西门子模块6ES7223-1BL22-0XA8货源充足

西门子模块6ES7223-1BL22-0XA8货源充足

   所在单位的一套设备的PLC为S7-400，一台TP 270触摸屏放置在操作台上，通过DP网络传送信息。PLC与触摸屏经常无法建立连接，有时候通讯的自动建立与断开的转换频率快，一会儿连接，一会儿断开。系统内还有一台直流驱动装置590+，数台Emerson变频器，其余为常规电器，数据地和保护地已分开。
        PLC到TP 270的直线距离大约20米，通讯线放电缆槽沟内，通讯电缆是西门子的电缆，屏蔽层接数据地线。但这根电缆与多根大电流的电缆平行放置，长度大约有35米，PLC柜紧挨着直流传动柜，直流传动柜旁边是低压柜，内有液压站电机、低压电器和变频器。
     检查记录：
        将触摸屏暂时放PLC旁边，换位置后通信没有任何问题，说明肯定是通信线引入的干扰。
        他临时拉了一根架空电缆来代替原来电缆沟内的通信电缆，也没有问题。
        用示波器查看触摸屏放在PLC旁边和放在原位置时通信线上干扰信号的波形，可以看到明显的区别。
       
       为了通信线引入的干扰，采用以下措施：
        1）动力电缆（特别是变频器输出电缆）和通信电缆分开布线，小间隔20cm。
        2）在变频器电源输入端安装进线电抗器，用于抑制变频器的整流部分产生的低频干扰、限制电流变化率、减少变频器对电网的干扰。
        3）在变频器电源输入端安装无线电干扰抑制滤波器（EMC滤波器），以抑制高频干扰及噪声。
        4）变频电机应采用屏蔽电缆，电缆屏蔽层连接到变频器外壳和电机外壳上（接地）。

客户要求将现场的实际情况在办公室里监控，但是距离有100多米，不知道S7200的PLC 与触摸屏用什么方式能保持通信？
答：在S7-200系统中，PPI、MPI、PROFIBUS-DP协议都可以在RS-485网络上通信。RS-485是S7-200常用的电气通信基础。
根据具体通信设备的性能，它们支持的通信速率和距离又有所不同。
CPU上的通信端口
CPU通信口的速率为187.5K波特，保证的通信距离为50m。
要获得长的通信距离，需要增加RS-485中继器；在一个总线型网络上多加9个中继器，但通信距离不能过9600m。
EM277上的通信口
EM277的通信口在波特率为187.5K时可以做到1000m通信距离；要获得长距离的通信需要增加RS-485中继器。通信距离同上。
这种通讯方式比较经济，也可使用CP243-1以太网模块
象S7-200其它扩展模块一样，CP243-1以太网模块通过总线电缆，即可与S7-200简单地连接起来。CP243-1上带有一个RJ45口，可实现通过RJ45的以太网网络连接。
网络配置遵守以下条件：
二个（光通信）模块之间的纤维光缆大长度：3000米，多模光纤
二个模块OSM ITP 62-LD模块之间的纤维光缆的大长度：26km，单模光纤
二个模块之间或站之间ITP电缆的大长度：100m
TP软线的大长度：10m；与RJ45引出插座和FC TP电缆（快装双绞电缆）一起使用，大长度为100m

 1．应用背景

在冶金，化工，电力，制药等许多大型工程中，空压站建设是一项重要的辅助工程。空压站的主设备为空气压缩机，空气干燥器，配套过滤器，储气罐，连接管道和阀门等组成一供气系统。大型空压站通常拥有多套设备，以保证不同负荷的需求。确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，供气的自动调节等是空压站自动化的基本任务。随着自动化水平的不断提高，建设无人值守空压站的要求已是一个发展趋势。

本案例应用于上海宝钢集团上钢一厂连铸连轧项目的大型空压站。该站有6台每分钟供气200立方的螺杆式空压机，6台200立方处理量的冷冻式干燥器，另有两台80立方处理量的吸附式干燥器，采用母管制连接方式生产压缩空气。用户要求：
1） 每台设备应有自动控制和联锁保护装置，并配有触摸屏供现场观察各工艺参数和设备状态，可手动/自动切换操作及紧急停机；
2） 现场控制室应有计算机操作站，通过建立设备网络，监控整个生产过程；
3） 空压房的操作站应与厂区控制联网，由控制的控制器实时远程监控，实现空压站无人值守。

