智能建筑消防系統(tǒng)下的PLC通信系統(tǒng)

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摘要：隨著科技的發(fā)展，人們對自動(dòng)控制系統(tǒng)的需求的越來越大，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不能滿足市場的需求，而PLC的出現(xiàn)使得工業(yè)控制開啟新紀(jì)元。PLC因其具有的強(qiáng)大功能，而被廣泛的運(yùn)用在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。通過對PLC的優(yōu)點(diǎn)闡述說明了其在智能消防系統(tǒng)中應(yīng)用的必要性，介紹了西門子S7-200PLC串口通信的幾種通信方式，說明了本項(xiàng)目中為何要利用EHT-MPI轉(zhuǎn)換器和該轉(zhuǎn)換器的相關(guān)配置。

關(guān)鍵詞：PLC；通信系統(tǒng)；EHT-MPI轉(zhuǎn)換器

1PLC的優(yōu)點(diǎn)

一套完整的消防系統(tǒng)包含了探測器檢測單元和消防聯(lián)動(dòng)控制模塊，我們需要將他們建立一個(gè)高效穩(wěn)定的通信。PLC經(jīng)歷了數(shù)十年的不斷發(fā)展和改進(jìn)，無疑是最適合的控制器?，F(xiàn)在的可編程邏輯控制器主要以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使它成為了消防系統(tǒng)的最優(yōu)選擇。

1.1PLC在制造上運(yùn)用了高度集成電路生產(chǎn)技術(shù)和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝，提高了控制電氣設(shè)備的能力，使其控制更加高效，可靠性更高。PLC內(nèi)部設(shè)計(jì)了先進(jìn)的抗干擾電路，使得PLC可靠性運(yùn)行得到了基本。與傳統(tǒng)繼電器和接觸器系統(tǒng)相比，PLC組成的控制系統(tǒng)減少了電氣接線和開關(guān)觸點(diǎn)，因此故障率得到了很好的控制。同時(shí)，PLC還具有硬件和編程自檢的功能，在保證PLC平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，還可以保障PLC周圍電路和電氣設(shè)備安全無故障運(yùn)行。在消防系統(tǒng)中，采用PLC作為主控單元，可以在控制多個(gè)模塊的同時(shí)保證控制效率，大幅減少智能建筑消防系統(tǒng)的故障率，提高可靠性。另外，還可以降低維修成本。

1.2隨著plc設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，形成了可用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場景的各種尺寸的系列產(chǎn)品。PLC最基本的功能是邏輯處理，其完善的數(shù)據(jù)傳輸功能，使PLC成為數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中的佼佼者。近年來，PLC功能單元大量產(chǎn)生，使得PLC可以參與到更多類別的工業(yè)控制中。而由PLC構(gòu)成得控制系統(tǒng)越來越簡單，全都得益于PLC通信能力的不斷加強(qiáng)和人機(jī)界面的不斷發(fā)展。一棟高層復(fù)雜建筑，其消防檢測單元和聯(lián)動(dòng)控制模塊也是多而復(fù)雜的。PLC的加入讓復(fù)雜的問題變得更簡單了。檢測單元所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC處理可以在PC機(jī)上直接顯示。系統(tǒng)可以將采集的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值對比，然后發(fā)出指令控制聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)作出反應(yīng)。這一復(fù)雜的過程可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成，減少損失。

1.3PLC編程設(shè)計(jì)非常簡單，我們可以輕松地學(xué)習(xí)PLC編程語言。梯形圖語言的圖形符號(hào)和表示形式非常接近繼電器電路圖。只需少量的PLC開關(guān)邏輯控制指令就能實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。因而在智能消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以減少我們的程序設(shè)計(jì)耗時(shí)，為我們后期對系統(tǒng)程序的改變和升級提供了便利。

2S7-200PLC的串口通信

S7-200本身配備了兩個(gè)通訊和編程接口，具有點(diǎn)對點(diǎn)接口和多對點(diǎn)接口以及自由通信端口。這三種PLC通信模式都可以建立與計(jì)算機(jī)的通信，但MPI和PPI模式多用于編譯和傳輸程序，而自由端口通信模式可以使PLC與第三方設(shè)備的通信任務(wù)更加完整[1]。

2.1PPI通信功能

點(diǎn)對點(diǎn)接口通信（縮寫為PPI）是西門子S7-200CPU的最基本的通信方法，通過PLC的原始端口來實(shí)現(xiàn)。在PPI通信協(xié)議中，計(jì)算機(jī)和PLC以主機(jī)模式進(jìn)行通信，其中主機(jī)是計(jì)算機(jī)，從機(jī)是PLC。在通信過程中，計(jì)算機(jī)根據(jù)通信任務(wù)用固定格式向PLC發(fā)送通信指令[2]。PPI僅在主站上編寫程序，從站網(wǎng)絡(luò)讀取和寫入命令沒有任何意義。

