一、行業(yè)痛點與需求背景

在工業(yè)自動化領域，西門子S7-200系列PLC憑借其高可靠性和性價比，長期以來在中小型自動化項目中占據(jù)重要地位。然而，該系列PLC設計年代較早，硬件上未集成以太網(wǎng)接口，僅通過RS485接口（9針端口）支持PPI協(xié)議通訊。隨著工業(yè)4.0和智能制造的推進，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時采集、遠程監(jiān)控及多設備協(xié)同成為現(xiàn)代化工廠的基本需求，S7-200PLC的通訊局限性逐漸凸顯：

1.數(shù)據(jù)孤島問題：無法直接接入工廠以太網(wǎng)，難以與上位機、MES系統(tǒng)及其他以太網(wǎng)設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，形成信息孤島。

2.擴展限制：傳統(tǒng)PPI協(xié)議通訊速率低（最高187.5kbps），且最多支持31個從站，無法滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)采集需求。

3.維護成本高：依賴專用編程電纜或串口服務器進行數(shù)據(jù)傳輸，穩(wěn)定性差，且需專業(yè)人員維護。

4.多系統(tǒng)集成難：無法直接與西門子S7-1200等新型PLC實現(xiàn)無縫對接，影響生產(chǎn)線升級改造。

某汽車零部件制造廠在生產(chǎn)線自動化改造中便面臨上述問題。該廠沖壓車間仍在使用3臺西門子S7-200PLC（CPU226CN）控制沖壓設備，而新升級的裝配車間采用了2臺西門子S7-1200PLC（CPU1214CDC/DC/DC）。為實現(xiàn)全車間數(shù)據(jù)集中監(jiān)控，需解決S7-200與S7-1200PLC的跨系統(tǒng)通訊，同時接入上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并保留原有臺達DOP-B系列觸摸屏的本地操作功能。

二、解決方案與設備選型

針對上述需求，經(jīng)過技術(shù)論證，最終選擇遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus直通型以太網(wǎng)通訊處理器作為核心轉(zhuǎn)換設備。該模塊的核心優(yōu)勢在于：

1.協(xié)議轉(zhuǎn)換能力：可將S7-200PLC的PPI協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)協(xié)議，實現(xiàn)與S7-1200PLC及上位機的雙向數(shù)據(jù)通訊。

2.多接口兼容：配備1個9針PPI接口（兼容RS485）和1個RJ45以太網(wǎng)接口，9針口可同時連接S7-200PLC和第三方觸摸屏，無需額外分配接口。

3.工業(yè)級設計：支持寬溫（-40℃~85℃）、抗電磁干擾，符合工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求。

4.快速配置：通過網(wǎng)頁端即可完成參數(shù)設置，無需復雜編程，降低技術(shù)門檻。

主要設備清單：

三、系統(tǒng)架構(gòu)設計

本系統(tǒng)采用三層架構(gòu)設計，實現(xiàn)從設備層到監(jiān)控層的全鏈路數(shù)據(jù)交互：

1.設備層：3臺S7-200PLC分別通過9針PPI接口連接遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus網(wǎng)關(guān)模塊，同時每臺模塊的9針口并聯(lián)接入臺達觸摸屏，實現(xiàn)本地操作與遠程監(jiān)控的并行運行。

2.通訊層：通過華為工業(yè)交換機構(gòu)建星型以太網(wǎng)拓撲，將3臺遠創(chuàng)智控模塊與2臺S7-1200PLC、1臺上位機連接，形成統(tǒng)一通訊網(wǎng)絡。

3.監(jiān)控層：上位機安裝WinCC監(jiān)控軟件，實時采集S7-200和S7-1200PLC的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設備狀態(tài)監(jiān)控、報警記錄和數(shù)據(jù)趨勢分析。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向設計：

·S7-200PLC→遠創(chuàng)智控模塊→以太網(wǎng)→S7-1200PLC（實現(xiàn)跨PLC數(shù)據(jù)交互）

·S7-200PLC→遠創(chuàng)智控模塊→以太網(wǎng)→上位機（實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集）

