西门子PLC 控制网络的配置策略与应用探索

上海蔚亚科技发展有限公司 余元彪

随着电气科技的快速发展，各种可编程控制模块装置逐渐走进了实践应用，助推了工业自动化发展的进程。西门子PLC 控制网络也由数字模拟通讯、计算机自动控制、智能仪表等多种技术综合发展而来，形成独特的配置优势，被广泛应用于工业生产的众多领域。本文针对当前西门子PLC 的应用现状展开具体分析，探寻其在控制系统配置中出现某些故障的原因，提出具有建设性的控制网络配置策略，并对西门子PLC 在啤酒酿造工业中通过自动化控制网络的应用策略作相关探讨。

工业科技的发展推动了生产线操作的自动化、流程化进程，提升了工业生产的更高效益。在工业生产的自动化过程中，可编程控制模块装置起到了巨大的作用，应用了数字运算操作的电子装置实现了对生产机器的运行控制。西门子PLC 控制网络装置也随着电气科技的发展应运而生，早在20 世纪中期就已风靡于全球工业，至今也经历了一次又一次的更新换代，现已融入到SIMAD-YND 工业核心圈，非常成功地形成了具有多种功能、稳定性强的PLC 的新一代产品，广泛应用于自动控制系统，具有更强、更好的性能。

1 西门子可编程控制器的应用现状分析

可编程控制网络是一种将控制系统与网络系统相结合的科学技术，很好地将数字通讯功能、计算机功能与自动化控制功能融汇于一体[1]。经过一代代技术革新，控制网络的运用性能也逐渐得到了提升，由于控制网络的可靠性、及时性的显著改变，这就从根本上保障了各个编程模块在运行过程中能够相互配合，进而让生产过程中的效益得以最大程度的提升。

西门子PLC 可编程控制模块得到了广泛应用，有效改善了各类生成装置的抗干扰性能，在更大程度上减少了机器故障的发生，同时也能有效提升数字运算与操作处理等方面的性能。经过一代代技术创新发展，控制网络中的节点计算机也已成为可编程控制装置中必不可少的部分组成，逐渐走向了工业生产的众多领域，为提升现代工业生产效率作出了巨大贡献。由于西门子PLC 的成功研发与实践应用，也让其控制网络得到了应用的优化，PLC 控制系统的性能也得到了有效提高，很好地满足了自动化网络控制系统的多样化任务需要。

2 西门子可编程控制系统在配置运行中的故障原因

经过大量的实践应用与调查，发现西门子可编程控制网络系统还存在着一些问题。把西门子PLC 通讯电缆和配置电脑进行连接后，再将其与STEP7 软件进行连接，通过STEP7 对西门子PLC 进行相关的问题诊断。诊断后发现，在DiagonsticBuffer 的标签页上显示无故障问题。倘若将西门子PLC 中的OB 组织模块的部件进行有序拆分，而后再将所有程序进行重新安装，接着检测查看是因其缺少某一部件模块而导致死机情况。经历了安装程序模块的拆解与重新安装，发现故障仍未消失。

经过以上两种方法的操作依然未能发现致使西门子PLC 发生死机现象的缘故。因此，继续展开问题猜测与排查，试问是否是由于PLC 程序在长时间运行下出现了死循环所致的死机故障呢？为了进一步探索与验证这一大胆的猜想，依然是把PLC 的部件进行卸载与重装，进行相关的分析与测试等操作，也就很快发现了死循环也并非是导致西门子的PLC 死机原因，然后，将外部硬件接入到PLC 进行再次诊断分析。先分析PLC 插头与连接口的介入情况，并要细心网络通讯接口和分散型外围设备总线。继而，在对PLC 接入线的屏蔽、断线等情况加强相关排查，经历了一系列的操作，还未发现PLC 死机故障的原因所在。最后，又继续检查了西门子的硬件设备、各个程序等部件，同时又更换了通信模块与供电模块等，也还未能找出PLC 的死机故障来，或许就是西门子系统之外的原因了。如:恶劣的室外环境、周围的强磁场等设备影响了PLC 的稳定性能。因而，在生产过程中必须要加强对西门子PLC 控制系统的有效保护，以防止额外因素导致的系统故障。

3 西门子可编程控制网络的配置策略

3.1 加强西门子控制网络产品的通讯能力

作为电气工程的科技产品研发部门，要能积极关注到产品的控制网络通讯能力提升。在对西门子PLC 控制网络的运行中，就应该从如下几个方面来实现西门子PLC 控制网络的通讯能力。

