PLC基礎(chǔ)知識(shí)之了解通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)控制

強(qiáng)大的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)的徹底結(jié)合改變了傳統(tǒng)的信息管理方式，建企業(yè)的生產(chǎn)管理帶入到一個(gè)全新的境界。

一般而言，企業(yè)的通信網(wǎng)絡(luò)可劃分為3級(jí)，及企業(yè)級(jí)、車(chē)間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。

在應(yīng)用較多的西門(mén)子工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)解決方案的范疇內(nèi)使用了許多通信技術(shù)。在通信、組態(tài)、編程中，除了上圖中提到的工業(yè)以太網(wǎng)和 PROFIBUS之外，還需要使用其他一些通信技術(shù)。下面對(duì) SIMATIC NET逐一進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

（1）MPI(MulTI- Point Interface，多點(diǎn)接口協(xié)議。MPl通信用于小范圍、小點(diǎn)數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信。MPI是為S7/M7和C7 PLC 系統(tǒng)提供的多點(diǎn)接口，它設(shè)計(jì)用于可編程序設(shè)備的接口，也可以用來(lái)在少數(shù)CPU之間傳遞少量數(shù)據(jù)。

MPI是多點(diǎn)接口( MulTI Point Interface)的縮寫(xiě)，每個(gè) SIMATIC CPU的第一個(gè)通信接口都集成了MPI通信協(xié)議。

MPI的物理層是RS485，最大傳輸速率為12 Mbit/s，默認(rèn)的傳輸速率為187.5kbi/s。PLC通過(guò)MPI能同時(shí)連接運(yùn)行STEP7的編程器/計(jì)算機(jī)(PGPC)、人機(jī)界面(HM)、SIMATIC S7、M7和C7。每個(gè)CPU可以使用的MPI連接總數(shù)與CPU的型號(hào)有關(guān)，為6~64個(gè)，例如，CPU312為6個(gè)，CPU417為64個(gè)

（2） PROFTBUS。 PROFIBUS符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC6158，是目前國(guó)際上通用的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)之一，并以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠(chǎng)商的支出和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，成為現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)解決方案，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)已突破1000萬(wàn)個(gè)，在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先。

PROFIBUS協(xié)議主要由3部分組成： PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS

① PROFIBUS-DP

DP是 Decentralized Periphery(分布式外部設(shè)備)的縮寫(xiě)， PROFIBUS-DP(簡(jiǎn)稱(chēng)為DP)主要用于制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中單元級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信，特別適合于PLC與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分布式I/O備之間的快速循環(huán)數(shù)據(jù)交換。DP是 PROFIBUS中應(yīng)用最廣的通信方式。

PROFIBUS-DP用于連接下列設(shè)備：PLC、PC和HM設(shè)備：分布式現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如SIMATIC ET200和變頻器等設(shè)備，PROFIBUS-DP的響應(yīng)速度快，很適合在制造業(yè)使用。

作為PLC硬件組態(tài)的一部分，分布式I/O(例如ET200)用STEP7來(lái)組態(tài)。通過(guò)供貨方提供的GSD文件，可以用STEP7將其他制造商生產(chǎn)的從站設(shè)備組態(tài)到網(wǎng)絡(luò)中。

有的S7-300/400 CPU配備有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通過(guò)通信處理器(CP)連接到 PROFIBUS-DP。

② PROFIBUS-PA

PA是 Process Automation(過(guò)程自動(dòng)化)的縮寫(xiě)，PROFIBUS-PA用于PLC與本質(zhì)安全過(guò)程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)傳感和執(zhí)行器的低速數(shù)據(jù)傳輸，特別適合于過(guò)程工業(yè)使用。

PROFIBUS-PA功能集成在起動(dòng)執(zhí)行器、電磁閥和測(cè)量變送器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中。

PROFIBUS-PA由于采用了IEC1582標(biāo)準(zhǔn)，確保了本質(zhì)安全和通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電，可以用于防爆區(qū)域的傳感器利執(zhí)行器與中央控制系統(tǒng)的通信。

PA設(shè)備可以在下列防爆區(qū)域運(yùn)行：

Zone 0：危險(xiǎn)的瓦斯氣體經(jīng)常長(zhǎng)期存在的區(qū)域。

Zone 1：在正常運(yùn)行期間，有可能存在危險(xiǎn)的瓦斯氣體的區(qū)域。

Zone 2：不希望在正常運(yùn)行期間存在危險(xiǎn)的瓦斯氣體的區(qū)域。

傳感器/執(zhí)行器安裝生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，而偶爾器和控制等設(shè)備則安裝在控制器等設(shè)備這安裝在控制室內(nèi)。即使總線(xiàn)上的設(shè)備不在危險(xiǎn)的現(xiàn)場(chǎng)，也必須通過(guò)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)保證它們的本質(zhì)安全特性。使用DP/PA耦合器和DP/PA連接器，可以將PROFIBUS-PA設(shè)備很方便地集成到PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中。

③ PROFIBUS-FMS

FMS是 Field Message Specification(現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)報(bào)文規(guī)范)的縮寫(xiě)，用于系統(tǒng)級(jí)和車(chē)間但級(jí)不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間交換過(guò)程數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)PLC和PC的多主站通信。

PROFIBUS-FMS定義了主站與主站之間的通信模型，它使用OSI七層模型的第1、2層和第7層S7-300400使用通信FB來(lái)實(shí)現(xiàn)FMS服務(wù)，用STEP7組態(tài)FMS靜態(tài)連接來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 PROFIBUS-FMS已經(jīng)基本上被以太網(wǎng)通信取代，現(xiàn)在很少使用。

④ 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)是為工業(yè)應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)置的，它是一種符合遵循IE802.3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式、多供應(yīng)商、高性能的區(qū)域和單元級(jí)網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)將自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)工作站互相連接，同時(shí)還可以連接計(jì)算機(jī)，是一種高速開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)是目前工控界最為流行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為 SIMATIC NET提供了無(wú)縫集成到多媒體世界的途徑。

選擇正確的工業(yè)以太網(wǎng)要考慮哪些因素?簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，要從工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議、電源、通信速率、工業(yè)環(huán)境認(rèn)證考慮、安裝方式、外殼對(duì)散熱的影響、簡(jiǎn)單通信功能和通信管理功能、電口或光口的考慮。信號(hào)強(qiáng)弱、端口設(shè)置、出錯(cuò)報(bào)警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、環(huán)網(wǎng)冗余、服務(wù)質(zhì)量(QoS)、虛擬局域網(wǎng)(VLAN)、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)、端口鏡像等等其他工業(yè)以太網(wǎng)管理交換機(jī)中可以提供的功能。