李寶良 陳寶強(qiáng)

?

西門子PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信問題的研究

李寶良 陳寶強(qiáng)

沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司，遼寧沈陽 110168

科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，PLC作為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展下產(chǎn)生的一種產(chǎn)物，其在我國當(dāng)前社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越普及，為我國工業(yè)生產(chǎn)的效率提供了技術(shù)保障。然而隨著社會(huì)的進(jìn)步以及科技的發(fā)展，PLC的需求量逐漸增加，其功能也在不斷完善。新一代西門子PLC裝置在滿足當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的需求的同時(shí)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的可控制，在這一過程中，保持PLC裝置與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信性能對(duì)我國當(dāng)前工業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。

西門子PLC；監(jiān)控計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)通信；可編程控制器

然而隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能逐漸完善，應(yīng)用面日益擴(kuò)大，在工業(yè)生產(chǎn)和生活中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。PLC 的產(chǎn)量和銷售額不斷增加。PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)以及編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可以預(yù)見的將來是無法取代的。

1 西門子 S7-200 PLC 編程簡(jiǎn)介

S7-200 系列 PLC 是一種可編程序邏輯控制器，其可以控制各種設(shè)備，滿足自動(dòng)化控制的要求。S7-200 PLC用戶程序包括位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，與其它智能模塊通信指令的內(nèi)容，所以它可以監(jiān)測(cè)輸入和輸出狀態(tài)的變化來達(dá)到控制目的。S7-200 PLC循環(huán)執(zhí)行的應(yīng)用程序，一個(gè)任務(wù)或過程的控制，采用的編程軟件STEP 7-Micro/WIN可以創(chuàng)建一個(gè)用戶程序下載到S7-200系列可編程控制裝置。7-micro / WIN軟件提供了完成各種工具和應(yīng)用程序的調(diào)試。

2 西門子PLC 與計(jì)算機(jī)的通信

2.1 CPU支持的通訊協(xié)議

CPU主要支持以下通信協(xié)議：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口（PPI）、多點(diǎn)接口（MPI）和PROFIBUS協(xié)議。1）PPI協(xié)議。PPI是一種主-從協(xié)議：主站設(shè)備發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求到基站設(shè)備，從站設(shè)備的響應(yīng)，從站不發(fā)信息，只是等待主站的要求和響應(yīng)請(qǐng)求。主站通過PPI協(xié)議設(shè)法與從站通信，而PPI并不局限于主站的數(shù)量，但在網(wǎng)絡(luò)中，主站的個(gè)數(shù)不能超過32。2）MPI協(xié)議。MPI允許主-主通訊和主-從通訊，但對(duì)S7-200系列PLC，采用MPI協(xié)議通訊時(shí)，CPU只能作為從站。通過兩個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，由S7-200 CPU模塊連接的連接數(shù)的數(shù)量支持設(shè)備數(shù)量的限制，一般不超過32。3）PROFIBUS協(xié)議。PROFIBUS協(xié)議通常用于實(shí)現(xiàn)分布式現(xiàn)場(chǎng)總線的高速通信，可以使用不同廠家的I/O設(shè)備。這些設(shè)備包括一個(gè)共同的輸入/輸出模塊、電機(jī)控制器和可編程控制器。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通常有一個(gè)主站和若干I/O從站，主站設(shè)備通過配置可以知道類型的I/O從站和站數(shù)，主站初始化網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)的從站設(shè)備配置匹配。主站不斷的讀寫從站的數(shù)據(jù),當(dāng)一個(gè)DP主站成功配置了一個(gè)DP從站,它就擁有了這個(gè)從站設(shè)備,如果有一個(gè)二次主站設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)上，它對(duì)第一個(gè)主站的從站的訪問將受到限制。

