FX2N PLC N:N網(wǎng)絡(luò)
一 網(wǎng)絡(luò)概述:
目前PLC網(wǎng)絡(luò)采用分級分布式復(fù)合結(jié)構(gòu)時,一般分為三級(層)
1管理層(以太網(wǎng))
2控制層(開放式,標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線)
3現(xiàn)場層(部件層)也就是指裝置層和傳感器層
以太網(wǎng)采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Asscess with Collision Detection)介質(zhì)訪問控制方式,即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方式,該方式可以簡單通俗地?cái)⑹鰹椤跋嚷牶笾v,邊講邊聽”。以太網(wǎng)在工廠管理層、車間監(jiān)控層將成為主流技術(shù),與互連網(wǎng)技術(shù)結(jié)合是未來eManufactory技術(shù)基礎(chǔ); 在沒有嚴(yán)格時間要求的設(shè)備層也將獲得一定的發(fā)展;但對一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求實(shí)時性、確定性通信場合,現(xiàn)場總線技術(shù)還將處于主導(dǎo)地位;我們必須學(xué)會面對一個多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的現(xiàn)實(shí)世界。以下就對現(xiàn)場總線中的一種 ――令牌總線進(jìn)行研究。
二 關(guān)鍵字:以太網(wǎng), 令牌總線(N:N網(wǎng)絡(luò)),RS485
N:N網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于三級總線型結(jié)構(gòu)的中間一級,即控制層,最低一層為遠(yuǎn)程I/O鏈路,負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)備通信,收集現(xiàn)場數(shù)據(jù),驅(qū)動執(zhí)行器,在遠(yuǎn)程I/O鏈路中配置周期I/O通信機(jī)制,這一層也可配置AS-I(傳感器-執(zhí)行器接口)鏈路,除了N:N網(wǎng)絡(luò)外,比較通用的有主從總線(1:N)方式,爭用總線方式,令牌環(huán)方式,浮動主站(N:M)方式,目前已存在若干種現(xiàn)場總線,現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu),省略了網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,回話層及表示層這四層,包括應(yīng)用層(APPLICATION),數(shù)據(jù)鏈路層(DATALINK),物理層(PHYSICAL),這主要時針對工業(yè)過程的特點(diǎn),使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)流動中盡量減少中間環(huán)節(jié),加快數(shù)據(jù)的傳輸速度,提高網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)處理的實(shí)時性,他們之間區(qū)別最大之處在于數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,尤其是這層中的介質(zhì)訪問控制(MAC)子層,MAC協(xié)議可分為如下三個類型。(1)集中式輪詢協(xié)議。1:N(2)令牌總線協(xié)議N:N(3)總線仲裁協(xié)議。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事物管理自動化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一,它包含兩個層次的含義:一是分步式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),也就是通常所說的下位機(jī);另一個是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng),即上位機(jī)HMI(Human Machine Interface)系統(tǒng)。
三 RS232C和RS422/485串行通信接口介紹
RS232C和RS422/485串行通信接口,RS232C地電氣接口電路是單端驅(qū)動,單端接收地電路,有公共地線,這種接口電路不能區(qū)分有用信號和干擾信號,抗干擾能力差,故其傳輸速率和傳輸距離收到很大限制。 RS422/485采用平衡驅(qū)動,差分接收電路,取消了信號地地接法,平衡驅(qū)動器相當(dāng)于兩個單端驅(qū)動器,當(dāng)輸入同意信號時其輸出是反相的,如有共模信號干擾時,接收器只接收差分信號電壓,從而大大提高了抗共模干擾的能力,并能在較長距離內(nèi)明顯提高傳輸速率。其傳輸距離可達(dá)1200M(10KB/S)傳輸速率可達(dá)10MB/S,分別是RS232C的100倍和500倍。
RS485是RS422的變形,二者的區(qū)別是RS422為全雙工型,RS485為半雙工型,在使用RS485互聯(lián)時,某一時刻只有一個站點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù),其他站點(diǎn)只能接收,因此,其發(fā)送電路必須由使能端加以控制,
用FX2N所組成地N:N網(wǎng)絡(luò)地總站點(diǎn)數(shù)最大為8個,使用專用協(xié)議時,最多16個站,包括A系列的可編程控制器,半雙工通訊,38400bps,
N:N網(wǎng)絡(luò) RS485連線的選擇是 一對導(dǎo)線 ,單對子布線的情況下,在端子RDA和RDB之間連接端子電阻(110歐,1/2瓦棕棕棕),雙對子布線的情況下,在端子SDA和SDB之間連接端子電阻,(220歐姆,1/4瓦),而在RDA和RDB之間也是這樣。(橙橙棕),
優(yōu)點(diǎn): 1節(jié)省配線,2提高處理速度,3實(shí)時性好。
四N:N網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
1硬件設(shè)計(jì), PLC可選用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通訊選用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BD,F(xiàn)X0N-485-BD,在本設(shè)計(jì)中,選用兩個FX2N-485-BD,兩個FX1N-485-BD。一個FX1N-32MR,一個FX1N-485-BD
2軟件設(shè)計(jì), 由于使用了三個FX2N可編程控制器,在軟件設(shè)計(jì)中,要分別對每個可編程控制器進(jìn)行編程,選一個PLC為主站, 將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)寫在這個主站中.
