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西门子PLC与WinCC间的通讯使用经验


2017-04-28 10:21   点击:57
                        关于影响WinCC通讯质量大家都不约而同谈到了如何优化WinCC组态项目的各种方法。如WinCC对过程变量的归档数量,和存取速度、精简脚本等方式。现我从Industrial Ethernet、PROFIBUS、MPI、ProfiNet这几种常见协议方式,与双绞线、光纤、同轴缆线等传输介质的选用角度,分析通讯质量。当通讯方式和传输介质确定后,在很大部分就决定了通讯质量,此外也将影响通讯质量。具体分析如下:  
   1。采用Industrial Ethernet协议和双绞线介质——这是目前WinCC通讯较流行和常见的方式,性价比高,兼容性也较好。它采用Internet使用的TCP/IP协议,应此还可连接上Internet网络。但该方式通讯采用竞争发送、冲突检测、载波侦听机制,速率不确定,无法做到实时性。取决于网络当前的通讯流量,由于采用双绞线,带宽有限、抗干扰能力差。因此,采用此方式通讯时,既不要与Internet网络相连,又不要与工控无关的电脑相连,这既可降低网络病毒攻击,又可减少网络数据包流量。
     在WinCC组态项目中,应尽量减少循环的动态连接(如画面中的控件对象过多的与plc中变量连接后,作动态位移运动,从而达到形象直观的效果),以降低WinCC与PLC间通讯负担。
但当WinCC在常态工作时,数据包流量都很大(即CP443-1模块上TXD指示灯几乎在任何时候都常亮不熄灭),这说明网络内有多台WinCC的Server与一台PLC通讯,或一台PLC与另一台、及多台PLC通讯,且约定的通讯Byte数也较多。解决方法是1:可采用光纤介质,改善网络带宽,提高传输的抗干扰能力;2:增加一台WinCC的Central Archive Server,从而减少WinCC的Server数量,这可大大降低PLC的通讯负担。
   2.采用PROFIBUS协议和PROFIBUS缆线——这是SIEMENS工控网络的标准方式,大多数老一些的SIEMENS工控用户均采用此方式。PROFIBUS协议分DP、FMS、PA三种,其中DP协议较为常见。采用此方式时,安装有WinCC的OS站上必需一块CP5611,或CP5613网卡。这时每台WinCC监控站开启后都作为PLC的DP远程从站进行通讯。但当WinCC监控站电脑故障,或CP5611/CP5613网卡坏需关机更换或维护等情况时,极易造成其它的远程DP站通讯中断,而影响生产,所以采用此方式缆线应尽量连接成环网。
    在生产要求高可靠性的地方,此时应采用FMS协议方式。但采用FMS协议需在PLC主站上增加一块Profibus通讯模块(如CP443-5或CP342-5)。这样,每台WinCC监控站与PROFIBUS通讯模块进行通讯联系,在物理上分开了与远程DP从站的联系,这除了对生产的安全可靠性得到提高外,还降低了远程DP从站的数量,从而降低了PLC的CPU处理DP从站的通讯负担,与每台WinCC监控站的通讯由PROFIBUS通讯模块完成。但此FMS协议方式需增加一块Profibus通讯模块(增加硬件成本)。
 
   PA协议方式适用于现场智能设备(如一些智能变送器、智能传感器与PLC的连接)。总之,由于Profibus主站间通讯采用Token Ring(令牌环)方式轮转,WinCC通讯实时性较Industrial Ethernet好,通讯时间间隔相对稳定,网络遭病毒攻击的可能性小,网络安全性也较Industrial Ethernet高。
   3.采用MPI协议——这是点对点的连接方式,通讯速率仅为187.5Kbps,类似于串口通讯。且WinCC只能与单台PLC通讯,所以速率慢,通讯范围窄,仅适用于单台现场控制设备和局部范围的通讯。
   4.采用PROFINET协议——这是SIEMENS公司的一种基于PROFIBUS-DP和Industrial Ethernet之间的协议(即实时以太网)。它基于Industrial Ethernet,采用TCP/IP标准,所以可将现场级(I/O Field)设备连接到管理级,并且还能实时通讯(Real Time)能力,因此兼具两种网络的优点。这也是SIEMENS公司目前向市场首推的通讯方式。
   但目前SIEMENS公司支持PROFINET通讯功能的模块较Industrial Ethernet通讯功能的模块价格贵,市场用量不大。因此如果管理层用户在办公室不需实时掌控现场级设备状况,可不必采用该通讯方式。现场级设备实时状况应更多的由操作人员,和工程师门去掌控和处理,这样更利于分级的管理和设备的运行安全。

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