·上位機→以太網(wǎng)→遠創(chuàng)智控模塊→S7-200PLC（實現(xiàn)遠程控制）

·S7-200PLC?臺達觸摸屏（保留本地操作功能）

四、詳細配置過程

1.遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus模塊參數(shù)配置

（1）硬件連接：將模塊的9針PPI接口通過西門子原裝PPI電纜（6ES7901-3CB30-0XA0）連接至S7-200CPU226的PORT0接口，同時通過分支電纜連接臺達觸摸屏的RS485接口；模塊的RJ45接口接入工業(yè)交換機。

（2）網(wǎng)絡參數(shù)設置：

·給模塊供電后，通過電腦直連模塊默認IP（192.168.1.100），登錄網(wǎng)頁配置界面（用戶名/密碼：admin/admin）。

·在"網(wǎng)絡設置"頁面，修改IP地址為192.168.0.101（與工廠網(wǎng)段保持一致），子網(wǎng)掩碼255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)192.168.0.1。

（3）PPI協(xié)議配置：

·在"串口設置"頁面，選擇PPI協(xié)議模式，波特率設置為187.5kbps（與S7-200PLC默認波特率一致），校驗位無，數(shù)據(jù)位8，停止位1。

·在"S7-200設置"頁面，填寫S7-200PLC的站號（默認2），勾選"允許讀寫"權(quán)限，設置數(shù)據(jù)刷新周期為100ms。

（4）西門子協(xié)議配置：

·在"西門子協(xié)議"頁面，啟用S7Server功能，設置通訊端口102，支持S7協(xié)議客戶端訪問。

·配置數(shù)據(jù)映射表，將S7-200PLC的V存儲區(qū)（如VW100-VW200）映射為以太網(wǎng)寄存器，方便S7-1200PLC和上位機訪問。

2.S7-1200PLC通訊配置

（1）在TIAPortalV16中創(chuàng)建新項目，添加CPU1214C，配置其IP地址為192.168.0.201。

（2）添加S7通訊伙伴：

·在項目樹中選擇"添加新設備"，通過"更多選項"添加"SIMATICS7-200"作為通訊伙伴。

·在網(wǎng)絡視圖中，通過拖拽建立S7-1200與S7-200（通過遠創(chuàng)智控模塊映射）的S7連接。

（3）編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫：

·使用"GET"指令讀取S7-200PLC的V區(qū)數(shù)據(jù)（如VW100為沖壓壓力值），通過映射地址192.168.0.101讀取。

·使用"PUT"指令向S7-200PLC寫入控制指令（如VW300為啟動信號），實現(xiàn)遠程控制。

plaintext

//S7-1200PLC讀取S7-200數(shù)據(jù)示例代碼

CALL"GET","S7Connection_1"

REQ:=TRUE

ADDR_1:=W#16#1000//數(shù)據(jù)區(qū)起始地址

DATA_1:="Stamping_Pressure"http://存儲讀取的沖壓壓力值

NDR:="Data_Received"http://數(shù)據(jù)接收完成信號

ERROR:="Read_Error"http://讀取錯誤信號

3.上位機監(jiān)控系統(tǒng)配置

（1）在研華IPC上安裝WinCCV7.5，創(chuàng)建新項目并添加"SIMATICS7-200/300/400"驅(qū)動。

（2）添加通訊連接：

·新建S7-200連接，設置IP地址為192.168.0.101（遠創(chuàng)智控模塊IP），端口102。

·配置數(shù)據(jù)變量，對應S7-200PLC的V區(qū)地址（如VW100對應"沖壓壓力"，VW102對應"溫度值"）。

（3）畫面設計：

·創(chuàng)建設備監(jiān)控主畫面，添加數(shù)據(jù)顯示控件、趨勢圖、報警窗口等元素。

·設置數(shù)據(jù)刷新周期為500ms，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)展示。

·配置操作權(quán)限，添加啟?？刂瓢粹o，實現(xiàn)遠程操作功能。

4.觸摸屏配置

臺達DOP-B10S411觸摸屏通過RS485接口與S7-200PLC的PORT0接口并聯(lián)連接（遠創(chuàng)智控模塊支持PPI協(xié)議的多主站功能），在臺達ScreenEditor軟件中配置PPI通訊參數(shù)：

