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1 MTMS的分析和设计
1.1 系统分析
MTMS 主要实现对计算机联锁系统和车体信号设备进行监视和故障诊断，主要完成对车载3×16台悬浮控制器、3×2台推进用逆变器、3×1台DC-DC变换器及备用电池、3×1台空调逆变器以及其它辅助电源（以三输车为例）的工作状态、故障信息的检测和记录，并将获得的信息传给上位机去处理并显示。由于列车速度快、信号量较多、环境复杂，因此MTMS系统必须有较强的实时性、可靠性，并且可以采集大量的开关量和模拟量信号。经比较，本文选择了SIEMENS公司的S7-300型PLC组成PLC网络来实现。
1.2 方案设计
本文以三辆车为例，分别称首车、中间车、尾车。各节车厢通过各种传感器独立完成各自的信号检测，通过PROFIBUS总线将信息汇总于首、尾两车，进行显示。各节车厢的PLC组成远程分布式I/O系统，各个站之间采用DP协议进行通信。该系统分为智能的和非智能的两种。MTMS的系统组成如图1所示。
各站采用S7-300的十个槽的导轨、PS307（5A）的电源，用SM321（DI）、SM331（AI）实现A/D转换。主站均采用CPU315- 2，智能的从站也用CPU315-2，但非智能的从站则用ET200（IM153-1）。首尾两车各加一个CP340模块，用于与上位机进行通信。主站的多点通信接口（MPI口）与驾驶系统进行通信。在选模块的时候，应注意选择的模块要满足列车所在地的温度要求，保证各个模块能够正常工作。
2 分布式网络实现
智能和非智能主要指从站是否具有独立的数据处理能力，用SIEMENS公司的STEP7 5.0进行网络设计时，二者有很大的区别。
2.1 智能分布式I/O系统
对于智能分布式I/O系统而言，各站相对独立。将首车配置成主站，中间车和尾车设成从站，用PROFIBUS总线进行连接。
2.1.1 具体步骤
（1）创建项目，独立配置各站。其中模拟模块要进行参数设置，根据要接收的信号种类，选择信号类型以及测量范围。
(2)加入PROFIBUS子网，配置网络，界面如图2所示。然后插入Dp Master，连接从站（将各CPU取到PROFIBUS之后，点击DP MASTER，从组件中拖进CONFIGURATION STATIONS，在弹出的界面中选择要连接的站，单击CONNCT）。
（3）在DP SLAVE中定义数据交换的类型、缓冲区和长度。类型选择MS方式，长度不能超过32个字节。如果传输的数据大于32个字节，可以组态多行，但最多不能超过242个字节，如图3所示。而主站的这些内容是不能定义。
（4）在BLOCK中添加OB82诊断模块。系统运行之前，OB82模块要对系统进行诊断，并将结果报告给CPU。如果没有错误，系统将正常地工作，否则不能进行工作。
（5）保存并编译。这样，就完成了智能型分布式I/O的组态。
2.1.2 通信程序
在OB块中调用系统功能块SFC14（OPRD-DAT）和SFC15（DPWDDAT）进行通信。
CALL “DPWR_DAT” CALL “DPRD_DAT”
LADDR：= LADDR：=
RET_VAL：= RECORD：=
RECORD：= RET+VAL：=
二者的参数“LADDR”表示发送和接收缓冲区起始地址，“RET-VAL”表示返回状态值，“RECORD”表示存放数据和读取数据的起始地址，详细编程略。
2.2 非智能分布式I/O网络
非智能分布式I/O系统必须以主站为依靠，利用PROFIBUS连接各站，具体如图4所示。主站可以直接从从站的A/D端口读取所需要的信息。
具体步骤为：
（1）创建项目，组态主站。
2）加入PROFIBUS子网，连入ET200。
（3）在主站的硬件组态中，对ET200进行组态。
（4）编程，在主站的OB块中可以直接对从站的各个端口进行操作，无需额外调用功能块。
（5）保存并编译，将程序下载到CPU中。
2.3 MPI网络通信
列车的MTMS系统是一个完整的系统，它与列车驾驶系统的PLC采用MPI网络连接，进行全局数据通信。将主站和驾驶系统的PLC组成MPI网络，进行少量的全局数据通信。
具体步骤为：
（1）在分布式网络组态中加入MPI子网，并将与驾驶系统通信的PLC连入MPI网络中。
（2）组态全局数据包。右键单击MPI，进入CPNFIGURE GLOBAL DATA。加入要进行通信的CPU，并填入要交换的数据，注意一个GD包不能大于24个字节。将GD包编译两次（以可组多个GD包，但是需要多个循环才能执行完毕）。编译之后如图5所示。
在CPU的每次循环中，两个PLC之间都进行了一次数据交换，在循环的结束时处理发送，开始时处理接收。这样就实现了与驾驶系统之间的通信。
3 PLC与上位机的通信
主站最终要把获取的信息传给上位机进行显示，由CP340来完成这项工作。CP340是具有RS232和RS485两种接口的智能通信模块，它可以使PLC 与计算机进行对点通信。它的RS485接口采用差动输出，具有远距离通信的能力（1100m），能够满足需要。它对上位机的串口进行操作，使用ASCII 协议。在组态的时候要对它进行参数设置，包括通信的波物率、帧的长度、有无奇偶校验以及校验类型。程序中对CP340的操作主要由CP软件包提供的FB2 （P-RCV）和FB3（P-SEND）完成，它发送和接收的数据必须要放在数据块中。这样上位机可以在串口发送或接收数据，通信数据的数量则没有限制。
对于两种网络，它们各有优缺点。智能的组态和编程都很方便，便于扩展，速度比较快，但是造价较高；而非智能的扩展时的变动很大，要牵扯到整个系统，速度相对慢一睦，但是它比较便宜。