淺析自動化控制系統的網路結構和網路通訊
1.自動化控制系統的網路結構
從現場級到生產控制級，再到公司管理層網路結構可採用多種不同型別的網路來設計，目前用到最多的就是工業乙太網現場級大多采用西門子的Profibus網路，不過西門子的Profinet網路(是把乙太網和Profibus結合於一體)是新開發的一種現場級網路．在將來會逐步代替Profibus網路，而現場級以上的三層控制系統大都採用乙太網。
乙太網在自動化控制系統中扮演著很重要的角色。基礎自動化系統中的現場級網路採用Profibus(使用最為廣泛)或Profinet是目前最流行和實用的兩種網路。但是Profinet網路比Profibus網路優越很多，因為Profinet就是基於乙太網的，因此，Profinet是後來追上。
現場級以上的控制系統採用工業乙太網，每一級的工業乙太網都可以是採用不同的結構如：環形結構，樹形結構等。所有乙太網介面的裝置都可以透過交換飢、集線器和路由器等連線到乙太網網路之中。為了保證網路暢通和系統的穩定性和可靠性，建議所有的控制系統採用環形網路或者做冗餘系統。
2.自動化系統的乙太網網路通訊
2.1plc與PLC之間的乙太網通訊
這裡以西門子S7-3001400系列的PLC為例。PLC之間可採用S7通訊、S5—相容通訊(包括ISO協議、TCP議、ISO—on-TCP協議等)，下面介紹幾種常用的通訊方法。
所需硬體：2套S7-300系統(包括電源模組PS307、S7-300PLC、乙太網通訊模組CP343—1)、PC機、乙太網通訊網絡卡CP1613以及連線電纜。所需軟體：STEP7。
①S7通訊
使用STEP7軟體進行硬體組態和網路組態(建立S7連線)以及編寫通訊程式。如果選擇雙邊通訊要在PLC雙方都編寫通訊程式。S7-300PLC呼叫函式FB12、FB13進行通訊。S7-400呼叫函式SFB12、SFB13來進行通訊；如果選擇單邊通訊只在主動方編寫通訊程式，S7-300PLC呼叫FB14、FB15進行通訊。S7-400呼叫函式SFB14、SFB15來進行通訊。
②TCP通訊
使用STEP7軟體進行硬體組態和網路組態(建立TCP連線)以及編寫通訊程式。PLC雙方都編寫通訊程式。S7-300PLC呼叫函式FC5、FC6進行通訊，S7-400呼叫函式FCSO、FC60來進行通訊。
③ISO通訊
使用STEP7軟體進行硬體組態和網路組態(建立ISO連線)以及編寫通訊程式。PLC雙方都編寫通訊程式，S7-300PLC呼叫函式FC5、FC6進行通訊，S7-40o呼叫函式FC50、FC60來進行通訊。
以上三種通訊方式的操作方法基本一致，只有在建立連線時選擇各自的協議即可。
2.2PLC與hmi之間的乙太網通訊
由於上位機監控軟體種類繁多，PLC與HMI之間的通訊也就種類繁多。不同的上位機監控產品可能與PLC的通訊協議不相同。但大多監控軟體都有一個共同的標準介面：OPC介面，因此PLC與HMI之間的乙太網通訊大多都可採用OPC進行通訊。除此之外，使用者還可以使用VC、VB等程式設計軟體開發一些簡單的監控介面與西門子plc直接進行TCP通訊。
①OPC通訊
所需硬體：1套S7-3o0系統(包括電源模組Ps307、S7-300PLC、乙太網通訊模組CP343—1)，PC機，乙太網通訊網絡卡CP1613以及連線電纜。所需軟體：STEP7、SIMATICNET6.3f提供虛擬Pc機和對Pc站的引數設定)、組態王乙太網通訊實現：使用STEP7軟體進行硬體組態和網路組態以及使用HIMATICNET進行虛擬PC機組態。在SIMATICNET軟體提供的OPCSCOUT中建立所需變數並新增到列表中檢視其質量戳，如果為good，說明配置成功；如果為bad，說明配置失敗。在上位機監控軟體中建立OPC通訊介面，並建立外部變數。在變數的連線裝置中選擇建立的OPC介面，在變數的`暫存器中選擇在OPCSCOUT處所建立的變數，這樣就透過OPC介面實現了PLC與上位機監控軟體HMI之間的通訊。如果在不使用上位監控軟體時還可以透過使用VC、VB編寫的應用程式讀寫OPCSCOUT裡建立的變數來實現。
②透過VB編寫的應用程式與西門子PLC的TCP/IP通訊中，所需硬體：1套S7-300系統(包括電源模組PS307、S7-300PLC、乙太網通訊模組CP343—1)，PC機、普通計算機乙太網通訊網絡卡以及連線電纜。所需軟體：STEP7、VB。
乙太網通訊實現：使用STEP7軟體進行硬體組態和網路組態(建立TCP連線)以及使用SIMATICNET進行虛擬PC機組態。(建立TCP連線)編寫通訊程式，在PLC一方編寫通訊程式，S7—300PLC呼叫函式FC5、FC6進行通訊，S7-400呼叫函式FC50、FC60來進行通訊，在HMI一方用VB編寫通訊程式，採用Winsock控制元件來實現。
工業乙太網中的網路結構和網路通訊是自動化控制系統中的核心部分，因此對予每一個自動化控制系統來說網路結構和網路通訊的設計是否理想，直接決定該系統性能的好壞。由於工業乙太網技術展示出來“一網到底”的工業控制資訊化美景，即它可以一直延伸到企業現場裝置控制層，所以被人們普遍認為是未來控制網路的最佳解決方案，工業乙太網已成為現場匯流排中的主流前沿技術。
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