西门子PLC与HMI的以太网通讯的应用

2019-11-28丁强

商品与质量 2019年8期

丁强

宣钢检修公司河北张家口 075100

西门子PLC与HMI实现通信的方法比较多，在工作中比较常用的有以下三种方式，分别为：以太网通讯方式，MPI通信方式以及PROFIBUS-DP通讯方式。这三种方式中应用比较广泛的主要为以太网通讯方式，此方式与西门子PLC之间的通讯有着低成本、高速度以及安装简单的优势，以实际工作中应用的场景范围比较大。以太网通讯方式能够满足参数刷新率比较高的工作场景，比较适合使用在产品测试以及相关控制阶段。通过以太网实现西门子PLC与HMI的通信对二者的应用有着重要的意义。

1 西门子PLC的基本概述

PLC是应用于工业生产中一种数字运算操作电子装置。西门子PLC是由德国西门子公司生产制造的可编程控制器。西门子PLC有着能够进行程序修改设计的存储器功能。此功能能够完成设备内部的存储以及逻辑运算。满足设备中的各类指令要求，以数字化与模拟化的形式对生产工作中的各类设备进行有效的控制管理。此类型的控制器在我国经济发展以及工业化建设中有着重要的作用，相关的技术已经的到了广泛的应用。目前西门子PLC系列设备主要有S7-200、S7-300、S7-400以及S7-1200这几种常用的型号。西门子PLC系列产品有着运行速度快、设备体积小以及通讯性能稳定的主要优势。在西门子PLC的应用过程中，主要工作为对数据的输入，设备程序算法操作执行以及最终的结果输出几个阶段[1]。

2 西门子PLC与计算机之间的通信技术方法

2.1 应用组态软件实现监控操作

在组态软件中比较常用的技术为PROFIBUS，此项技术主要被应用于自动化生产车间中的监控设备中，以实现对相关数据的有效控制与监控。PROFIBUS技术能够完成设备层到车间层中各项数据的分散性控制，保证现场的通讯网络正常，这种技术的应用有效的实现了工厂自动化与智能化的要求。在组态软件中应用的PROFIBUS技术有利于分布式I/O的告诉通讯。PROFIBUS技术设备主要由输入与输出设备模块，系统电机控制器以及PLC共同组成。此类型的网络模式由一个系统主站以及多个从站组成，主站对从站的有关型号以及相关类型进行确定，实现网络中的相互匹配。

2.2 应用第三方软件编制的监控

软件实现监控为了实现PLC与监控计算机之间的高效通信，会根据比较高效的编程软件进行系统设计。目前市面上比较常用的第三方软件有VB、VC软件。应用第三方软件可以良好的控制软件的灵活性，应用效率高，系统建设成本比较低，并且简建成系统的兼容性比较强。通过第三方软件编制监控软件的过程中，可以根据实际的需要对编制对象的性质以及适用方向进行确定，实现对特征对象的有效衡量。设计编制中需要模拟一个命令开展程序的编辑操作。在第三方软件编制中可以完成程序编辑以及相关的输出工作，在编辑过程中要深刻认识到工作量情况以及工作难度的影响，提高编制工作的可靠性能，根据需要对第三方软件的软件协议进行购买。此方法比较适用于经济水平有限，而技术工作人员水平比较高的情况下。

3 西门子PLC与HMI通讯的应用

3.1 关于PLC控制系统软件的编程设计

目前西门子公司设计制造了许多S7系列型号的应用软件，通过这些软件能够实现系统的编程与组态控制，在控制系统的应用中需根据严格的要求进行开展。以下对整个使用步骤进行说明：第一，获取软件的授权并在计算机上对软件进行安装应用。在安装完成后需要及时授予硬盘相关的权限，保证软件的正常使用。第二，在使用软件进行自动化控制系统设计之前，需要提前制定控制解决方案，并将程序进行细化分类，完成小任务工作，做好相关的组态报表。第三，在安装完成后，在启动软件进行操作，设置一个项目结构，做好命名工作，将数据进行结构划分，保证数据能够及时的应用。在完成项目设计工作后需要及时的设置一个组态站，保证组态站能够与控制器的型号相对应，防止问题出现影响组态站的使用，根据组态站需要进行硬件安装，确定控制设备中控制目标的开关点数量以及模拟点数量，做好模块的选择工作。

3.2 数据收发

在西门子PLC与HMI的通讯中主要通过通信模块实现工作要求。通信模块的软件设计工作需要将物理芯片进行初始化，并且需要使用以太网的处理函数实现对以太网接收与处理中断的初始化。整个初始化内容主要包含数据包格式的前导码、MAC数据帧、起始设定符、目的MAC地址，以及类型长度、数据大小等。在物理层中的PHY芯片终端也就是PHY_dv端能够有效的完成数据的接收工作。在运行中，需要先完成对PHY_dv端的配置工作，在此项工作完成后开始对数据帧进行有效接收，在接收完毕后，系统中的MAC将通过自身的目的地址与接收到的数据帧地址进行比较分析，如果二者能够完成匹配则数据信息真实有效，如果此项工作存在差异，需要将接收到的数据进行及时处理，并进行重新接收，直至二者能够完全匹配[2]。在完成此环节工作后，需要对接收到的数据帧进行计算处理，计算过程中会使用到CRC算法，并且会根据算法节后与FCS序列进行比较分析，比较分结果的准确与否也直接决定了是否需要在此重新接收，直至数据完成[3]。