西门子PLC组网技术的研究与实现

方冰沁

摘 要： 西门子PLC组网技术在工业控制领域中的应用十分广泛，而且市场占有率很高，尤其网络通讯技术在行业内处于领先地位。利用西门子PLC组网技术可以建立一个基于工业以太网以及现场总线的工业控制网络实验系统。本文对西门子PLC组网技术进行研究分析，旨在为科研开发提供一个良好的平台。

关键词：西门子PLC组网技术 工业控制网络 组网 通讯

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0005-01

引言

随着计算机技术、控制技术 以及通信技术的不断发展，工业控制系统也逐渐实现网络化、智能化和信息化，使得工业控制系统逐渐采用彻底的分布式控制系统，同时，现场总线技术以及工业以太网技术在工业控制系统中的应用也越来越广泛，以西门子PLC组网技术为主体的工业控制网络系统具有独特的优势。

一、系统构成

西门子PLC组网技术为主体的工业控制网络系统采用西门子S7工业通讯网络中的工业以太网及PROFIBIS-DP现场总线、两级网络控制拓扑结构。系统分为上下两层，其中上层采用工业以太网，主要用于对上位机和下位机之间的通讯，下层采用PROFIBIS-DP现场总线技术，用于下位机主站与从站之间的通讯控制。

系统组成部分主要有：西门子PLC，包括S7-200、S7-300、S7-400，触摸屏、变频器、被控制对象，其中各个部分之间的连接由工业以太网以及现场总线实现，触摸屏可以通过总线桥与现场总线连接在一起，西门子PLC中的S7-200则是通过EM277通讯模块与现场总线相连的。在具体的通讯过程中，触摸屏以及PLC只需要对总线桥进行读写即可。

二、组网技术和通讯方式

1.组网和调试

组网与调试是一个十分复杂的过程，也是关键的一个步骤，在组网过程中要注意以下几个方面的内容：

第一，站地址应该要独立，系统中不同的部分对应的站点是不相同的，例如S7-200对应2号站、S7-300对应3号站、触摸屏对应5号站，两个ET200分别对应的是6号与7号站，EM277对应的是8号站， S7-400是整个系统的主站，其他的都属于从站，围绕这个主站进行。在对系统的硬件进行配置的时候还应该要注意一些细节问题。

第二，组态S7-200、触摸屏。控制对象可使用S7-200为控制器，这是一种与S7-300和S7-400不同的控制器，编程软件也不相同。因此在硬件配置上S7-200不能直接和S7-300以及S7-400进行通讯，它们之间的通讯主要依靠的是EM277 PROFIBUS模块，而且EM277的硬件信息库是需要单独安装的。另外，还为S7-300和S7-400PLC编写了总线桥驱动程序，在对EM277与触摸屏的总线桥进行组态之前，还应该要首先安装驱动程序，在硬件配置的时候就应该要将硬件信息加入到硬件信息库中，从而实现组态。

第三，工业以太网通讯模块的IP地址问题。系统中S7-400PLC控制器与工业控制机之间的连接方式是以太网通讯，在工业控制机的内部配备了PCI插槽的卡，在S7-400PLC中则配置了工业以太网通讯模块，在进行硬件配置的时候，首先应该要对S7-400PLC配置的通讯模块的IP地址进行设计，假设设置的IP地址为211.86.224.16，然后要将这个IP地址下载到S7-400PLC控制器中，如此可以确保工业控制机的组态软件在对设备进行组态的时候，西门子以太网的相关模块的远程IP地址也可以设置为相同的数值，保持一致，确保各个元件之间的通讯。

第四，网络通讯中的地址分配。对于PROFIBUS-DP协议而言，地址的分配是在硬件组态的时候完成的，在软件设计的过程中只能在硬件组态规定的空间中传送相应的数据，这里所说的传递，指的是只要将数据发送到指定的地址即可，对于接收方而言，只需要到相应的地址读取数据即可完成数据的传输。系统中S7-400以及S7-300之间属于主从关系，这两个模块之间必须要进行数据交换。

2.系统的通讯方式

在工业控制系统的设计过程中，网络通讯效果受到通讯方式的影响很大，必须要选择合适的通讯方式，才能实现各种数据的有效传输，从而对系统进行控制。系统中为了实现高效控制和数据传输，可以尽量开设多种通讯方式，例如工业以太网、Modbus、局域网、PROFIBUS等，具体的通讯内容有以下几个方面：

第一，S7-400与工业控制机之间的通讯采用的是工业以太网。以太网一直都是一种可靠的通信标准，主要用于商业上的各种数据处理，在工业控制系统中的应用，主要是对管理层、生产指挥层以及控制层的各种任务进行解决，在信息技术不断应用的时代，还可以使用以太网将企业中心与自动化岛屿连接起来，从而实现对各种活动的自动化控制。

第二，S7-400与S7-300、EM277、总线桥等从站之间采用PROFIBUS通讯方式。PROFIBUS通讯是当前工业控制系统中使用比较广泛的一种通讯方式，其中PROFIBUS提供了三种通讯协议，分别是DP、PA、FMS，采用简化的网络体系结构。PROFIBUS-DP是一种经过优化处理的高速通讯方式，可以为自动控制系统与分散的输入输出设备之间的通讯提供通道，在分布式控制系统的数据传输上发挥了十分重要的作用。另外，PROFIBUS通讯方式不需要增加另外的通讯模块，在工业控制机内还配置了CP5611卡，增加总线连接器就可以。当前在工业控制系统中采用较多的PROFIBUS-DP模式可以首先实现PROFIBUS通讯组态，然后再通过MPI方式对通讯地址进行下载，从而实现PROFIBUS通讯，实现各种数据的有效传输。

第三，MPI通讯方式。这种通讯方式适用于小范围的现场级通讯，通讯的速率较高，在MPI网络中最多可以连接32个节点，最大的通讯距离为50米，同时在一些实际情况中需要对通讯距离进行延伸，还可以通过中继器进行延长。

结语

综上所述，西门子PLC组网技术是一门博大精深的技术，在工业控制系统的设计过程中，基于先进的西门子PLC组网技术和网络通讯技术，可以建立一個功能完善的工业控制网络平台，采用多种组网和通讯方式，确保系统正常良好地运转。

参考文献

[1]罗明源、王书水.西门子PLC组网技术的研究与应用探究[J].工程技术：全文版，2017（01）

[2]王超然.西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J].探究工业，2016（11）

[3]崔坚.西门子工业网络通信指南.机械工业出版社，2010（4）