基于西门子PLC的控制网络选择策略与工程实践

重庆钢铁集团电子有限责任公司　徐小红

基于西门子PLC的控制网络选择策略与工程实践

重庆钢铁集团电子有限责任公司徐小红

【摘要】随着改革开放逐渐深入，计算机技术地不断发展，优化自动化系统适应于层次的差异，西门子的PLC技术可以供应多种网络的选择。本文从西门子的特点进行着手，阐述在工程应用上的实例，重点讨论了如何将PLC技术应用在工程实践中，从而实现控制网络选择。

【关键词】西门子PLC；控制网络；工程实践

1　西门子PLC的网络特点

西门子PLC凭借其稳定性、可信度、丰富性、编程的灵活性逐渐被普遍应用于工业中，特别是自动化控制系统。从西门子PLC的发展史可以看出，无论是S7-200，S7-300还是后期的S7-400，西门子PLC 无时无刻不在用心的成长，用心的钻研，现阶段西门子公司在PLC领域已经推出了PPI、MPI、Profibus以及Industrial Ethernet等不同层次的网络解决方案，这对西门子的发展是至关重要的，它满足了各个阶层对于网络的需求。下面分别介绍每一个的特点：

(1)PPI(point to point interface)

西门子PPI是针对S7-200所设计的一款通讯网络解决方案，可以将频率为9.6kbps、19.2kbps、187.5kbps全部集成在S7-200 CPU上。通过这样的手段，那么在利用PPI进行通讯时，只需要用NETR和NETW两条语句即可实现数据的双向传输，不再需要其它的通讯协议来做模板。

(2)MPI(Multi-point interface )

MPI属于西门子PLC系统内部的一种协议，使用188.5kbps的速率来运用令牌进行网络通讯，主要针对于CP318-2,数据传输，且传输率非常高。MPI接口一般会内置于西门子，主要通过全局的数据和联网的CPU之间进行周期性的数据传输，通过这样的手段使得数据在传输的过程中没有通讯模板也可以实现各个CUP之间的通讯连接。

(3)Profibus

他并不是一个单独结构所组成的，它是由三部分相互兼容的协议所组成的，其中有Profibus-FMS、Profibus-DP、Profibus-PA。第一是语句的循环结构、实时、多主站的网络。第二是用来优化系统的通讯方案，进而实现对现场级系统的控制和分布式I/O及其他现场级设备之间的连接。三是用来实现过程的自动化，主要用于主站与仪表、变送器之间的通信，有时甚至用于防爆场合。

2　工程实践

图1　连铸电气控制系统(一)

图2　连铸电气控制系统(二)

2.1连铸电气控制系统的选择

连铸机控制系统的网络方案的设置，可以根据工艺设计特定性要求，可将PLC分为公用PLC和流用PLC，前者主要用于连铸生产中公用设备的控制，如冷床、推钢机等；后者主要用于控制留用设备，如切割机、引锭杆等。一般来说一套完整的设备是由由1个公用PLC和8个流用PLC组成，其中流用PLC每个单独控制1台设备，用来实现每台设备独自控制的要求。因此根据具体生产实际情况提出以下两种方案：

A方案是以CPU315-2DP为主站用于公用PLC而流用PLC构成Profibus-DP网络，两者在一起可以扩展为一个通讯单元，以此创立起一个完整的s7系统信息网，因此，公用PLC的DP从站可以用8个流用来组成(图1)。

B方案是分别将两种PLC的型号全部转换成相同的CPU314，而他们又分别与CPU342·5DP通讯处理器建立起相关的网络连接；通过其中任意一个通讯卡，上位机就能够顺利连接在通讯网络内。即B方案中仅需要创建10个主站，再通过FDL即可实现网络各个站点之间的联系甚至是实时通讯(如图2)。

通过对比，方案B中公用PLC和流用PLC之间会形成一个相互的数据通讯；如果有任意一个站点出现问题，对其他站点的工作没有任何影响，从而实现各个流程独立生产和工作的要求。所以B方案是符合生产实际的最佳方案。

图3　制氧机控制系统(一)

图4　制氧机控制系统(二)

2.2制氧机控制系统的选择

制氧机控制系统中的I/O点数为100DI/50DO、222AI/ 20AO，而S7-300系列PLC所能处理的模拟I/O总数只有128点，而S7-400系列PLC可达4096点，32倍于S7-300系列，所以如果采用CPU414和2DP组合是可以达到系统能力的处理要求的，而数字I/O模板采用的是S7-400系列PLC模块，可以安装在机架上，简洁方便；而模拟板采用S7-300系列PLC，则需要分布式安装，更贴近设备。如此配置能够使得CPU、I/O模板及生产设备通过一根线链接起来。

另外Profibus-DP使用CP414-2DP作为主站，ET200M使用IM153接口连接到Profibus-DP上成为从站，所以即使不在CPU规定的工作环境中，也能拥有较高的数据传输速度；有时也可以根据实际需要在传感器和生产设备旁使用模板，将一部分信号和信息在本地进行转换、转化、处理并执行，可以大幅度降低布线方面的构建成本，并大幅度提高系统的调整和扩展性。

针对上述要求，从而提出两种网络协议的方式：其一是把中央的处理模块用CP414-2DP来代替，随后通过CP443-5Basic通信模板链接上位机构建Profibus-FMS网络(见图3)；其二是通过CP414-2DP的DP接口链接上位机组成Profibus-DP网络(见图4)。

通过两方案的对比，不难看出方案一的方式方法优于方案二，上位机和CPU之间采用的是通讯协议，不仅能够达到系统对数据传输速度的要求，更值得注意的是该协议可以响应多条并发的通讯任务，所以Profibus-FMS网络的建立才能达到本系统对并发数据传输量的要求。

3　结束语

本文就西门子PLC的控制网络技术进行探讨，在利用西门子PLC技术进行控制系统规划网络设计时，要根据PLC系统控制的具体设备和特别的要求，如果有些站点需要互相交换或交流信息，则需要相互传送大量的信息数据，对所传输数据的速率必定有些要求，则可以选择西门子网络控制功能，让其施展其中的优势，完成层次之间的差异和不同的目标任务。

参考文献

[1]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.