2．系统构成

2.1．控制网络结构的确立
由于控制选用AB公司的PLC构筑自控系统，并采用DH+网络实施远程联网。为保持一致性，空压站自控设备选用AB公司的小型PLC ——SLC-500系列可编程控制器，其带有DH+网络接口，支持DH+和DH-485网络协议。原设计为单一DH+网络结构，后仔细分析了生产实际情况和各设备的特点，以及可能存在的问题，综合各方面因素后确立了分级控制网络的实施方案，如图1所示。其基本理由是：

1） 技术性考虑，单一结构网络在节点数量较大时性不够理想。因为各设备控制器均挂在同一网络上，任何一台出现通信故障都可能影响整个网络，严重时会引起网络瘫痪，无法实现远程监控。虽然本案例的设备总数并不算很多，但考虑到对无人值守的高标准要求，将设备网分为上层DH+和下层DH-485两级网络，以达到分散危险，提高网络有效性和性的目的。

2） 经济性考虑，满足基本要求的前提下，采用的微型PLC替代。干燥器设备的生产工艺相对较简单，控制点数不到10点，模拟量信号输入点数也不多，动态响应的时间常数相对较大，微型PLC——Micrologix 1200可以满足要求。其成本可降低一半，每套约节省2万元，总计可达15万。

分级网络的特点：
a) 远程控制网——DH+网络（增强型数据高速公路）连接控制控制器与空压站主控制器0#SLC，传输空压站系统的重要信息参数及各设备运行状态，并实现控制的远程控制操作。
b) 上层设备网——DH+网络，连接现场主控制器0#SLC，1#-6#空压机子站SLC，以及作为通信控制器的7#SLC。0#SLC除负责与远程控制网连接外，还承担所有子站的信息集成和控制信号的传递。
c) 下层设备网——采用DH-485网络，7#SLC通信控制器作为上下网的联接器集成各干燥器控制子站1#-8#M1200的数据信息，并传递远程控制信号。M1200和触摸屏均通过通信模块NET-AIC挂接到DH-485网上。

DH+网络为AB公司推出的工业局域网之一，它是早为可编程序控制器提供远程编程支持的控制网络。它可以在可编程序控制器（PLC-5、PLC-3、SLC 5/04）、操作员界面系统、个人计算机、主计算机、数字控制设备、可编程的具有RS-232-C/RS-422接口的设备之间提供点对点通信。一个DH+网络多可以连接99个DH+链路，每个DH+链路多可以连接64个节点（智能化设备）。它采用双绞线或屏蔽同轴电缆连接，每个链路的传输速率为57.6K Bps，115.2KBps和230.4KBps三种可选，传输距离可达10,000英尺（3048米）。DH+网络支持从远程链路进行组态、编程以及故障查询等。

DH-485是一种对信息传送有时间苛刻要求的、高速确定性的工业局域网络，主要用于车间级各种设备之间的数据传递；具有多主功能，在令牌传送协议下工作，网络的大长度为1219m。DH-485能够连接多达32个节点的设备，包括SLC 500和Micrologix 1200可编程控制器、操作员终端和个人计算机等。其大传输速率可达19.2KBps。

2.2 硬件配置

 现场控制室——操作站计算机PC，主控制器0#SLC（SLC-504）带有标准RS-232C /DH+ /8针圆形接口，共3个网络接口。配置模拟量输入/输出模块，开关量输入/输出模块，共计128点，所有开关量输出均采用继电器隔离。0#SLC控制各设备子站以外的系统测点和阀门。
 空压机子站——1#-6#SLC可编程控制器（SLC-504），分别配有包括模拟量输入在内的64点I/O模块；通过DH+接口连接到上层设备网。
 干燥器子站——1#-8#M1200微型可编程控制器（Micrologix 1200 自带24点I/O），配接12点模拟量输入I/O模块，通过NET-AIC通信模块接入DH-485下层设备网。PV-500彩色触摸屏也由通信模块的9针插头连接到DH-485网。

2.3．软件组成和工作程序

网络连接软件RSLinx 它在车间级设备与各种应用软件之间提供通讯功能，它可组态网络的通讯协议（即选择PLC控制网络的协议，如DH-485协议，DH+协议），传输波特率，驱动程序等，完成网络的初始化和令牌管理。