2.2MPI通訊方式

多點(diǎn)接口通信（縮寫為MPI）是一種保密通信方式[3]。MPI通信速度要求不高，通信量小，通信手段簡單，價(jià)格實(shí)惠。MPI通信網(wǎng)絡(luò)的速率一般是在19kbps到12mbps之間。采用MPI通信方式的通信系統(tǒng)最多可以連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且可以通過添加中繼器來延長通信距離[4]。

2.3自由端口通信模式

PLC的CPU的串口（串行通信接口）支持用戶自定義通訊協(xié)議，用戶自寫程序來完成控制，叫做自由端口通信模式。在自由端口通信模式下，支持用戶自定義通信協(xié)議來控制程序。通過設(shè)定特殊存儲(chǔ)字節(jié)SMB30（端口0）或SMB130（端口1）來允許自由端口通信模式，自定義程序通過使用發(fā)送中斷、接收中斷、發(fā)送指令（XMT）和接收指令（RCV）來對通信端口進(jìn)行操作[5]。但只有PLC的CPU處在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)才可以實(shí)現(xiàn)自由端口通信。而PLC的CPU處于非工作模式時(shí)，自由通信模式會(huì)終止，通信模式會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)為正常的PPI通信模式。

3EHT-MPI轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)與配置

在過去，PC機(jī)和PLC是通過RS-232和RS-485串行口連接。但是隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，廠家放棄了這種接口。但usb接口又不穩(wěn)定，抗干擾能力弱，導(dǎo)致usb接口使用非常受限。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，PLC也增加了以太網(wǎng)接口，但價(jià)格會(huì)比較昂貴。本系統(tǒng)采用的PLC沒有以太網(wǎng)接口，但所需要的傳輸數(shù)據(jù)較遠(yuǎn)。所以我們采用了EHT-MPI轉(zhuǎn)換器，其在實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通信的同時(shí)，降低了成本。

3.1EHT-MPI轉(zhuǎn)換器的鏈接

PLC的CPU上的MPI接口經(jīng)EHT-MPI轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)接口，然后通過RJ-45線連接到交換機(jī)，最后把上位機(jī)通過光纜連接到交換機(jī)即可。

3.2EHT-MPI轉(zhuǎn)換器的參數(shù)配置

EHT-MPI（DP）的配置直接在瀏覽器中配置。將PLC通電EHT-MPI轉(zhuǎn)換器即可通電。將硬件連接完畢并將計(jì)算機(jī)IP地址配置為192.168.1.100，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為192.168.1.1，子網(wǎng)掩碼設(shè)置為255.255.255.0。在瀏覽器中輸入192.168.1.10，進(jìn)入EHT-MPI（DP）配置的主界面開始使用并進(jìn)行參數(shù)配置。進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，將轉(zhuǎn)換器IP設(shè)置為192.168.1.10，物理地址設(shè)置為FF.FF.FF.FF.00，波特率設(shè)置為自動(dòng)檢測。

4結(jié)論

本文結(jié)合智能消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對PLC的主要進(jìn)行了簡介，PLC具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性和高度的可靠性，以及簡單的編程語言被我們選用。然后對串口通信進(jìn)行了論述，從理論的角度證明了PLC的穩(wěn)定性和可靠性。我們將EHT-MPI通信轉(zhuǎn)換器應(yīng)用在基于PLC和組態(tài)王的智能消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，研究了EHT-MPI轉(zhuǎn)換器的效果。在表現(xiàn)上來看，EHT-MPI轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)十分突出。EHT-MPI轉(zhuǎn)換器價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、效果顯著，在中遠(yuǎn)程通信的發(fā)展和應(yīng)用中，有著非?？捎^的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]姜川，盧建寧，孟祥宇，等.西門子S7-200串口通訊研究與應(yīng)用實(shí)例[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2016，38（4）：154-156.

[2]潘必勝.西門子PLC的PPI通信協(xié)議研究[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2009（12）：35-37.

[3]李新新.柔性生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的研究與改造[J].河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，16（1）：63-65.

[4]張尊，魏珩，朱新遠(yuǎn).采用主站跟蹤法實(shí)現(xiàn)觸摸屏與S7-400冗余系統(tǒng)的連接[J].化工自動(dòng)化及儀表，2017（5）：509-511.

[5]黃植功.PC與PLC的串口通信及編程實(shí)現(xiàn)[J].廣西物理，2007（3）：37-40.

作者：鄒磊 余昊洋 吳金龍 葉冠龍 甄研 單位：吉林建筑大學(xué)