邯郸西门子代理
西门子各级子网通信协议的配置规律如下
①PLC网络通常采用3级或4级子网构成的复合型拓扑结构,各级子网中配置不同的通信协议,以适应不同的通信要求。
②在PLC网络中配置的通信协议有两类:一类是通用协议,另一类是协议。
③在西门子PLC网络的高层子网中配置的通用协议主要有两种:一种是MAP规约(MAP3.0),另一种是Ethernet协议,这反映PLC网络标准化与通用化的趋势。PLC间的互联、PLC网与其他局域网的互联将通过高层协议进行。
④在PLC网络的低层子网及中间层子网采用协议。其底层由于传递过程数据及控制命令,这种信息很短,对实时性要求较高,常采用周期I/O方式通信;中间层负责传递监控信息,信息长度居于过程数据和管理信息之间,对实时性要求比较高,常采用令牌方式控制通信,也可采用主从式控制通信。
⑤个人计算机加入不同级别的子网,必须根据所连入的子网要求配置通信模板,并按照该级子网配置的通信协议编制用户程序,一般在PLC中不需编制程序。对于协议比较复杂的子网,可购置厂家提供的通信软件,装入个人计算机中,将使用户通信程序的编制变得比较简单、方便。
PLC网络低层子网对实时性要求较高,通常只有物理层、链路层、应用层;而高层子网传送管理信息,与普通网络性质接近,但考虑到异种网互联,因此,高层子网的通信协议大多为7层。
(1)星型结构
图7-5 (a)是星型结构。这种结构有中心节点,网络上其他节点都与中心节点相连接。通信由中心节点管理,任何两个节点之间通信都要经过中心节点中继转发。这种结构的控制方式简单,但可靠性较低,一旦中心节点出现故障,整个系统就会瘫痪。PLC较少采用。
(2)总线结构
图7-5 (b)是总线结构。所有节点连接到一条公共通信总线上。任何节点都可以在总线上传送数据,并且能被总线上任意节点所接收。这种结构简单灵活,容易加扩新节点,甚至可用中继器连接多个总线。节点间通过总线直接通信,速度快、延迟小。某个节点故障不会影响其他节点的工作,可靠性高。但由于所有节点共用一条总线,总线上传送的信息容易发生冲突和碰撞,出现争用总线控制权、降低传输效率等问题。该结构PLC较多采用,如OMRON的Controller link、SYSMAC link、Ethernet等很多网是总线结构。
(3)环形结构
图7-5 (c)是环形结构。在环上数据按事先规定好的一个方向从源节点传送到目的节点,路径选择控制方式简单。但由于从源节点到目的节点要经过环路上各个中间节点,某个节点故障会阻塞信息通路,可靠性差。
1.控制要求
本程序实现的功能是,一台CPU 224作为本地PLC,用另一台CPU 224作为远程PLC,本地PLC接收来自远程PLC的20个字符,接收完成后,信息又发回对方。
要求有一外部脉冲控制接收任务的开始,并且任务完成后用显示灯显示。
2.参数设置
自由口通信模式。
通信协议为:波特率9600,无奇偶校验,每字符8位。
接收和发送用同一缓冲区,首地址为VB100。
不设立时时间。
3.程序
主程序如图9.19所示。实现的功能是初始化通信口及缓冲区,建立中断联系,并开放全局中断。
自由口模式是指通过用户程序在自定义的协议下控制PLC主机通过通信端口与其他设备进行通信。PLC可以利用自由口模式实现和多种智能设备的连接。
在自由口模式下,当主机处于RUN方式时,用户可以用接收中断、发送中断和相关的通信指令来编写程序控制通信口的操作。当主机处于STOP方式时,自由口通信被终止,通信口自动切换到正常的PPI协议操作。
自动化系统和企业管理经营系统结合的示意图
这个金字塔的特点是:分为两层,上层负责经营管理,可再分成3级;下层负责生产控制、过程监控和优化以及现场控制,也能分成3级,各级都规定了相应的功能。这一金字塔结构说明引入PLC网络概念后,企业的自动化系统既能负责生产过程控制监控,又能参与企业的经营管理。
由于金字塔结构各级别、各层次的功能不同,对通信的要求也不相同,所以现代的PLC网络要满足金字塔结构各级别、各层次的要求,其网络结构就必须也相应地分层次。上层是管理层,主要传输生产管理经营的信息,网络的通信数据量大,通信地域范围较广,但对实时性的要求不高;下层是控制层、设备层,主要传输工艺数据及控制命令,每次通信数据量不大,通信距离较近,但对实时性和可靠性的要求却很高。
当代的PLC网络通常采用复合型网络拓扑结构,用多层子网并配置不同的通信协议,来满足各层对通信的不同要求。但PLC网络的层次并不是和金字塔结构的层次严格一一对应的,当金字塔结构中的相邻几层的通信要求相近时,可以合并,用一级PLC子网实现。
PROFIBUS (Process Field Bus)初是德国的一位大学教授提出的技术构想,在1987年由德国联邦科技部联合了13家企业和5家研究机构联合开发,1989年批准为德国工业标准DIN 19245,1996年批准为欧洲标准EN 50170 V.2(PROFIBUS-FMS/-DP),1998年,PROFIBUS-PA批准纳入EN 50170 V.2,1999年PROFIBUS成为国际标准IEC(国际电工委员会)61158的组成部分( Type Ⅲ)。PROFIBUS以其的技术特点、严格的规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规,正在成为重要的现场总线标准。
IEC对现场总线(Field Bus)的定义是:“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。”常用的现场总线主要有:基金会现场总线FF (Foundation Field Bus)、过程现场总线PROFIBUS、控制器区域网络CAN(Controller Area Network)。
IEC 61158是迄今为止制定时间长、意见分歧大的国际标准。制定时间过12年,先后经过9次投票,在1999年底获得通过。2001年,批准成为的行业标准JB/T 10308.3-2001。IEC 61158后容纳了8种互不兼容的协议:
类型1:原IEC61158技术报告,即现场总线基金会(FF)的H1;
类型2:Control Net(美国Rockwell公司支持);
类型3:PROFIBUS(德国SIEMENS公司支持);
类型4:P-Net(丹麦Process Data公司支持);
类型5:FF的HSE(原FF的H2,高速以太网,美国FisherRosemount公司支持);
类型6:Swift Net(美国波音公司支持);
类型7:WorldFIP(法国Alstom公司支持);
类型8:Interbus(德国Phoenix contact公司支持)。
各类型将自己的行规纳入IEC 61158,且遵循2个原则:
(1)不改变IEC 61158技术报告的内容;
(2)8种类型都是平等的,类型2~8都对类型1提供接口,标准并不要求类型2~8之间提供接口。
采用PROFIBUS的系统,不同厂家所生产的设备不需要对接口进行特别的处理和转换就可以通信。PROFIBUS连接的系统由主站和从站组成,主站能够控制总线,当主站获得总线控制权后,可以主动发送信息。从站通常为执行器、驱动器、传感器或变送器。它们可以接收信号并做出响应,但没有控制总线的权力。当主站发出请求时,从站回送给主站特定的信号。PROFIBUS除了支持这种主从模式外,还支持多主站多从站的模式。对于多主站的模式,在主站之间按令牌传递决定对总线的控制权,取得控制权的主站可以向从站发送、获取信息,以实现点对点通信。
在PROFIBUS网络中,大节点数是127,网络可以分段,每段多可以有32个节点。