    编程软件RSLogix 500 可使用户在DH-485网或DH+网上对控制器（SLC 500、Micrologix 1200）进行编程，网络上的任一个工业终端可以用来对网络上的所有控制器编程。用户既可以将程序下载到有关设备中，又可以从设备上载已有的程序，调试程序，的运行。

    工作站组态软件RSView 32 设在现场控制室的操作站用来监视和操作整个生产过程，为控制系统提供通讯、显示及报表管理等功能，各设备控制器自成一子系统，其应用程序功能包括：信息，设备控制，故障报警，联锁保护，以及数据处理和通信传输。

通信传输工作程序如图2所示。在本案例中，从控制控制器经现场控制室操作站到7#SLC通信控制器，均采用自上而下的方式读/写目标控制器的数据区数据，由数据传送指令完成数据通信，实现信息集成和远程控制。

3．难点问题和解决方法

    整个控制系统随同设备于2003年7月初步完成安装调试工作，进入试生产。2004年2月正式投产，满负荷运行，情况良好，达到设计的预期目标。期间出现过的主要问题为：

1）通信故障引起远程监控失效两次（上层设备网）。分析可能的原因，通信电缆使用了带屏蔽的普通信号电缆而非控制设备规范要求的双绞线屏蔽电缆，易受现场干扰；软件方面对通信异常未设置必要的处理程序。
解决方法——将原来115.2KBps通信传输速率降低到57.6KBps ，以提高的性；软件方面做了相应的改动，此后未再出现过类似通信故障。

2）通信传输延时，实时控制滞后（下层设备网）。经分析获悉，DH-485令牌总线网络结构的工作模式使得7#SLC通信控制器需要多个循环才能对下层网各设备控制器扫描一遍，加之网络传输速率相对较低，在传输数据量较大时，出现控制延时达7-8秒。
解决方法——由于系统结构已定，硬件无法改变，所以在软件方面加以进。速率提高到上限19.2KBps；再软件程序，采用控制操作指令的策略，控制滞后的操作可得到改善。

4．小结

·控制系统网络化可有效实现空压站远程监控，无人值守。本案例的成功实施是一个很好的示例。
·分级控制网络的实施，分散了故障危险，可提高网络运行的有效性和性。
·综合分析生产实际情况，以及评价控制设备的各项性能指标，有助于制订经济性的控制方案，从而降低投资成本，提高经济效益。

改进方向：
    1）引入故障检测和故障诊断的处理程序，系统的智能化程度可得到提高，有利于进一步改善自控系统的有效性和性。
    2）优化调度策略，软件联锁保护等自动控制功能模式的应用，有望将自动化水平提升到高层次，并由此获得大的效益。 

 工程简介 
    机床PLC数据采集及条码识别打印网络集成工程，客户有3000余套机床，机床的自动控制主要通过PLC实现，每台机床的控制分别由单个的PLC控制。PLC使用产品有KOYO公司的SN32DRB、SM16/24，B&R公司的PLC，SIEMENS公司的S7-300（PROFIBUS）等。主要为KOYO公司的SN32DRB、SM16/24。SN32DRB、SM16/24都有RSC232和RS485接口，RS232接口接文本显示器MD-02L。公司已布好有管理以太网网络。 
 
    客户需求
    客户需要将这3000余套机床的PLC中某些寄存器中数据（数据包含机床号，生产人员工号，生产日期，产品的长度等。）读出并定期生成报表提送到某几个管理部门，便于日常生产的管理。套工序中机床生产完产品后打印条形码（条形码数据包含机床号，生产人员工号，生产日期，产品的长度，产品的弹性度等。），并将信息读入产品管理系统。下一套工序机床用条形码识别器读出上个工序的条形码数据，并综合打印出这套工序产品的条形码。后的产品条形码作为完整的产品条形码数据进入产品管理系统中。 
 
    网络特点 
    从传输距离和覆盖范围来看，该通信网络应属于工业级厂区生产控制网络。主要功能包括：信号采集、自动控制、信息管理等基本生产业务。以数据业务为主，而该通信网络所支持的业务则包括实时图像、监控数据及IP数据等，是一个全业务的网络。

