1 引言
　　在工业自动化控制领域，普遍采用国际公认的开放式通信协议有：PRO FIBUS 、工业以太网、PROFINET 及AS-Interface 等。西门子全集成自动化系统对于国际化、开放式的通信标准具有极强的兼容性。对于企业级的西门子工业通信系统，Internet 和Intranet 技术应用广泛;对于车间级的西门子工业通信系统，主要解决方案是工业以太网;对于现场级的西门子工业通信系统，主要解决方案是PROFIBUS协议。在冷轧机组中CONTROL ENGINEERING China版权所有，主要实现了PROFIBUS协议的不同应用，即PROFIBUS-DP 和PROFIBUS-FDL协议。PROFIBUS -DP 通信协议保证了数据的高速传送，特别适合可编程控制器与现场分散I/O设备的通信;PRO- FIBUS-FDL协议是一种更为优化的通信方式，适合主站之间的总线通信。
　　2 系统简介
　　通钢四平六辊可逆冷轧机，其轧制范围是从来料厚度为0.4~4mm，轧制到成品厚度为0.3~3mm的成品带卷。该机组控制系统采用西门子自动化公司的产品，基于西门子工业通信网络，实现了PLC中央处理器与现场I/O、传动装置之间的数据交换，并与操作员界面、工程师站等多台设备进行数据共享。
　　3 网络结构
　　从网络图1中可看到：有一台S7-400(一级主站、一台FM458主站Ⅱ、一台TP270触摸屏、两台上位机、若干ET200M分布式I/O从站和传动控制从站，并通过PLC背板总线和四条网络将它们连接在一起。下面分别介绍相关通讯网络。

　　3.1 主站与人机界面(网络l )
　　从图1中可看到，本机组设有三套PLC实现整个机组的检测和控制;两台上位监控计算机，一台作为工程师站，另一台用于监控，并与机组PLC进行数据共享CONTROL ENGINEERING China版权所有，从而完成系统启停、机组状态显示、工艺参数设定、故障诊断报警及张力实时曲线显示等功能;人机界面TP270触摸屏安装于出口操作箱用于轧机后部的操作。
　　PLC主站Ⅰ通过以太网模块和一台人机界面TP270触摸屏及两台上位监控计算机组成以太通讯网络，即网络1。
　　3.2 主站Ⅰ与分布式I/O(网络2)
　　主站ⅠS7-400 CPU412-2DP中央处理器带有两个通讯端口控制工程网版权所有，即DP/MPI和DP口(见图l)，DP/MPI口提供两种协议：PROFIBUS-DP和MPI协议。MPI(Multipoint Interface)协议适合通讯速率要求不高、数据通信量不大的场合。
　　本机组设计DP口用于DP协议，该通讯接口通过PROFIBUS-DP协议将主站Ⅰ与现场四个操作台的ET200M模块和四个阀站控制箱以及两个液压站的ET 200B模块相连CONTROL ENGINEERING China版权所有，组成网络2。通过此网络采集开关量信号、数字量信号和模拟量信号等。将采集的各种信号，经过中央处理器程序处理后输出，以控制各液压阀、气动阀动作，从而完成计长、计重功能及各段张力的控制。同时控制工程网版权所有，在触摸屏及上位监控机上做状态及参数显示。
　　PROFIBUS -DP的站点数量有一定限制，不能连接太多，而且其通讯速率与总线长度有直接关系，如太长会影响通讯速率。
　　3.3 主站Ⅰ与CBP传动从站(网络3)
　　主站ⅠS7-400 CPU412-2DP中央处理器带有两个集成的DP/MPI、DP口，由于专用DP接口用于网络2 的连接，而DP/MPI口联机调试需要频繁使用，所以本机组通过增加一块CP443-5模块拓展一个DP口，与带CBP (Communication Board PROFIBUS-DP)通讯板的6RA70系列传动装置形成通讯网络。该PROFI- BUS-DP网络为网络3。主站Ⅰ以周期性数据传动方式存取传动从站。在周期性的数据传输中，根据网络中传动装置的任务控制电机的启停、故障复位及正反转;给定机组速度及各工艺段张力，同时接收装置的反馈信号和诊断信息等。
　　3.4 主站ⅡSLB传动从站(网络4)
　　在本机组的上辊轧机、下辊轧机、左卷取机、右卷取机、开卷机等直流传动装置上，均设置SLB通讯板。通过SIMOLINK通讯协议进行通讯，组成传动网络，即网络4。SIMOLINK(Siemens Motion Link)是一种SIEMENS传动系统专用的产品，它不同于上述电气网络。电器网络传输介质是西门子专用的屏蔽双绞线，而SIMOLINK是以光纤作为传输介质的数字的串行数据传输协议。光纤网络可以满足长距离数据传输，并且保持高的传输速率;可以屏蔽强电磁场的干扰。各传动机构通过SLB通讯模板实现同步控制功能，通过控制轧机、卷取机速度等参数进而控制带材轧制精度，以满足现场工艺要求。
　　3.5 背板总线及ROFIBUS-FDL通讯
　　每套PLC的主机CPU分别通过背板总线直接读取所带的模块的状态数据，并对其进行控制。
　　FM458主站Ⅱ是采用德国西门子公司研发的快速多微机分布式控制系统FM 458，它作为一种新型全数字控制系统，具有控制精度高、动态响应快、通信功能强及使用灵活等特点。主站Ⅱ硬件包括CPU412-2DP中央处理器、通讯处理器CP443-5、FM458 CPU基础模块、EXM438I/O模块及EXM448通讯模块。它与S7 -400主站Ⅰ之间采用FDL协议进行通信。
　　在最常用的PROFIBUS-DP 通信中，具有令牌功能的PROFIBUS-DP主站轮循无令牌功能的从站进行数据交换。而在PROFIBUS-FDL通讯中，每一个通信站点的PROFIBUS的通信处理器均支持FDL的数据传输功能，并且都具有令牌功能，即每一个FDL站点都可以和多个站点通信。
　　4 软件设置
　　在程序中，根据实际硬件配置情况进行组态，然后通过西门子专用的程序功能块定义数据的内容，并最终实现通讯。不同的网络协议需要采用不同的功能块，如以太网和PROFIBUS-DP的传送与接收应使用不同的功能块。
　　为了避免网络上因掉电或其他故障引起的某个站故障而导致整个系统不能正常工作，要在S7-400中编写OB85、OB86、OB87、OB122子程序。
　　5 结束语
　　本机组己经调试完成，系统运行稳定。从整个机组的设计、调试看，西门子工业通信网络组成简单、易于设计、调试方便、抗干扰性强及故障率少，非常适用于结构复杂的工业控制系统。
　　参考文献
　　1.崔坚等译著. 西门子工业网络通信指南
　　2.冯冬芹等编著. 工业通信网络与系统集成