2.2 PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的通信方法

2.2.1 用組態(tài)軟件WinCC實(shí)現(xiàn)監(jiān)控

SIMATIC WinCC（Windows Control Certer）是由德國西門子公司開發(fā)的，是其個(gè)人電腦的SIMATIC PCS 7過程控制系統(tǒng)及其它西門子控制系統(tǒng)中的人機(jī)界面組件。是第一個(gè)使用最新的 32 位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。它從投入運(yùn)用開始就給用戶留下了深刻的印象。一方面，是其高水平的創(chuàng)新，它使用戶在早期認(rèn)識(shí)到即將到來的趨勢(shì)并給予實(shí)現(xiàn)；另一方面是基于長期標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品戰(zhàn)略，以確保用戶的投資利益。在設(shè)計(jì)理念上，SIMATIC WinCC秉承了德國西門子公司的企業(yè)文化深厚的企業(yè)文化，最全面的性能、最先進(jìn)的技術(shù)、最開放的系統(tǒng)的HMI/SCADA軟件WinCC開發(fā)的追求。WinCC是根據(jù)世界上使用的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此從一開始它就適合于世界上各主要制造商生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，如A-B、GE、Modicon，等等。

2.2.2 第三方軟件編制的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代可編程的軟件越來越多，如VB，VC等第三方軟件，這些軟件編制的監(jiān)控軟件靈活性好，投資少，可廣泛應(yīng)用于各種系統(tǒng)。第三編寫軟件可根據(jù)PLC以及監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信需求，通過屬性、方法和事件來說明和測(cè)量對(duì)象的特性。由擬設(shè)一個(gè)命令，然后編輯程序，最后通過輸出按鈕來完成，但開發(fā)工作量大，難以保證可靠性，除了技術(shù)人員和技術(shù)水平較高的經(jīng)驗(yàn)也必須購買通信協(xié)議軟件，在系統(tǒng)資金投資有限，技術(shù)人員水平較高的情況下可以可以通過這種方法。

2.3 通過OPC服務(wù)器的通信

OPC服務(wù)器通過，變量名對(duì)應(yīng)變量地士（PLC中的地址），wince等上位監(jiān)控顯示件，作為OPC客戶端連接OPC服務(wù)器中的量。西門子PLC統(tǒng)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過OPC口訪問PROFINET CBA組件中的變量使用PROFINET工程工具SIMATIC iMAP和STE7定義的對(duì)象和符號(hào)。對(duì)現(xiàn)有設(shè)備或系統(tǒng)添加PROFINET功能。由此可與其他通訊協(xié)議時(shí)使用，例如用于工業(yè)以太網(wǎng)的SOFTNETS-S7通訊。OPC Scout作為具有瀏覽器功能OPC客戶機(jī)，可用于PROFINET CBA組件白變量訪問。OPC服務(wù)器聽過接受信息源，過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來實(shí)現(xiàn)信息傳輸，根據(jù)對(duì)象名以及地址來輸送，從而實(shí)現(xiàn)PLC與監(jiān)控計(jì)機(jī)通信。

3 結(jié)語

就目前的工作而言，自由口模式下的通信設(shè)計(jì)，如果數(shù)據(jù)多而且復(fù)雜的話，讀寫速度將會(huì)變慢，因此下一步就需要對(duì)代碼進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)的讀寫速度。另外，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信越來越重要。在工業(yè)以太網(wǎng)中西門子 S7-200 可編程控制器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通信，通過FTP、UDP/IP、TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議通信時(shí)可能出現(xiàn)的問題等，都是需要我們加以重視的。

[1]關(guān)雪峰,張家有.監(jiān)控計(jì)算機(jī)與S7-200系列PLC與通信實(shí)現(xiàn)的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(10)：42.

[2]王文強(qiáng).基于西門子PLC以太網(wǎng)模塊與WinCC實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2013,26(4)：34-36.

[3]于航,馮進(jìn)峰.地鐵屏蔽門控制系統(tǒng)中PLC設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)通信方式研究[J].城市軌道交通研究,2016,19(1)：52-55.

[4]葉楊芬.常用西門子WINCC和西門子PLC通訊連接方式研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用,2013(14)：286.

[5]趙洪亮,王加奎,江霞,等.基于西門子PLC的煤礦井下自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2012,33(8)：164-166.

TP273

A