    从以上两点来看，该网络接近于城域网。根据IEEE802局域网标准的初定义，城域网（MAN）是以光纤为通信媒体，能提供高速率（大于45Mbit/s），支持数据、话音和图形的综合业务传输，在跨度为50km—150km的城市覆盖范围内实现高速/宽带传输的数据通信网络。可以看出，机床PLC数据采集及条码识别打印网络通信网仅在覆盖范围上小于城域网。由于工程的特点决定了其通信系统适宜采用自建光缆的形式组建网络，因而，在厂区内的网络可以用双绞线组成冗余度较高的环型网络。

因此，可以将该通信网看作是一个厂区网络，以承载数据业务为主，但又对业务的实时性有较高要求的多业务区域网络。
 
    网络结构 
    机床PLC数据采集及条码识别打印网络作为多种业务的传输与交换平台，承担着数据采集、自动控制及其它数据业务信号的汇接和传输任务。从拓扑结构上，整个网路是环型结构互连的准星型网络结构，如图所示。其中，控制是由七台KIEN6000-2S组成的冗余环网，作为网络的层；分别采用单模光缆与七个厂区各骨干节点相连接；使用双光纤备份链路，每个厂区都有一个KIEN 6000-2S和16个KIEN 1000–8TX组成的100M/S冗余工业环网，使用双绞线连接成环网。

网络优势分析 
    以太网的方案是基于二层交换传输方案。采用以太网作为交换传输和接入平台的优势十分明显。其一是的网络基础和长期的经验知识，以及目前所有流行的操作系统和应用也都与以太网兼容；其二，以太网能价格比好，初始成本和运营成本均较低；另外，以太网的扩展性好，容易安装开通，并且性较高。以太网接入采用异步工作方式，很适合于处理IP突发数据流。目前以太网从共享媒质转向全双工LAN交换后，在相当程度上实现了计算机间的信息隔离，了链路带宽的竞争和潜在的碰撞机会，同时使以太网的传输距离也大大地得到扩展。

    近来，以太网已逐渐向城域网甚至广域网扩展。从技术上看，以太网是一种很简单的解决方案，只需要少量的规划、设计和测试工作，应用多年，为用户所熟悉，业务指配时间可以减少到几个小时或几天；其次，以太网是标准技术，互换互操作性好，具有广泛的软硬件支持，。有人预测，在城域网和广域网上，以太网成本可能SDH和ATM的25%和10%；后，以太网是与媒体无关的承载技术，可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口，避免了重新布线的成本。从结构上看，以太网正以的端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所的网络边界处的格式变换，减少了网络的复杂性。同时，以太网是具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mbits/s、100Mbits/s、1Gbits/s一直扩展到10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，因此，网络管理可以大大简化。 
    
    方案
    综上所述，我们选用东土电信公司的两层交换工业以太网交换机KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX，组成环型网络与星型相结合。 
    
    根据光缆的铺设情况，此种网络结构为星状网络结构。在每个厂区MOUDBUS转以太网模块、CCM协议或无协议通讯转以太网模块分别接到厂区内的工业冗余环网上，相关的控制计算机、控制器等分别连接到冗余环网上。工厂内部的冗余环网是由KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX连接组成，使用KIEN6000-2S的1#、2# RJ45口与KIEN 1000-8TX的4#、8#口连接成一个双绞线冗余环网，切换时间为300MS，然后通过KIEN6000-2S的两个光口以冗余的方式与控制的一台KIEN 6000-2S相连，控制采用七台KIEN 6000-2S形成的冗余环网，他们之间也是用双绞线连接成环，使用KIEN 6000-2S的1#、2#口即可。每个KIEN6000-2S的两对光纤口分别用来连接七个厂区环网，在局端监控到每个监控点之间单根纤断裂时，可自动切换到备用通道实现业务的不间断传输。双电源的冗余备份、光口/电口自动故障保报警都显示了在工业场合上其他交换机所不能达到的强大网络优势。使用强大网络管理功能对整个网络系统进行管理。 

 PLC网络是由几级子网复合而成，各级子网的通信过程是由通信协议决定的，而通信方式是通信协议的内容。通信方式包括存取控制方式和数据传送方式。所谓存取控制（也称访问控制）方式是指如何获得共享通信介质使用权的问题，而数据传送方式是指一个站了通信介质使用权后如何传送数据的问题。