（1）S5 兼容通讯。为了让西门子PLC 能够在现代生活、生产与科技发展中都能得到更广泛的应用，就要让S5 在通讯性能上得到提升，有效实现西门子PLC 控制信息的快速与准确收发，进而让专属的可编程控制器的通讯性能实现更高效率。

（2）S7 控制系统通讯。这一控制系统通讯不仅能够进行通信任务的控制与网络设计，还能体现出更加安全、高效的系统工作性能。

（3）西门子PLC 标准型通讯控制网络系统。它不仅符合了各种生产商的电气化控制需要，还能有效改善PLC 控制网络的运行性能。其控制网络装置对于时间设置与接口位置的设定都具有一定的合理性与科学性，增强了操作过程的可靠性，同时也让运行中的可控制网络系统保持更强的稳定通讯能力。

（4）西门子PLC 控制网络的专用通讯模块。专用模块的安装不仅能够降低网络通讯模块的处理器负载，也能保证特定系统控制的安全性能[2]。西门子采用了专用的PLC 通讯模块与专用控制器，在更大程度上保障了控制系统的高效性与安全性。当然，在电气化资源配置市场上所售卖的各种通讯模块的类型也是繁杂多样的，因而在实际应用中要能认真选择，分析其在实际应用中可能达到的效果，是否能够提高内部网络设备的整体通讯性能，从而也能让整个生产环节得以更有实效性的全程化控制。

3.2 处理好西门子PLC 控制网络的编程接口

（1）合理选择计算机通讯卡。在使用可编程控制网络的过程中，能将编程设备和计算机设备正确连接到控制网络接口。在对应网络接口的连接中，要能充分考虑到不同设备有着不同的连接接口，实际操作时要能依据需要来进行合理选择，以保证自动化控制的需要。

（2）电路控制模块与PLC 控制模块是相连的。这就需要二者之间的接口模式高度智能化，可以通过控制信息的有效发送来实现自动化操作的控制。同时，还要让控制网络界面不能因多种操作指令而增加处理器的额外负载。此外，各种型号的电路控制系统模块的性能也存在着不同性能差异，这就需要在选择时能够做到谨慎细心，然后在落实到实际应用中。

3.3 合理选择西门子PLC 控制网络的传输媒介

在生产过程中，需要加强对西门子PLC 的控制网络系统的合理应用，认真分析各类操作程序，科学合理地选择好传输媒介。同时，还要把各种信息传送媒体有机融为一体，大大提升西门子PLC 的最大传输效能。当然，现代化网络控制传送媒介主要包括:电力传输媒介、标准化的圆形传输线缆、地下电缆等。纵观当前的生产应用情况，网络传输媒介应用最为广泛的主要有以下三种媒介:

（1）电气数据的传输媒介。这种网络传输媒介的主要功能是传输地下电缆，作为屏蔽使用功能的双绞线。

（2）光缆数据的传输媒介。这种网络传输媒介的作用，主要是将数据信息由一个地方传送到距离遥远的地方，利用相关装置进行资源的共享，增强了数据信息的使用效率。当然，在实际应用过程中，倘若将其作为室内或者是户外的传送媒介，并能综合使用玻璃纤维或玻璃介质的功能，就可以实现更好的传输效果。

（3）无线数据的传输媒介。这一介质主要用于对红外线的传输连接，把各种数据信息有效传送到与发送点近距离的范围之内。

3.4 西门子PLC 控制网络的科学应用

这一可编程自动控制系统在应用中体现了三大优势特点:（1）是采用了专用的可编程控制处理装置的系列化模块设计，让传输的速度与灵活性达到了最佳效果，通信能力也非常优秀；（2）是采用了各种不同等级的CPU，合理匹配了多功能模块组合，有效形成了多样化通讯网络，由此建构了不同的专用系统；（3）是在应用西门子自控系统时配合使用了WinCC 自控系统，已被广泛应用于实际生产控制过程中。

（1）采用PROFIBUS-DP 的S7D 通讯方案。采用S7D组合通讯方式能够将自动化系统任务逐级分解到多台PLC，进行一些子项目工作[3]，这些子项目任务又各自需要多台CPU 进行自主完成管理任务。倘若以精滤机单机系统的应用为例，就可以把它看作是啤酒生产自控系统中的一种子项目任务，让CPU315-2DP 进行自主化管理，有效实现了通讯交换。

