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智能建筑消防系统基础上PLC通信系统的研究

2020-08-11 129 上传者：管理员

摘要：随着科技的发展,人们对自动控制系统的需求的越来越大,传统的控制系统不能满足市场的需求,而PLC的出现使得工业控制开启新纪元。PLC因其具有的强大功能,而被广泛的运用在现代工业自动化控制的各个领域。通过对PLC的优点阐述说明了其在智能消防系统中应用的必要性,介绍了西门子S7-200PLC串口通信的几种通信方式,说明了本项目中为何要利用EHT-MPI转换器和该转换器的相关配置。

关键词：
EHT-MPI转换器
PLC
智能建筑消防
自动化控制
通信系统
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1、PLC的优点

一套完整的消防系统包含了探测器检测单元和消防联动控制模块，我们需要将他们建立一个高效稳定的通信。PLC经历了数十年的不断发展和改进，无疑是最适合的控制器。现在的可编程逻辑控制器主要以下几个优点，这些优点使它成为了消防系统的最优选择。

1.1 PLC在制造上运用了高度集成电路生产技术和严格的生产工艺，提高了控制电气设备的能力，使其控制更加高效，可靠性更高。PLC内部设计了先进的抗干扰电路，使得PLC可靠性运行得到了基本。与传统继电器和接触器系统相比，PLC组成的控制系统减少了电气接线和开关触点，因此故障率得到了很好的控制。同时，PLC还具有硬件和编程自检的功能，在保证PLC平稳运行的同时，还可以保障PLC周围电路和电气设备安全无故障运行。在消防系统中，采用PLC作为主控单元，可以在控制多个模块的同时保证控制效率，大幅减少智能建筑消防系统的故障率，提高可靠性。另外，还可以降低维修成本。

1.2 随着PLC设计生产技术的发展和进步，形成了可用于各种规模的工业控制场景的各种尺寸的系列产品。PLC最基本的功能是逻辑处理，其完善的数据传输功能，使PLC成为数控机床领域中的佼佼者。近年来，PLC功能单元大量产生，使得PLC可以参与到更多类别的工业控制中。而由PLC构成得控制系统越来越简单，全都得益于PLC通信能力的不断加强和人机界面的不断发展。一栋高层复杂建筑，其消防检测单元和联动控制模块也是多而复杂的。PLC的加入让复杂的问题变得更简单了。检测单元所采集的数据经过PLC处理可以在PC机上直接显示。系统可以将采集的数据与预设值对比，然后发出指令控制联动控制系统作出反应。这一复杂的过程可以在极短的时间内完成，减少损失。

1.3 PLC编程设计非常简单，我们可以轻松地学习PLC编程语言。梯形图语言的图形符号和表示形式非常接近继电器电路图。只需少量的PLC开关逻辑控制指令就能实现继电器电路的功能。因而在智能消防系统的设计的时候，可以减少我们的程序设计耗时，为我们后期对系统程序的改变和升级提供了便利。

2、S7-200PLC的串口通信

S7-200本身配备了两个通讯和编程接口，具有点对点接口和多对点接口以及自由通信端口。这三种PLC通信模式都可以建立与计算机的通信，但MPI和PPI模式多用于编译和传输程序，而自由端口通信模式可以使PLC与第三方设备的通信任务更加完整[1]。

2.1 PPI通信功能

点对点接口通信（缩写为PPI）是西门子S7-200CPU的最基本的通信方法，通过PLC的原始端口来实现。在PPI通信协议中，计算机和PLC以主机模式进行通信，其中主机是计算机，从机是PLC。在通信过程中，计算机根据通信任务用固定格式向PLC发送通信指令[2]。PPI仅在主站上编写程序，从站网络读取和写入命令没有任何意义。

2.2 MPI通讯方式

多点接口通信（缩写为MPI）是一种保密通信方式[3]。MPI通信速度要求不高，通信量小，通信手段简单，价格实惠。MPI通信网络的速率一般是在19kbps到12mbps之间。采用MPI通信方式的通信系统最多可以连接32个节点，并且可以通过添加中继器来延长通信距离[4]。

2.3 自由端口通信模式

PLC的CPU的串口（串行通信接口）支持用户自定义通讯协议，用户自写程序来完成控制，叫做自由端口通信模式。在自由端口通信模式下，支持用户自定义通信协议来控制程序。通过设定特殊存储字节SMB30（端口0）或SMB130（端口1）来允许自由端口通信模式，自定义程序通过使用发送中断、接收中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）来对通信端口进行操作[5]。但只有PLC的CPU处在运行状态时才可以实现自由端口通信。而PLC的CPU处于非工作模式时，自由通信模式会终止，通信模式会自动转为正常的PPI通信模式。

3、EHT-MPI转换器的优点与配置

在过去，PC机和PLC是通过RS-232和RS-485串行口连接。但是随着计算机的不断发展，厂家放弃了这种接口。但usb接口又不稳定，抗干扰能力弱，导致usb接口使用非常受限。随着互联网的发展，PLC也增加了以太网接口，但价格会比较昂贵。本系统采用的PLC没有以太网接口，但所需要的传输数据较远。所以我们采用了EHT-MPI转换器，其在实现以太网远程通信的同时，降低了成本。

3.1 EHT-MPI转换器的链接

PLC的CPU上的MPI接口经EHT-MPI转换器转换为以太网接口，然后通过RJ-45线连接到交换机，最后把上位机通过光缆连接到交换机即可。

3.2 EHT-MPI转换器的参数配置

EHT-MPI(DP）的配置直接在浏览器中配置。将PLC通电EHT-MPI转换器即可通电。将硬件连接完毕并将计算机IP地址配置为192.168.1.100，网关设置为192.168.1.1，子网掩码设置为255.255.255.0。在浏览器中输入192.168.1.10，进入EHT-MPI(DP）配置的主界面开始使用并进行参数配置。

进入参数设置界面，将转换器IP设置为192.168.1.10，物理地址设置为FF.FF.FF.FF.00，波特率设置为自动检测。

4、结论

本文结合智能消防系统的设计，对PLC的主要进行了简介，PLC具有极强的稳定性和高度的可靠性，以及简单的编程语言被我们选用。然后对串口通信进行了论述，从理论的角度证明了PLC的稳定性和可靠性。

我们将EHT-MPI通信转换器应用在基于PLC和组态王的智能消防联动系统的设计项目中，研究了EHT-MPI转换器的效果。在表现上来看，EHT-MPI转换器的优点十分突出。EHT-MPI转换器价格低廉、性能稳定、效果显著，在中远程通信的发展和应用中，有着非常可观的前景。

参考文献：

[1]姜川,卢建宁,孟祥宇,等.西门子S7-200串口通讯研究与应用实例[J].制造业自动化,2016,38(4):154-156.

[2]潘必胜.西门子PLC的PPI通信协议研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2009(12):35-37.

[3]李新新.柔性生产线实训系统的研究与改造[J].河北能源职业技术学院学报,2016,16(1):63-65.

[4]张尊,魏珩,朱新远.采用主站跟踪法实现触摸屏与S7-400冗余系统的连接[J].化工自动化及仪表,2017(5):509-511.

[5]黄植功.PC与PLC的串口通信及编程实现[J].广西物理,2007(3):37-40.

邹磊,余昊洋,吴金龙,叶冠龙,甄研.基于智能建筑消防系统下的PLC通信系统的研究[J].科学技术创新,2020(22):104-105.

基金:吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目资助｡项目编号:201910191106.