    1．周期I/O通信方式

    周期I/O通信方式常用于PLC的远程I/O链路中。远程I/O链路按主从方式工作，PLC远程I/O主单元为主站，其它远程I/O单元皆为从站。在主站中设立一个“远程I/O缓冲区”，采用信箱结构，划分为几个分箱与每个从站—一对应，每个分箱再分为两格，一格管发送，一格管接收。主站中通信处理器采用周期扫描方式，按顺序与各从站交换数据，把与其对应的分箱中发送分格的数据送给从站，从从站中读取数据放入与其对应的分箱的接格中。这样周而复始，使主站中的“远程I/O缓冲区”得到周期性的刷新。

    在主站中PLC的CPU单元负责用户程序的扫描，它按照循环扫描方式进行处理，每个周期都有一段时间集中进行I/O处理，这时它对本地I/O单元及远程I/O缓冲区进行读写操作。PLC的CPU单元对用户程序的周期性循环扫描，与PLC通信处理器对各远程I/O单元的周期性扫描是异步进行的。尽管PLC的CPU单元没有直接对远程I/O单元进行操作，但是由于远程I/O缓冲区获得周期性刷新，PLC的CPU单元对远程I/O缓冲区的读写操作，就相当于直接访问了远程I/O单元。这种通信方式简单、方便，但要占用PLC的I/O区，因此只适用于少量数据的通信。

2．全局I/O通信方式

    全局I/O通信方式是一种串行共享存储区的通信方式，它主要用于带有链接区的PLC之间的通信。

全局I/O方式的通信原理如图7-27所示。在PLC网络的每台PLC的I/O区中各划出一块来作为链接区，每个链接区都采用邮箱结构。相同编号的发送区与接收区大小相同，占用相同的地址段，一个为发送区，其它皆为接收区。采用广播方式通信。PLC1把1＃发送区的数据在PLC网络上广播，PLC2、PLC3收听到后把它接收下来存入各自的1＃接收区中。PLC2把2＃发送区数据在PLC网上广播，PLC1、PLC3把它接收下来存入各自的2＃接收区中。PLC3把3＃发送区数据在PLC网上广播，PLC1、PLC2把它接收下来存入各自的3＃接收区中。显然通过上述广播通信过程，PLC1、PLC2、PLC3的各链接区中数据是相同的，这个过程称为等值化过程。通过等值化通信使得PLC网络中的每台PLC的链接区中的数据保持一致。它既包含着自己送出去的数据，也包含着其它PLC送来的数据。由于每台PLC的链接区大小一样，占用的地址段相同，每台PLC只要访问自己的链接区，就等于访问了其它PLC的链接区，也就相当于与其它PLC交换了数据。这样链接区就变成了名符其实的共享存储区，共享区成为各PLC交换数据的中介。

 链接区可以采用异步方式刷新（等值化），也可以采用同步方式刷新。异步方式刷新与PLC中用户程序无关，由各PLC的通信处理器按顺序进行广播通信，周而复始，使其所有链接区保持等值化；同步方式刷新是由用户程序中对链接区的发送指令启动一次刷新，这种方式只有当链接区的发送区数据变化时才刷新。

    全局I/O通信方式中，PLC直接用读写指令对链接区进行读写操作，简单、方便、快速，但应注意在一台PLC中对某地址的写操作在其它PLC中对同一地址只能进行读操作。与周期I/O方式一样，全局I/O方式也要占用PLC的I/O区，因而只适用于少量数据的通信。

    3．主从总线通信方式

    主从总线通信方式又称为1：N通信方式，是指在总线结构的PLC子网上有N个站，其中只有1个主站，其它皆是从站。

    1：N通信方式采用集中式存取控制技术分配总线使用权，通常采用轮询表法。所谓轮询表是一张从机号排列顺序表，该表配置在主站中，主站按照轮询表的排列顺序对从站进行询问，看它是否要使用总线，从而达到分配总线使用权的目的。

    对于实时性要求比较高的站，可以在轮殉表中让其从机号多出现几次，赋予该站较高的通信权。在有些1：N通信中把轮询表法与中断法结合使用，紧急任务可以打断正常的周期轮询，获得权。

    1：N通信方式中当从站获得总线使用权后有两种数据传送方式。一种是只允许主从通信，不允许从从通信，从站与从站要交换数据，经主站中转；另一种是既允许主从通信也允许从从通信，从站获得总线使用权后先安排主从通信，再安排自己与其它从站之间的通信。

