电工知识|PLC网络的拓扑结构

   更新日期:2017-04-19     来源:建材之家    作者:水电之家    浏览:41    评论:0    
核心提示:plc及其网络发展到现在,已经能够实现NBS或ISO模型要求的大部分功能,至少可以实现4级以下NBS模型或ISO模型功能。 PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBS或ISO模型要求的功能,采用单层子网显然是不行的。因为不同层所实现的功能不同,所承担的任务的性质不同,导致它们对通信的要求也就不一样。在上层所传送的主要是些生产管理信息,通信报文长,每次传输的信息量大,要求通信的范围也比较广,但

新型轻质隔墙板

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水电之家讯:plc及其网络发展到现在,已经能够实现NBS或ISO模型要求的大部分功能,至少可以实现4级以下NBS模型或ISO模型功能。

PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBS或ISO模型要求的功能,采用单层子网显然是不行的。因为不同层所实现的功能不同,所承担的任务的性质不同,导致它们对通信的要求也就不一样。在上层所传送的主要是些生产管理信息,通信报文长,每次传输的信息量大,要求通信的范围也比较广,但对通信实时性的要求却不高。而在底层传送的主要是些过程数据及控制命令,报文不长,每次通信量不大,通信距离也比较近,但对实时性及可靠性的要求却比较高。中间层对通信的要求正好居于两者之间。

由于各层对通信的要求相差甚远,如果采用单级子网,只配置一种通信协议,势必顾此失彼,无法满足所有各层对通信的要求。只有采用多级通信子网,构成复合型拓扑结构,在不同级别的子网中配置不同的通信协议,才能满足各层对通信的不同要求。

PLC网络的分级与生产金字塔的分层不是—一对应的关系,相邻几层的功能,若对通信要求相近,则可合并,由一级子网去实现。采用多级复合结构不仅使通信具有适应性,而且具有良好的可扩展性,用户可以根据投资情况及生产的发展,从单台PLC到网络、从底层向高层逐步扩展。下面列举几个有代表性公司的PLC网络结构。

1.三菱公司的PLC网络

三菱公司PLC网络继承了传统使用的MELSEC网络,并使其在性能、功能、使用简便等方面更胜一筹。Q系列PLC提供层次清晰的三层网络,针对各种用途提供最合适的网络产品,如图1所示。

图1 三菱公司的PLC网络

(1)信息层/Ethernet(以太网) 信息层为网络系统中最高层,主要是在PLC、设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据,信息层使用最普遍的Ethernet。它不仅能够连接windows系统的PC、UNIX系统的工作站等,而且还能连接各种FA设备。Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能,使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件,构筑远程监视管理系统。同时,利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC专用协议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。

(2)控制层/MELSECNET/10(H) 是整个网络系统的中间层,在是PLC、CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为MELSEC控制网络的MELSECNET/10,以它良好的实时性、简单的网络设定、无程序的网络数据共享概念,以及冗余回路等特点获得了很高的市场评价,被采用的设备台数在日本达到最高,在世界上也是屈指可数的。而MELSECNET/H不仅继承了MELSECNET/10优秀的特点,还使网络的实时性更好,数据容量更大,进一步适应市场的需要。但目前MELSECNET/H只有Q系列 PLC才可使用。

(3)设备层/现场总线CC-link 设备层是把PLC等控制设备和传感器以及驱动设备连接起来的现场网络,为整个网络系统最低层的网络。采用CC-link现场总线连接,布线数量大大减少,提高了系统可维护性。而且,不只是ON/OFF等开关量的数据,还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人机界面等智能化设备,从完成各种数据的通信,到终端生产信息的管理均可实现,加上对机器动作状态的集中管理,使维修保养的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用,CC-link的功能更好,而且使用更简便。