其他程序見附表, 分別為每個可編程控制器寫好程序。其通訊通過以下操作實(shí)現(xiàn):
1) 主站點(diǎn)的輸入點(diǎn)X000到X003(M1000到M1003)輸出到站點(diǎn)號1和2的輸出點(diǎn)Y010到Y(jié)013。
2) 站點(diǎn)1的輸入點(diǎn)X000到X003(M1064到M1067)輸出到主站點(diǎn)和站點(diǎn)2的輸出點(diǎn)Y014到Y(jié)017。
3) 站點(diǎn)2的輸入點(diǎn)X000到X003(M1128到M1131)輸出到主站點(diǎn)和站點(diǎn)1的輸出點(diǎn)Y020到Y(jié)023.
4) 主站點(diǎn)中的數(shù)據(jù)寄存器D1指定為站點(diǎn)1中計(jì)數(shù)器C1的設(shè)定值。
計(jì)數(shù)器C1的接觸(M1070)狀態(tài)反映在主站點(diǎn)的輸出點(diǎn)Y005上。
5) 主站點(diǎn)中的數(shù)據(jù)寄存器D2指定為站點(diǎn)2中計(jì)數(shù)器C2的設(shè)定值。
計(jì)數(shù)器C2的接觸(M1140)狀態(tài)反映在主站點(diǎn)的輸出點(diǎn)Y006上。
6) 站點(diǎn)1中數(shù)據(jù)寄存器D10的值和站點(diǎn)2中數(shù)據(jù)寄存器D20的值被加入主站點(diǎn),并被存入數(shù)據(jù)寄存器D3中。
7) 主站點(diǎn)中數(shù)據(jù)寄存器D0的值和站點(diǎn)2中數(shù)據(jù)寄存器D20的值被加入站點(diǎn)1,并被存入數(shù)據(jù)寄存器D11中。
8) 主站點(diǎn)中數(shù)據(jù)寄存器D0的值和站點(diǎn)1中數(shù)據(jù)寄存器D10的值被加入站點(diǎn)2,并被存入數(shù)據(jù)寄存器D21中。
五 結(jié)果分析
在本試驗(yàn)中,N=3, 在這個網(wǎng)絡(luò)中,通過485BD的通訊功能,鏈接了這個網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù),這種通訊是通過在刷新范圍內(nèi)的字軟元件和位軟件的數(shù)值和狀態(tài)交換來實(shí)現(xiàn)的,可以通過改變一個站點(diǎn)的數(shù)值,來改變整個網(wǎng)絡(luò)的控制狀態(tài)。
此網(wǎng)絡(luò)的最大總站點(diǎn)數(shù)最大為8個,為半雙工通訊,可以根據(jù)需要來決定站點(diǎn)數(shù)的多少,當(dāng)增加站點(diǎn)數(shù)的時候, 可以通過修改N=3的程序,寫入增加站點(diǎn)的程序,并在原有的站點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的改變即可實(shí)現(xiàn)。
此網(wǎng)絡(luò)適用于多點(diǎn)分散控制, 實(shí)時性要求高的場合, 且處理速度快。能節(jié)省配線, 。但存在的問題是有通訊距離的限制,在此系統(tǒng)中不使用FX2N-485-BD或FX1N-485-BD時,最大延伸距離是500M,(使用時:最大50M)。