面的配置原则，并结合具体案例分析了西门子PLC控制网络的配置策略。

关键词：西门子PLC;控制网络;配置策略

引言：

控制网络是综合了计算机、通信技术、控制技术和智能仪表等多种技术，是网络与控制系统结合起来的产物。网络控制是通过对多个网络通道进行闭环控制，网络控制主要针对物理设备，而不是网络状态。西门子PLC是一种可编程的存储器，内部可以完成逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算数等指令，并通过模拟/数字输入/输出控制机械设备的生产。为了满足不同用户的需求，西门子公司研发了各类控制网络产品，由于控制网络产品的性能存在一定的差异，给西门子PLC控制网络带来了一定的难度。通过分析西门子PLC网络产品的特点，提出西门子PLC控制网络配置原则，可以满足不同工业应用需求。

1.西门子PLC控制网络的配置原则

1.1西门子PLC控制网络类型

西门子PLC控制网络类型包括点对点接口、PPI网络、MPI网络、工业以太网等。点对点接口是一种自由通讯方式，用户可以自由定义通讯协议，让西门子控制器可以与扫描机、打印机、控制器等任何通信协议公开的设备进行通讯。PPI网络是西门子公司为S7-200PC设备专门研发的一种通信协议，这种通信协议通过普通的电力电缆与网络连接，将通信接口汇聚在S7-200CPU上。MPI网络是西门子公司内部的一种标准网络通信协议，西门子PLC与CPU的MPI编程接口、上机位网卡编程口进行连接完成通信。工业以太网是专门为工业生产设计的一种通讯网络[1]。一般使用ISO和TCP/IP通讯协议，可以用电力电缆、光纤网络等进行通讯。这种通信协议支持光宇网络，传输速度快，网络节点多，可以满足工业生产的网络需求。

1.2西门子PLC控制网络通讯要求

西门子可编辑控制器的网络产品比较多，PLC控制网络产品比较多，需要满足S5控制器的兼容通讯、S7基本通讯、标准通讯和OP通讯。其中S5兼容通信是发送接口和接收口优化S5和S7系列产品的通讯需求，一般需要工业以太网络实现。S7系列产品需要通过MPI网络、工业以太网实现。S7基本通讯是满足S7系列西门子PLC控制器CPU通信协议要求。OP通讯是通过OP与控制器进行组态、编程、监控以及人机交互等功能。标准通讯主要是为了满足不同供应商制造的自动化系统之间的通信要求，通过标准通讯完成不同自动化系统的通讯要求[2]。在配置过程中，需要根据控制网络中的硬件设备、软件设备、节点数量配置相应的通讯接口和数据模块。

1.3网络通信连接方式

西門子PLC控制网络通信接口包括PG通讯卡、PLC专用通讯模块、集成编程接口、集成通讯接口。PG通讯卡可以将PG连接到各种网络，这种通讯卡类型比较丰富，可以连接到系统自带的处理器PCI卡，实现独立的网络协议。PLC专用通讯模块是一种智能化的模块，可以将可编程控制器连接到特定的网络环节，降低自动化系统对CPU运行负担。这种通讯模块包括通讯处理器、接口模块等内容，可以根据不同的需求，选择不同的通讯接口[3]。集成编程接口不仅具备编程通讯需求，而且可以与其他编程接口进行连接。比如S7-200系列PLC编程接口需要实现PPI和MPI控制网络的通讯接口。集成通讯接口作为控制网络的一部分，可以实现各个通讯设备的连接。S7-300系列PLC产品，可以与系统主机自身集成系统的Profi-bus-DP通讯接口，可以直接连接输入/输出设备，组态比较灵活。

2.西门子PLC控制网络应用

某城镇自来水厂需要供应城镇10万人的供水需求，为了及时了解到自来水厂各个节点的流量、水压、水中成分等各项数据，需要对自来水的进水口、出水口、水质监测点进行数据监控，安装了自来水监控系统，自来水监控系统可以自动化采集各个监测点的数据，了解到水质、水压、流量等各项数据信息，并对自来水厂的设备进行监控，一旦发现自来水厂的流量、水压出现异常，并将采集的数据发送到监控中心，监控中心根据采集的数据数据，自动调节控制管道压力、流量，避免故障的发生。一旦发生故障，可以在安排技术人员第一时间进行抢修，最快速度恢复正常供水。自来水厂主要由水源区和水厂区构成，两个区域相隔在1500范围。水厂安装了8台加压泵，一旦蓄水池的水位或者水压不足，可以通过变压器进行增压，满足居民用水。自来水厂的控制网络通讯数据比较多，通讯距离比较长，站点比较多，因此采用工业以太网类型组成控制网络。根据工业以太网的需求，设置了6个基站构成完整的控制系统，其中5个子站和1个主站，各个子站信息汇聚到主站，由令牌总线进行控制。受到传统控制器的影响，各个子站虽然可以传输信息，但是需要主站发布控制命令，影响到数据正常的传输。采用西门子PLC控制网络，将各个预设的子站转变为主站，可以实现各个子站相互独立控制，各个子站运行过程中不会影响到其他基站，确保信息传输的安全性和可靠性。

结束语：

西门子PLC控制器产品比较多，在选择西门子PLC控制网络的时候，必须根据客户需求，选择相应的控制器和网络产品，还要考虑到网络控制的性能，选择相应的传输介质、传输网络，确保西门子PLC控制网络投入运行后，系统运行稳定、可靠、安全。

参考文献：

[1]马岩.浅析西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].电子测试，2020（22）：115-116.

[2]刘建瑞.西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].大众标准化，2020（12）：63-64.

[3]李宏利.西门子PLC控制网络的配置策略与应用探讨[J].商品与质量，2019（44）：80-80.