PLC网络通信在工业现场控制中的应用

王 君

（闽南理工学院，福建 泉州 362700）

PLC网络通信在工业现场控制中的应用

王 君

（闽南理工学院，福建 泉州 362700）

为了提升工业场控水平，对PLC网络通信进行合理应用，有助于增强现场的通信能力。本文首先阐述了PLC的通信协议及通信方式，在此基础上对PLC网络通信在工业现场控制中的应用进行论述。期望通过本文的研究能够对促进PLC在工业现场控制中的推广应用有所帮助。

PLC；通信；工业控制；编程

1 PLC的通信协议及通信方式

目前，各大厂商的PLC产品都有着自己的特点，通过技术经济性比选之后，本文决定选用德国西门子公司研发的S7-200PLC，这款产品体型较小，它不仅可在一些简单的工业控制场合代替继电保护装置，而且还可用于一些较为复杂的自动化控制系统当中，该PLC自带PPI接口，给使用者提供了强大的通信功能，用户可按照不同的通信协议经由该接口与相关设备进行通信及组网。

1.1 通信协议

为满足不同用户的各种通信需要，西门子公司在开发S7-200PLC时，加入了支持多种通信协议的CPU，依托该CPU网络能够支持单个或是多个通信协议，其中既包含通用的协议，也包括专用的协议，前者为Ethernet协议，后者支持如下几种协议：PPI、MPI、PROFIBUS和USS等。

1.2 通信方式

S7-200PLC具有非常强大的通信功能，可供选择的通信方式种类也相对较多，比较常用的有以下几种方式：

（1）单主站。在这种通信方式的网络架构中，上位PC机是独立的主站，而PLC则是从站，它们之间可以用电缆进行连接，由此便可实现点对点的通信和编程等操作。对于这种通信方式而言，上位PC机能够同时对多个PLC的CPU进行访问，但却只能够与其中某一个PLC的CPU进行通信。

（2）多主站。在这种通信方式的网络架构中，有多个主站，单个或多个从站。但凡带有 CP卡的计算机、OP15及TD200等均可作为主站使用。

（3）远程通信。所谓远程通信具体是指单个主站借助Modem与某个或是多个作为从站PLC的CPU相连接，以此来实现彼此间数据通信。

2 PLC网络通信在工业现场控制中的应用

2.1 PLC与PC机的连接

由于S7-200PLC上带有的是RS485接口，而上位PC机上所带有的却是RS232接口，想要实现两者之间的有效连接，就需要配置一个接口转换器。而西门子公司的PC/PPI电缆在没有转换器的前提下，也能够完成RS232与RS485之间的隔离转换，所以采用这种电缆对PLC与PC机进行连接，便不需要额外配置转换器。鉴于此，本文在进行研究的过程中，借助由西门子公司为S7-200PLC提供的串行通信接口，对其通信协议及指令格式进行自定义，并使用该公司的PC/PPI电缆对PLC与PC机进行连接，借此来实现它们之间的通信。在此必须着重阐明的一点是，如果与PLC相连的设备具有RS485接口，则可直接采用双绞线进行连接，由此可以简化布设电缆环节。

2.2 PC机通信程序的编写

对上位PC通信程序的开发可以在VB6.0环境下进行，之所以选择VB作为通信程序的开发工具，主要是因为它具备可视化及面向对象的特点。程序编辑人员只需要设置并监视 MSComm控件的相关属性及其事件，便可完成串行接口的初始化及数据输入与输出等操作，这进一步简化了设计流程。MSComm控件是由微软公司提供一款具备扩展功能的控制软件，其支持VB程序对串行接口的访问。该控件具备多重属性，本文中所能用到的属性主要包括以下几个，详情见表1。

表1 MSComm属性的描述

图1 通信参数初始化程序

2.3 PLC通信程序的设计

（1）编程工具。西门子公司为S7系列的PLC提供了一套相当完备的编程软件，即STEP7-Micor/WIN32，这套软件能够在Windows上运行，它的强大之处在于可离线进行编程，并且还能在线进行连接与调试。

（2）通信设置。首先对PC/PPI电缆盒中的DIP开关进行设置，并将电缆的通信波特率设定为0.9K，然后用电缆将PC机与PLC的CPU进行连接，同时将CPU设定为停止模式，给CPU通电，并打开通讯即可。

（3）编程与下载。应用该编程软件编制好的程序时需要译成PLC的CPU可识别的指令，这样才可以将程序下载到CPU中并运行。

（4）运行调试。先将PLC的CPU调整到RUN模式，然后用以下菜单命令对程序状态进行监控：Debug＞Program Status。

2.4 应用中的注意事项

在上位PC机与PLC进行通信的过程中，虽然后者具有启动通信的优先权，但在实际应用中通常不会采用该方法，这是因为PLC的数据处理能力没有上位PC机强，如果由PLC启动通信，可能会对现场控制造成一定程度的影响，所以需要使上位PC机具有优选启动通信权，这样整个通信过程便可由PC机来触发，有助于避免各类问题的发生。在上位PC机主导通信的方式下，先由PC机下发握手信号，当工业现场中的PLC接收到该信号指令时，会发送一个回握信号，PC机收到由 PLC发回的信号后，便可进行数据交换。在对数据进行读取的过程中，PC机可以通过串行接口向现场的PLC发出相关命令，PLC接到命令后会快速做出响应，并将PC机所需的数据准备好，此时PC机再读串行接口时，便可读取到所需的数据。需要注意的是，具体应用中，当两者进行通信时，需要先对通信端口进行初始化处理，并确保初始化的参数与PLC的通信参数相一致。此外，在对通信程序进行编写时，为不影响PLC上CPU的运行效率，应当尽可能将通信程序设计的短小一些，这是非常重要的一点，在设计编程时，要予以注意[2]。

3 结论

综上所述，PLC作为一种功能强大的可编辑控制器，它的应用范围必将越来越广。在具体应用时，PLC的选择和通信程序的编辑是关键环节，工业企业可结合自己实际的生产情况来选择PLC，建议采用西门子公司研发的S7系列PLC，因为这款产品对于工业生产而言非常适用。

[1]胡毅,于东,刘明烈.工业控制网络的研究现状及发展趋势[J].计算机科学,2015(10):123-127.

[2]丁莉君.监控计算机与 PLC 数据通信的研究与应用[J].西安建筑科技大学机械电子工程学报,2014(8):99-102.

The application of PLC network communication in industrial field control

WANG Jun
（Minnan university of science and technology,Fujian Quanzhou 362700）

in order to enhance the level of industrial field control and reasonable application of PLC network communication,help to enhance the communication ability.This article first expounds the PLC communication protocol and the communication mode,on the basis of the application of PLC network communication in industrial field control is discussed.Through the study of this article is expected to to promote the popularization and application of PLC in the industrial field control.

PLC; Communication; Industrial control; programming

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.062

1672–7304(2016)01–0133–02

（责任编辑：湛 娟）

王君（1986-），男，四川南充人，助理实验师，电子实验室实验员 ，研究方向：电子信息科学与技术。