西门子300PLC与数控系统840D和828D通讯的分析与应用

陈城锦

摘 要：对西门子S7-300 PLC、WINCC与数控系统的通讯方式进行介绍，分析了PLC与数控系统相关联的通讯设计思路，介绍S7-300 PLC通过WINCC和840D/828D建立通讯的应用。

关键词：840D；828D；S7-300；PLC；WINCC；通讯

中图分类号：TP273 文献标志码：A

数控机床与外围设备的通讯方式大部分采用IO通讯，随着数控机床自动加工技术的发展，数据交互量要求越来越高，在数据量大的场合中IO通讯有时会不适用。

当前数控机床采用网络或者总线等通讯越来越多。笔者在项目中遇到一个典型的案例，由于设计前期通讯未搭建，在整合阶段由于采用西门子315-2DP、840D和828D，设备之间可以进行多种通讯。

经过研究，基于现场方便和成本考虑，通过WINCC为该现场提供了通讯解决方案。

1 各部分使用通讯介绍

1.1 S7-300 PLC

S7-300具有不同的通信接口：連接AS-Interface、PROFIBUS和PROFINET/工业以太网总线系统；多点接口（MPI）；PROFIBUS DP。SIMATIC S7-300可通过通信处理器或通过配备集成PROFIBUS DP接口的CPU连接到PROFIBUS DP总线系统。

该项目CPU采用315-2DP，集成两个DP口通讯。

1.2数控系统840D和828D

SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU（Numenrical Controlunit）单元：中央控制单元，负责NC所有的功能，机床的逻辑控制，还有和MMC的通讯，它由一个COM CPU板、 一个PLC CPU板和一个DRIVE板组成。带有MPI或PROFIBUS接口，RS232接口。[ 4 ]SINUMERIK828D是基于S7-200的控制系统，支持RS232C、PLC I/O和以太网等通讯。[ 3 ]

1.3 WINCC

WINCC是目前工业现场应用较为广泛的可视化软件技术，能实现工业现场的模拟画面，使现场设备除了提供用的通道，用于连接到SIMATIC 55/57/5505等系列的PLC外，还提供了如PROFIBUS？DP/FMS，DDE（动态数据交换）和OPC（用于过程控制的OLE）等通用通道连接到第三方控制器。

此外，WINCC还以附加件（add-ons）的形式提供连接到其他控制器的通讯通道。另外，还提供了一个CDK选件，可以用它来开发一些专用通讯通道。同时WINCC内部可通过脚本控制来进行数据交互。

1.4 PN/PN Coupler

PN/PN Coupler用于连接两个PROFINET网络进行数据交换。最多可以传送256个字节的输入和256个字节的输出。它具有两个PROFINET接口，每个接口作为一个IO Device连接到各自的PROFINET系统中。

2 PLC与数控系统通讯方式分析

2.1 PLC与840D通讯方式

840D的NCU单元集成常用的通讯口PROFIBUS和PROFINET，可以根据这两种接口与PLC和WINCC通讯。840D可以和S7 315-2DP进行PROFIBUS DP通讯，同时可以通过PROFINET与WINCC进行通讯。

2.2 PLC与828D通讯方式

828D支持RS232C、PLC I/O和以太网等通讯，但是它是基于S7-200系统，所以不能直接与300的PLC和840D直接通讯，需要采用PN/PN COUPLE或者PN/DP COUPLE耦合器来实现数据通讯。我们平常较多使用PN/PN COUPLE。[ 2 ]

3 PLC通过WINCC与数控系统通讯的应用

3.1 PLC通过WINCC与数控系统通讯的应用

考虑到现场添加以太网模块成本较高，对于本项目有工控机作为总控，PLC和数控系统都和WINCC进行连接通讯，这样通过WINCC的脚本数据交互功能就可以使PLC和数控系统进行通讯了。[ 5 ]现场通讯图如图3：

CPU 315-2DP具有DP通讯，通过工控机安装CP5611卡和WINCC进行Profibus DP通讯。[ 1 ]同时数控系统840D是基于S7-300的系统，可以通过TCP/IP通讯协议与WINCC直接进行网络通讯。

而828D是基于S7-200的系统，它无法与WINCC直接进行通讯，但可以通过PN/PN Couple进行耦合，数控系统828D的数据通过耦合器和840D进行数据交互，这样就可以经过840D与WINCC进行通讯了。

4 结语

数据通讯技术为开展大中型自动化项目提供了非常方便的基础，在现在的项目中越来越多的得到应用。

西门子通讯功能十分丰富，在实际应用中可以根据现场的需要和局限选择通讯方式。数控系统、PLC和总控之间不局限于文中介绍的方式，可以在此基础上设计出多种通讯方式。

参考文献：

[1] 周华，邓雯静，周建英.基于CP5611的WINCC与PLC通讯研究[J].自动化与仪器仪表，2012（3）：43-44.

[2] 李金龙， 孙永超.SINUMERIK 828D数控系统实现双柱立车双刀架同时加工[J].制造技术与机床，2015（3）：158-160.

[3] 金霞.西门子全新紧凑型数控系统Sinumerik 828D问世[J].金属加工：冷加工，2009（23）：20.

[4] 胡国清，张旭宇.西门子SINUMERIK840D sl＼840Di sl数控系统应用工程师手册[M].北京：国防工业出版社，2013：20-25.

[5] 苏昆哲.深入浅出WINCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005：222-224.