西門子PLC與WinCC間的通訊使用經(jīng)驗

　　關(guān)于影響WinCC通訊質(zhì)量大家都不約而同談到了如何優(yōu)化WinCC組態(tài)項目的各種方法。如WinCC對過程變量的歸檔數(shù)量，和存取速度、精簡腳本等方式。現(xiàn)我從Industrial Ethernet、PROFIBUS、MPI、ProfiNet這幾種常見協(xié)議方式，與雙絞線、光纖、同軸纜線等傳輸介質(zhì)的選用角度，分析通訊質(zhì)量。當(dāng)通訊方式和傳輸介質(zhì)確定后，在很大部分就決定了通訊質(zhì)量，此外也將影響通訊質(zhì)量。具體分析如下：

　　1。采用Industrial Ethernet協(xié)議和雙絞線介質(zhì)——這是目前WinCC通訊較流行和常見的方式，性價比高，兼容性也較好。它采用Internet使用的TCP/IP協(xié)議，應(yīng)此還可連接上Internet網(wǎng)絡(luò)。但該方式通訊采用競爭發(fā)送、沖突檢測、載波偵聽機制，速率不確定，無法做到實時性。取決于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的通訊流量，由于采用雙絞線，帶寬有限、抗干擾能力差。因此，采用此方式通訊時，既不要與Internet網(wǎng)絡(luò)相連，又不要與工控?zé)o關(guān)的電腦相連，這既可降低網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊，又可減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包流量。

　　在WinCC組態(tài)項目中，應(yīng)盡量減少循環(huán)的動態(tài)連接（如畫面中的控件對象過多的與plc中變量連接后，作動態(tài)位移運動，從而達到形象直觀的效果），以降低WinCC與PLC間通訊負擔(dān)。

　　但當(dāng)WinCC在常態(tài)工作時，數(shù)據(jù)包流量都很大（即CP443-1模塊上TXD指示燈幾乎在任何時候都常亮不熄滅），這說明網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有多臺WinCC的Server與一臺PLC通訊，或一臺PLC與另一臺、及多臺PLC通訊，且約定的通訊Byte數(shù)也較多。解決方法是1：可采用光纖介質(zhì)，改善網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高傳輸?shù)目垢蓴_能力；2：增加一臺WinCC的Central Archive Server，從而減少WinCC的Server數(shù)量，這可大大降低PLC的通訊負擔(dān)。

　　2．采用PROFIBUS協(xié)議和PROFIBUS纜線——這是SIEMENS工控網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)方式，大多數(shù)老一些的SIEMENS工控用戶均采用此方式。PROFIBUS協(xié)議分DP、FMS、PA三種，其中DP協(xié)議較為常見。采用此方式時，安裝有WinCC的OS站上必需一塊CP5611，或CP5613網(wǎng)卡。這時每臺WinCC監(jiān)控站開啟后都作為PLC的DP遠程從站進行通訊。但當(dāng)WinCC監(jiān)控站電腦故障，或CP5611/CP5613網(wǎng)卡壞需關(guān)機更換或維護等情況時，極易造成其它的遠程DP站通訊中斷，而影響生產(chǎn)，所以采用此方式纜線應(yīng)盡量連接成環(huán)網(wǎng)。

　　在生產(chǎn)要求高可靠性的地方，此時應(yīng)采用FMS協(xié)議方式。但采用FMS協(xié)議需在PLC主站上增加一塊Profibus通訊模塊（如CP443－5或CP342－5）。這樣，每臺WinCC監(jiān)控站與PROFIBUS通訊模塊進行通訊聯(lián)系，在物理上分開了與遠程DP從站的聯(lián)系，這除了對生產(chǎn)的安全可靠性得到提高外，還降低了遠程DP從站的數(shù)量，從而降低了PLC的CPU處理DP從站的通訊負擔(dān)，與每臺WinCC監(jiān)控站的通訊由PROFIBUS通訊模塊完成。但此FMS協(xié)議方式需增加一塊Profibus通訊模塊（增加硬件成本）。

　　PA協(xié)議方式適用于現(xiàn)場智能設(shè)備（如一些智能變送器、智能傳感器與PLC的連接）?？傊?，由于Profibus主站間通訊采用Token Ring（令牌環(huán)）方式輪轉(zhuǎn)，WinCC通訊實時性較Industrial Ethernet好，通訊時間間隔相對穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)遭病毒攻擊的可能性小，網(wǎng)絡(luò)安全性也較Industrial Ethernet高。

　　3．采用MPI協(xié)議——這是點對點的連接方式，通訊速率僅為187.5Kbps，類似于串口通訊。且WinCC只能與單臺PLC通訊，所以速率慢，通訊范圍窄，僅適用于單臺現(xiàn)場控制設(shè)備和局部范圍的通訊。

　　4．采用PROFINET協(xié)議——這是SIEMENS公司的一種基于PROFIBUS－DP和Industrial Ethernet之間的協(xié)議（即實時以太網(wǎng)）。它基于Industrial Ethernet，采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)，所以可將現(xiàn)場級（I/O Field）設(shè)備連接到管理級，并且還能實時通訊（Real Time）能力，因此兼具兩種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點。這也是SIEMENS公司目前向市場首推的通訊方式。

　　但目前SIEMENS公司支持PROFINET通訊功能的模塊較Industrial Ethernet通訊功能的模塊價格貴，市場用量不大。因此如果管理層用戶在辦公室不需實時掌控現(xiàn)場級設(shè)備狀況，可不必采用該通訊方式。現(xiàn)場級設(shè)備實時狀況應(yīng)更多的由操作人員，和工程師門去掌控和處理，這樣更利于分級的管理和設(shè)備的運行安全。

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