·通訊協(xié)議：PPI

·波特率：187.5kbps

·PLC站號：2

·數(shù)據(jù)地址：與S7-200PLC的V區(qū)對應

五、系統(tǒng)調(diào)試與運行效果

1.調(diào)試過程

（1）單機調(diào)試：分別測試S7-200與遠創(chuàng)智控模塊的通訊，通過模塊網(wǎng)頁端的"數(shù)據(jù)監(jiān)控"功能驗證V區(qū)數(shù)據(jù)是否正常刷新。

（2）聯(lián)機調(diào)試：

·測試S7-1200與S7-200的通訊：在TIAPortal中監(jiān)控"GET/PUT"指令的執(zhí)行狀態(tài)，確認數(shù)據(jù)讀寫正常。

·測試上位機與S7-200的通訊：在WinCC中強制變量，檢查S7-200PLC的響應是否正確。

·測試觸摸屏與PLC的兼容性：操作觸摸屏按鈕，驗證是否與上位機監(jiān)控畫面同步顯示狀態(tài)變化。

（3）壓力測試：模擬3臺S7-200PLC同時發(fā)送100點數(shù)據(jù)，持續(xù)運行24小時，監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性，無數(shù)據(jù)丟失或延遲現(xiàn)象。

2.運行效果

（1）數(shù)據(jù)采集實時性：S7-200PLC的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（如沖壓壓力、運行速度、溫度等）可在100ms內(nèi)同步至S7-1200PLC和上位機，滿足實時監(jiān)控需求。

（2）多系統(tǒng)協(xié)同：實現(xiàn)了沖壓車間與裝配車間的設備聯(lián)動，當S7-200檢測到?jīng)_壓件不合格時，通過遠創(chuàng)智控模塊將信號發(fā)送至S7-1200，自動暫停裝配線，避免不良品流入下工序。

（3）操作兼容性：臺達觸摸屏與上位機可同時對S7-200PLC進行操作，模塊內(nèi)置的檢測機制確保了操作指令的優(yōu)先級執(zhí)行，避免控制不通。

（4）維護便捷性：通過以太網(wǎng)可遠程下載S7-200PLC程序，無需到現(xiàn)場連接編程電纜，降低了維護成本。

六、案例總結(jié)與效益分析

1.解決的核心問題

（1）突破S7-200PLC無以太網(wǎng)接口的硬件限制，實現(xiàn)了與S7-1200PLC的跨系統(tǒng)通訊。

（2）保留原有觸摸屏的本地操作功能，無需更換設備即可完成系統(tǒng)升級，降低改造成本。

（3）構(gòu)建了統(tǒng)一的以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡，為后續(xù)接入MES系統(tǒng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺奠定基礎。

2.經(jīng)濟效益

（1）改造費用：相比更換3臺S7-200PLC為S7-1200PLC（約需15萬元），采用遠創(chuàng)智控模塊方案僅投入3.5萬元（含模塊、交換機等設備），節(jié)省成本77%。

（2）生產(chǎn)效率：通過數(shù)據(jù)實時監(jiān)控和設備聯(lián)動，減少因信息滯后導致的停機時間，每月可增加有效生產(chǎn)時間約30小時，按每小時產(chǎn)值5000元計算，年增產(chǎn)值約180萬元。

（3）維護成本：遠程維護功能使工程師無需到現(xiàn)場即可處理問題，每年可節(jié)省差旅和工時成本約5萬元。

3.應用擴展

該方案不僅適用于汽車零部件行業(yè)，還可廣泛應用于食品飲料、包裝機械、水處理等使用S7-200PLC的工業(yè)場景。遠創(chuàng)智控PPI-ETH-YC01Plus模塊的多協(xié)議支持能力（除PPI外，還可擴展支持ModbusTCP/IP、OPCUA等），使其能夠適應不同品牌設備的集成需求，具有較高的靈活性和性價比。

通過本案例可見，在工業(yè)自動化升級過程中，無需完全淘汰老舊設備，選擇合適的通訊轉(zhuǎn)換模塊即可實現(xiàn)新老系統(tǒng)的無縫對接，以最小成本獲取最大效益，這正是工業(yè)通訊技術(shù)創(chuàng)新帶來的價值所在。

更多詳細內(nèi)容或具體配置過程可咨詢羽工。

審核編輯 黃宇