罗克韦尔与西门子大型PLC通讯方案评析

1 引 言

    由于不同公司的自动化控制产品各有其应用特点和编程特点，尤其某些公司的plc编程软件中还内置了很多适合不同应用的专用模块，甚至有些公司的plc产品开始针对某些行业的应用特点，向专用控制器方向发展，这些自动化专业的发展趋势，使得在一个工厂的自动化实现中完全使用一个公司的plc产品几乎是不可能的，这种异构控制系统的条件下plc产品的可靠通讯越来越成为控制系统成套的关键，本文针对目前应用最广泛的ab-controllogix5000控制器与siemens-s7400控制器的通讯问题进行了探讨。

2 解决方案

    2.1 profibus dp解决方案

    (1) profibus dp解决方案原理与配置设计。profibus dp方案的通讯配置图如图1所示。图中controllogix5000通过第三方sst公司的dp通讯模块sst-pfb-clx-rl做主站，带turk的bl67系列dp远程i/o ，然后又通过另一块dp通讯模块做主站，s7-400plc的cpu416做从站，完成了两种类型控制器的dp通讯。做主站的dp通讯模块sst-pfb-clx-r，用sst profibus通讯配置软件完成dp通讯配置。该方案测试需要的硬件配置如表1所示。

图1 profibus dp解决方案

表1 profibus DP解决方案硬件配置

    (2) 方案评析。profibus dp现场总线是一种成熟可靠的解决方案。但由于采用双绞线介质的dp网最大通讯距离只有1000米，且随着通讯距离的增加通讯速率也要降低，可能会导致通讯周期大于10ms，不能满足同一区域控制器之间的通讯要求，限制了profibus dp方案的应用范围，当然可以采用多模光纤介质传输dp网信号，但需要增加sinec l2 optical link modules光耦合模块，网络设备增加，可靠性降低。

    2.2 profibus dp网关解决方案

    (1) profibus dp网关解决方案原理与配置设计。用一个s7-300plc作为dp-profinet通讯转换用的公共plc，间接实现controllogix5000与s7-400的以太网通讯，如图2所示。该方案测试需要的硬件配置如表2所示。

图2 dp-profinet网关解决方案

表1 profibus DP网关解决方案硬件配置

    (2) 方案评析。这是一个迂回的方案，以一个较低配置的s7-300为跳板，实现了dp-profinet的网关功能，这样两个就近的控制器s7-300和controllogix5000采用成熟的dp通讯，方法与2.1方案相同，同时也解决了dp网通讯距离受限制的问题，而s7-400与s7-300的通讯采用以太网方式，是siemens内部两个不同控制器之间的以太网通讯，其应用层协议都是profinet，技术当然是成熟的，当然其缺点就是通讯配置太繁琐，但如果需要一个controllogix5000控制器与多个s7-400控制器通讯，该方案还是值得考虑的。

    2.3 echochange网关解决方案

    (1) echochange网关解决方案原理与配置设计。采用inat gmbh公司生产的“echochange”网关，将ab公司的ethernet/ip以太网与siemens公司的profinet以太网连接，间接实现controllogix5000与s7-400的以太网通讯。该方案的通讯配置图如图3所示。该方案测试需要的硬件配置如表3所示。

图3 echochange网关解决方案

表3 echochange网关解决方案硬件配置

    (2) 方案评析。该方案与方案2类似，只不过将网关换成了ethernet/ip到profinet(以前叫industrial ethernet)的echochange，该网关两边都采用的是以太网，只是应用层规约不同，该方案以低的硬件和组态成本，实现了两个已有的以太网网络之间的简易连接，但经过该网关进行的数据交换仅限于整数。与2.1方案相比，该方案省去了一个第三方(sst)的dp通讯模块，且echochange网关的成本比用s7-300搭dp-profinet的网关要低，运行的可靠性高，这也是siemens公司推荐的与ab公司plc控制器的以太网连接方案。

    2.4 嵌入式以太网解决方案

    (1) 嵌入式以太网解决方案原理与配置设计。嵌入式以太网解决方案采用可插在controllogix5000机架内的prosoft公司生产的以太网模板，自主编程后，直接实现controllogix5000与s7-400的以太网通讯。该方案的通讯配置图如图4所示。该方案测试需要的硬件配置如表4所示。

图4 嵌入式以太网解决方案

表4 嵌入式以太网解决方案硬件配置

    (2)方案评析。该方案的关键是采用了prosoft公司生产的允许用户二次开发的第三方以太网模块mvi56-gec，该模块相当于一个带有以太网接口的嵌入式系统计算机，由于ab公司controllogix5000的以太网模块和siemens公司s7系列plc的以太网模块在tcp传输控制层及以下都遵从相同的协议，只是在应用层分别采用了ethernet/ip和profinet规约，因此可以通过socket编程直接使用传输层协议来通讯。该方案最经济可靠，但因涉及到自主开发，不利于推广，且应用案例较少，不如方案1-3的通讯技术成熟。

    2.5 dp/dp coupler解决方案

    (1) dp/dp coupler解决方案原理与配置设计。在已有dp网上挂dp/dp coupler，采用dp网与s7-400的cpu通讯。该方案的通讯配置图如图5所示。该方案测试需要的硬件配置如表5所示。

图5 dp/dp coupler解决方案

表5 dp/dp coupler解决方案硬件配置

    (2) 方案评析。该方案是一个成本最低的dp网通讯方案，因为它不需要另外在controllogix5000的机架中再插入另一块第三方的dp通讯模块sst-pfb-clx-rll，而且可以利用controllogix5000远程i/o已经存在的dp网络，将dp/dp coupler安装在合适的远程i/o柜内，从而减少两个控制器间进行dp网通讯的距离，这个方案实质上将两套控制系统已有的dp网络用dp/dp coupler连接在一起后，再由双方的cpu经dp/dp coupler通道交换信息，这种通讯方式允许的输入和输出数据都只有244个字节。

3 结束语

    异构plc自动化系统集成越来越成为当前困扰plc深度应用的技术瓶颈。从目前的状况讲，基于标准现场总线的方法比较流行，例如在北美地区基本上是采用ab公司的controlnet确定性现场总线，而在西欧基本上是采用siemens公司的profibus现场总线。不过根据目前以太网技术的发展，采用更为完善的应用层协议，甚至“一网到底”应该是未来的发展趋势。