    4．令牌总线通信方式

    令牌总线通信方式又称为N：N通信方式是指在总线结构的PLC子网上有N个站，它们地位平等没有主站与从站之分，也可以说N个站都是主站。

    N：N通信方式采用令牌总线存取控制技术。在物理总线上组成一个逻辑环，让一个令牌在逻辑环中按一定方向依次流动，获得令牌的站就了总线使用权。令牌总线存取控制方式限定每个站的令牌持有时间，保证在令牌循环一周时每个站都会获得总线使用权，并提供级服务，因此令牌总线存取控制方式具有较好的实时性。

    令牌的站有两种数据传送方式，即无应答数据传送方式和有应答数据传送方式。采用无应答数据传送方式时，令牌的站可以立即向目的站发送数据，发送结束，通信过程也就完成了；而采用有应答数据传送方式时，令牌的站向目的站发送完数据后并不算通信完成，等目的站获得令牌并把应答帧发给发送站后，整个通信过程才结束。后者比前者的响应时间明显增长，实时性下降。

    5．浮动主站通信方式

    浮动主站通信方式又称N：M通信方式，适用于总线结构的PLC网络，是指在总线上有M个站，其中N（N＜M＝个为主站，其余为从站。

    N：M通信方式采用令牌总线与主从总线相结合的存取控制技术。把N个主站组成逻辑环，通过令牌在逻辑环中依次流动，在N个主站之间分配总线使用权，这就是浮动主站的含义。获得总线使用权的主站再按照主从方式来确定在自己的令牌持有时间内与哪些站通信。  一般在主站中配置有一张轮询表，可按轮询表上排列的其它主站号及从站号进行轮询。获得令牌的主站对于用户随机提出的通信任务可按级安轮询之前或之后进行。

    获得总线使用权的主站可以采用多种数据传送方式与目的站通信，其中以无应答无连接方式速度快。

    6.CSMA/CD通信方式

CSMA/CD通信方式是一种随机通信方式，适用于总线结构的PLC网络，总线上各站地位平等，没有主从之分，采用CSMA/CD存取控制方式，即“先听后讲，边讲边听”。

    CSMA/CD存取控制方式不能保证在一定时间周期内，PLC网络上每个站都可获得总线使用权，因此这是一种不能保证实时性的存取控制方式。但是它采用随机方式，方法简单，而且见缝插针，只要总线空闲就抢着上网，通信资源利用率高，因而在PLC网络中CSMA/CD通信法适用于上层生产管理子网。

CSMA/CD通信方式的数据传送方式可以选用有连接、无连接、有应答、无应答及广播通信中的每一种，可按对通信速度及性的要求进行选择。

以上是PLC网络中常用的通信方式，此外还有少量的PLC网络采用其它通信方式，如令牌环的通信方式等。另外，在新近推出的PLC网络中，常常把多种通信方式集成配置在某一级子网上，这也是今后技术发展的趋势。

 PLC及其网络发展到现在，已经能够实现NBS或ISO模型要求的大部分功能，至少可以实现4级以下NBS模型或ISO模型功能。

    PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBS或ISO模型要求的功能，采用单层子网显然是不行的。因为不同层所实现的功能不同，所承担的任务的性质不同，导致它们对通信的要求也就不一样。在上层所传送的主要是些生产管理信息，通信报文长，每次传输的信息量大，要求通信的范围也比较广，但对通信实时性的要求却不高。而在底层传送的主要是些过程数据及控制命令，报文不长，每次通信量不大，通信距离也比较近，但对实时性及性的要求却比较高。中间层对通信的要求正好居于两者之间。

由于各层对通信的要求相差甚远，如果采用单级子网，只配置一种通信协议，势必顾此失彼，无法满足所有各层对通信的要求。只有采用多级通信子网，构成复合型拓扑结构，在不同级别的子网中配置不同的通信协议，才能满足各层对通信的不同要求。

    PLC网络的分级与生产金字塔的分层不是—一对应的关系，相邻几层的功能，若对通信要求相近，则可合并，由一级子网去实现。采用多级复合结构不仅使通信具有适应性，而且具有良好的可扩展性，用户可以根据投资情况及生产的发展，从单台PLC到网络、从底层向高层逐步扩展。下面列举几个有代表性公司的PLC网络结构。