（2）DP 主站和智能从站通讯的组态与编程。有效连接DP 主站与DP 从站启动S7-400 站点中的HWConfig组态编辑器，首先要能把PROFIBUS 网线端与所有已经组态的站文件中的“CPU31X”相结合，让智能从站CPU315-2DP 能够与PROFIBUS 主站相连接。接着，在PFOFIBUS 网络上打开DP 从站中的属性选项，就可以实现通讯的输入与数据接收。

主控系统上位机界面编程。在控制网络操作系统中使用西门子Wincc 上位机软件，就可以把单机台精滤机视作为一个独立的工作单元，选择主控系统组态与其管控程序，就可以延长数据存储的时间、提升数据分析性能等，也便于能够更好地监控各个生产环节、调取产品的相关数据信息。同时，也能让单机台HMI 的现场触控屏等一系列操作信息一一保留下来。

（3）形成了源于工业以太网的系统集成。自动化控制中的车间管理通讯运用常常就是在工业以太网的基础上进行的，其最显著的优点就是不仅可以将大型数据进行快速传送，实现远程通讯，还可以在比较恶劣的自然环境与强干扰的场合进行正常工作。

基于以太网的S7 通讯方案。在通信处理的过程中，积极采用S7 通讯方案，把独立机台的PLC 选择为S7CPU。这种通讯方式自身就带有以太网通信接入端口，配以通信接入端口的通信处理器，可以让CPU 站点间的变量通信通过节点伙伴通讯的方式将信息相互交换与传输，推动工业生产的流程化管控，促进了生产线、管理层之间通讯的可持续性。

S7 连接的组态与编程。采用CPU416-2DP 为主站的主控系统，通常还要配以CP443-1 来对各种通讯信息进行处理。在通讯信息处理过程中，要能利用好SIMATIC管理器对于独立机台控制系统生成300 站点，设置好对应的IP 工作地址。由此，在S7-400 的连接表中也就创建了新的伙伴式连接。

其他集成方法。此外，也可以把单机台S7-300 的操控进度和S7-400 中的CPU 进行有机整合，将单机台的CPU 与触摸检测屏进行拆除，配以ET200 模块，就可以使其成为一种采用PROFIBUS-DP 的分布式I/O 子站点。采用这种集成方法，在系统程序的结构上重新编程，就可以实现系统较小、程式简单的非现场的单机平台控制。

4 集成方法的科学对比

（1）兼容性对比。经过调查发现，不同现场总线与控制系统往往无法有效整合，难以在控制网络中让各种数据实现互访，也难以让各种数据之间进行适时融合。同时，还由于现场总线适用于专用网络，这就造成了硬件的高成本，并且存在着较低的输入与输出速率。由于种种原因，造成其可支持的应用也非常少，与互联网还缺乏了一定的兼容性。目前来看，工业生产中的系统控制也常常需要单机台综合控制。与以太网进行比较，PRO-FIBUS-DP 虽然也属于现场总线，但是其兼容性能还存在一些不足。

（2）实施成本对比。自控系统管理中的集成系统硬件组态，要取决于中控系统的PLC 型号，如果采用本文中的方案，中控系统就是CPU416-2DP；如果采用工业以太网系统，就要配置通信处理器CP 模块，单机控制系统采用以太网端口CPU 设计，这就会增加一些硬件成本。如果选用单机控制网络系统，就要对PROFIBUS-DP 的分布式I/O 子站点加以有效整合，虽然节约了一些硬件成本，但是又需要对主控网络系统的软件程序进行重新编写，反而会提高系统软件的编程成本。

5 结果分析

通过上述研究分析发现，上述的三个集成方法都能满足于实现集中性啤酒生产一体化的自动控制。当然，在实际生产应用的过程中，还需要结合实际需要，力求能够从兼容性能、数据容量与传输性能等多方面进行综合考虑，继而再选择最佳的集成方案。

综上所述，西门子PLC 控制网络系统的建构是纷繁复杂的体系，对于操作人员的知识技能与专业水平皆有很高的要求，但是以往西门子PLC 控制网络系统依然能够在生产中发挥出应用的功效。这就需要操作技术人员能够全面提升自身的操控水准，彰显自己的技术才能，不断提升企业生产的效率，使技术服务的质量得以更大提升，为工业生产提供充分的技术力量支撑。