西门子PLC与WinCC间的通讯使用经验

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。