    SIEMENS公司的PLC网络

西门子PLC的网络是适合不同的控制需要的，也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子S7系列PLC网络如图7-25所示，它采用3级总线复合型结构，底一级为远程I/O链路，负责与现场设备通信，在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式；后者为一种主从式总线，采月主从轮询式通信。一层为工业以太网，它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为的以太网协议，在上层向用户提供TF接口，实现AP协议与MMS协议。  

可编程序控制器是八十年代发展起来的新一代控制装置，由于它结构简单，编程方便，性能优越，被广泛的应用在工业控制的各个领域。在工业控制环节有些生产还是处于粉尘、油渍、蒸汽较多的环境。恶劣的工作环境将对电气控制系统产生不利的影响，所以要求电气控制系统有良好的性能以及很强的抗干扰性。因此plc在工业中起着重要的作用。

在铝材挤压技术中，27MN卧式单动短行程前上料铝挤压机采用卧式三梁四柱预应力组合框架结构，短行程前上料正向挤压方式，油泵直接驱动，配置世界的机电液控制元件和系统，以及配套齐全的机械化辅助设备，采用PLC与计算机两级控制，使压机的速度、位置和压力得到的控制，所采用的主要技术集中体现了当代挤压机的发展趋势和技术水平．适宜生产制造、利于操作维护，提高生产效率、降低使用成本。

一、 系统配置：

本系统采用西门子S7-300系列CPU、OYES-300系列IO模块、OYES-300系列通信IM153模块等。通过profibus-DP网络实现主站和从站之间的通讯；控制室上位机与现场主机之间通过MPI网络通讯，对生产过程中的压力、温度、速度、功率和时间等参数进行实时监控。

数字量输入模块直接同电气发讯元件即按钮、限位开关、压力继电器等连接。数字量输出模块直接控制电磁阀、控制继电器、指示灯等。模拟量输入模块直接同压力传感器、速度给定电位器等相连。模拟量输出模块直接给比例阀放大器信号。

二、 程序设计：

本系统采用STEP7组态编程，根据铝挤压机控制有压力控制、位置控制、速度控制、模拟等温控制、挤压筒温度控制等控制系统，分别为每部分控制编写相应的FC(功能Function)、FB(功能块Function Block)、DB(数据块Data Block)等。

三、 工艺流程：

铝挤压机生产工艺流程。启动控制泵，启动控制泵后才有控制油可以控制其他动作，当延时加载后如果压力继电器不发讯，表明有故障停止，如发讯，顺序启动主泵，此时如果压机不在各自原始位，手动调整至原始位，操作挤压桶闭合，如果根据拉线式编码器测定到了减速位，减速后到了锁紧位锁紧，如果不到锁紧位，压机停止等待到位再动作，如到位供锭器供锭，到位后才可供锭器供垫，到位后穿孔针前进，接着穿孔针到挑垫位置，挑垫片位到位后挤压杆前进同时穿孔针停止，到供垫器下降位后供垫器下降或到供锭器退回位后供锭器退回，此时判断供垫器下降到位了没有，没有则挤压杆停，有则判断供锭器是否退回到位，到位后如果可以穿孔了，则穿孔针前进，充液阀关闭到位后，挤压，结束后突破挤压，完成后开始正常挤压，编码器取值到终端减速位后停止挤压；如未到，开始终端挤压，到了挤压结束位后主侧缸卸压，到达设定压力值后停止，如压力值还高继续卸压。当挤压桶卸压完成后穿孔针退回，到位后挤压筒松开脱料，脱料到位，充液阀打开到位，挤压杆退回，到位，挤压桶松开到剪切位，垫片上升到位，主剪打垫，到打垫位，垫片下降，到下位，主剪剪切，同时垫片回送，垫片润滑。主剪到下位后主剪上升，穿孔针润滑装置下降，穿孔针前进到位，润滑完毕后穿孔针退回，穿孔针润滑装置返回，结束一个周期。

四、 结论

铝挤压机PLC控制系统实现了设备的连锁启停、回路调节、报警等一系列功能。该控制系统运行至今，铝型材表面及内部质量都满足工艺要求。实践证明，该系统设计合理，不但提高了铝型材质量和产量，还提高了挤压机作业率，同时也改善了工作环境，减轻了劳动强度，为生产提供了强有力的技术。对于当前越来越庞大和复杂的自动化控制系统是一种非常好的解决方案