PLC基础知识之了解通信网络技术工业控制

强大的工业通信网络与信息技术的彻底结合改变了传统的信息管理方式，建企业的生产管理带入到一个全新的境界。

一般而言，企业的通信网络可划分为3级，及企业级、车间级和现场级。

在应用较多的西门子工业通信网络解决方案的范畴内使用了许多通信技术。在通信、组态、编程中，除了上图中提到的工业以太网和 PROFIBUS之外，还需要使用其他一些通信技术。下面对 SIMATIC NET逐一进行简要介绍。

（1）MPI(Multi- Point Interface，多点接口协议。MPl通信用于小范围、小点数的现场级通信。MPI是为S7/M7和C7 PLC 系统提供的多点接口，它设计用于可编程序设备的接口，也可以用来在少数CPU之间传递少量数据。

MPI是多点接口( Multi Point Interface)的缩写，每个 SIMATIC CPU的第一个通信接口都集成了MPI通信协议。

MPI的物理层是RS485，最大传输速率为12 Mbit/s，默认的传输速率为187.5kbi/s。PLC通过MPI能同时连接运行STEP7的编程器/计算机(PGPC)、人机界面(HM)、SIMATIC S7、M7和C7。每个CPU可以使用的MPI连接总数与CPU的型号有关，为6~64个，例如，CPU312为6个，CPU417为64个

（2） PROFTBUS。 PROFIBUS符合国际标准IEC6158，是目前国际上通用的现场总线标准之一，并以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支出和不断发展的应用行规，成为现场级通信网络的最优解决方案，其网络节点数已突破1000万个，在现场总线领域遥遥领先。

PROFIBUS协议主要由3部分组成： PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-PA和 PROFIBUS-FMS

① PROFIBUS-DP

DP是 Decentralized Periphery(分布式外部设备)的缩写， PROFIBUS-DP(简称为DP)主要用于制造业自动化系统中单元级和现场级通信，特别适合于PLC与现场级分布式I/O备之间的快速循环数据交换。DP是 PROFIBUS中应用最广的通信方式。

PROFIBUS-DP用于连接下列设备：PLC、PC和HM设备：分布式现场设备，例如SIMATIC ET200和变频器等设备，PROFIBUS-DP的响应速度快，很适合在制造业使用。

作为PLC硬件组态的一部分，分布式I/O(例如ET200)用STEP7来组态。通过供货方提供的GSD文件，可以用STEP7将其他制造商生产的从站设备组态到网络中。

有的S7-300/400 CPU配备有集成的DP接口，S7-200/300/400也可以通过通信处理器(CP)连接到 PROFIBUS-DP。

② PROFIBUS-PA

PA是 Process Automation(过程自动化)的缩写，PROFIBUS-PA用于PLC与本质安全过程自动化的现场传感和执行器的低速数据传输，特别适合于过程工业使用。

PROFIBUS-PA功能集成在起动执行器、电磁阀和测量变送器等现场设备中。

PROFIBUS-PA由于采用了IEC1582标准，确保了本质安全和通过屏蔽双绞线电缆进行数据传输和供电，可以用于防爆区域的传感器利执行器与中央控制系统的通信。

PA设备可以在下列防爆区域运行：

Zone 0：危险的瓦斯气体经常长期存在的区域。

Zone 1：在正常运行期间，有可能存在危险的瓦斯气体的区域。

Zone 2：不希望在正常运行期间存在危险的瓦斯气体的区域。

传感器/执行器安装生产现场，而偶尔器和控制等设备则安装在控制器等设备这安装在控制室内。即使总线上的设备不在危险的现场，也必须通过适当的结构保证它们的本质安全特性。使用DP/PA耦合器和DP/PA连接器，可以将PROFIBUS-PA设备很方便地集成到PROFIBUS-DP网络中。

③ PROFIBUS-FMS

FMS是 Field Message Specification(现场总线报文规范)的缩写，用于系统级和车间但级不同供应商的自动化系统之间交换过程数据，处理单元级PLC和PC的多主站通信。

PROFIBUS-FMS定义了主站与主站之间的通信模型，它使用OSI七层模型的第1、2层和第7层S7-300400使用通信FB来实现FMS服务，用STEP7组态FMS静态连接来发送和接收数据。 PROFIBUS-FMS已经基本上被以太网通信取代，现在很少使用。

④ 工业以太网

工业以太网是为工业应用而专门设置的，它是一种符合遵循IE802.3国际标准的开放式、多供应商、高性能的区域和单元级网络。工业以太网将自动化系统的各个工作站互相连接，同时还可以连接计算机，是一种高速开放网络。工业以太网是目前工控界最为流行的网络技术，为 SIMATIC NET提供了无缝集成到多媒体世界的途径。

选择正确的工业以太网要考虑哪些因素?简单的来说，要从工业以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网(VLAN)、简单网络管理协议(SNMP)、端口镜像等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。