PLC网络结构与应用

随着计算机、自动化技术的飞速发展，PLC通信已经在工厂自动化（FA）中起到越来越重要的作用。PLC发展到今天，各种品牌的PLC都具有通信功能，并配有各种通信模块，以实现PLC间的通信，构成各种形式的网络。由上位机、PLC、远程I/O相互连接所形成的分布形式控制系统网络、现场总线控制系统网络已被广泛应用，并成为目前PLC网络的主要发展方向。

1.网络拓扑结构

网络拓扑结构是指网络中的通信电路和节点间的几何布置，用以表示网络的整体结构外貌。它反映了网络中各个模块间的结构关系，对整个网络的设计、功能、可靠性和成本都有重要的影响，常见的网络拓扑结构有总线型结构、环形结构和星形结构三种形式，如图8-7所示。

图8-7 网络拓扑结构

（1）总线型结构-利用总线连接所有站点，所有站点对总线有同等的访问权。总线网络结构简单，易于扩充，可靠性高，灵活性好，响应速度快，PLC控制网络以总线型结构居多。

（2）环形结构-各个节点通过环路接口首尾相接形成环形，各个节点均可以请求发送信息。环形网络结构简单，安装费用低，某个节点发生故障时可以自动旁路，保证其他部分的正常工作，系统的可靠性高。

（3）星形结构-以中央节点为中心，网络中任何两个节点不能直接进行通信，数据传输必须经过中央节点的控制。上位机（主机）通过点对点的方式与多个现场处理机（从机）进行通信。该结构建网容易，便于程序集中开发和资源共享，但上位机负荷重，电路利用率低，系统费用高。若上位机发生故障，则整个通信系统将瘫痪，故在PLC网络中很少使用。

2.PLC网络拓扑结构(www.xing528.com)

在现代化的生产现场，为了实现高效的生产、科学的管理，使用PLC组成各种网络是大势所趋，图88所示为三菱PLC网络系统。三菱PLC网络提供了清晰的三层结构，即信息与管理层的以太网（即工厂级）、管理与控制层的局域令牌网（即车间级）、控制设备层的CC Link开放式现场总线以及控制设备之间的RS 485通信、RS 232通信和RS 422通信（即设备级）。

图8-8 三菱PLC网络系统

（1）工厂级-它是网络的最高级，主要采用通用计算机（包括大、中型计算机），主要负责工程和产品设计、制定材料资源计划、处理有关生产数据、企业内部协调管理等方面的工作。工厂级网络作为工厂主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等使工厂办公管理网络与车间级网络相连，将车间数据集成到工厂级。

（2）车间级-包括MELSECNET/10和ELSECNET/H令牌网，都是PLC到PLC的网络；ELSECNET/10令牌网用于A系列的PLC网络，提供10Mbit/s的高速数据传送；ELSECNET/H令牌网用于Q系列的PLC的高速网络系统，提供25Mbit/s的高速数据传送。它是网络的中间级，用来完成车间主生产设备之间的连接，实现车间级设备的管理，还具有数据采集、编程调试、工艺优化选择、参数设定、生产统计、生产调度等生产管理功能。

（3）设备级-采用CC Link开放式现场总线，它是网络的最低级，其主要功能是使用PLC连接现场设备，如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备及设备之间的联锁控制，操纵设备运行，实现控制功能，能提供安全、高速、简便的连接，传输速率最高可达10Mbit/s。

PLC网络系统的三级结构不是孤立的，而是一个互联的整体。通过PLC网络，使工业生产从设计到制造、从控制到管理真正实现管控一体化。