在三菱的PLC网络中进行通信时,不会感觉到有网络种类的差别和间断,可进行跨网络间的数据通信和程序的远程监控、修改、调试等工作,而无需考虑网络的层次和类型。

MELSECNET/H和CC-link使用循环通信的方式,周期性自动地收发信息,不需要专门的数据通信程序,只需简单的参数设定即可。MELSECNET/H和CC-link是使用广播方式进行循环通信发送和接收的,这样就可做到网络上的数据共享。

对于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-link网络,可以在GX Developer软件画面上设定网络参数以及各种功能,简单方便。

另外,Q系列PLC除了拥有上面所提到的网络之外,还可支持 PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它厂商的网络,还可进行 RS-232/RS-422/RS-485等串行通信,通过数据专线、电话线进行数据传送等多种通信方式。

2.SIEMENS公司的PLC网络

西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的,也为各个网络层次之间提供了互连模块或装置,利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。西门子S7系列PLC网络如图2所示,它采用3级总线复合型结构,最底一级为远程I/O链路,负责与现场设备通信,在远程I/O链路中配置周期I/O通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线,可承担现场、控制、监控三级的通信,采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式;后者为一种主从式总线,采月主从轮询式通信。最高一层为工业以太网,它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议,在上层向用户提供TF接口,实现AP协议与MMS协议。

图2 SIEMENS公司的PLC网络

3.OMRON公司的PLC网络

OMRON PLC网络类型较多,功能齐全,可以适用各种层次工业自动化网络的不同需要。如图3所示为OMRON公司的PLC网络系统的结构体系示意图。

图3 OMRON公司的PLC网络

OMRON的PLC网络结构体系大体分为三个层次:信息层、控制层和器件层。信息层是最高层,负责系统的管理与决策,除了Ethemet网外,HOST link网也可算在其中,因为HOST link网主要用于计算机对PLC的管理和监控。(http:///版权所有)控制层是中间层,负责生产过程的监控、协调和优化,该层的网络有SYSMAC NET、SYSMAC link、Controller link和PLC link网。器件层是最低层,为现场总线网,直接面对现场器件和设备,负责现场信号的采集及执行元件的驱动,有CompoBus/D、CompoBus/S和Remote I/O网。

Ethernet属于大型网,它的信息处理功能很强,支持FINS通信、TCP/IP和UDP/IP的Socket(接驳)服务、FTP服务。HOST link网是OMRON推出较早、使用较广的一种网。上位计算机使用HOST通信协议与PLC通信,可以对网中的各台PLC进行管理与监控。

SYSMAC NET网属于大型网,是光纤环网,主要是实现有大容量数据链接和节点间信息通信。它适用于地理范围广、控制区域大的场合,是一种大型集散控制的网络。SYSMAC link网属于中型网,采用总线结构,适用于中规模集散控制的网络。Controller link网(控制器网)是 SYSMAC link网的简化,相比而言,规模要小一些,但实现简单。PLC link网的主要功能是各台PLC建立数据链接(容量较小),实现数据信息共享,它适用于控制范围较大,需要多台PLC参与控制且控制环节相互关联的场合。

CompoBus/D是一种开放、多主控的器件网,开放性是其特色。它采用了美国AB公司制定的DeviceNet通信规约,只要符合DeviceNet标准,就可以接入其中。其主要功能有远程开关量和远程模拟量的I/O控制及信息通信。这是一种较为理想的控制功能齐全、配置灵活、实现方便的控制网络。CompoBus/S也为器件网,是一种高速ON/OFF现场控制总线,使用CompoBus/S专用通信协议。CompoBus/S的功能虽不及CompoBus/D,但它实现简单,通信速度更快,主要功能有远程开关量的I/O控制。Remote I/O网实际上是PLC I/O点的远程扩展,适用于工业自动化的现场控制。

Controller link网推出时间较晚,只有新型号PLC(如C200H、CV、CS1、CQM1H等)才能入网,随着Controller link网的不断发展和完善,其功能已覆盖了控制层其它三种网络。

目前,在信息层、控制层和器件层这三个网络层次上,OMRON主推Ethernet、Controller link和CompoBus/D三种网。

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