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PLC网络配置指南:自动通信与远程控制

时间:2023-10-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:图中1为主PLC上的远程主控单元或接口,为通信主站。远程I/O终端与主PLC虽有通信,但它不是独立站点。所差的只是I/O的响应时间略有通信所需的若干毫秒的延迟。三菱称之为循环通信,多用于控制网。西门子的MPI网把它称为“全局数据包通信”。这个“令牌”实质是二进制代码,轮流在通信的各站点间传送。

PLC网络配置指南:自动通信与远程控制

这种机制是经过网络组态,不必运行通信程序,或只运行串口设定程序,各站点即可通信。多用运于PLC站点之间通信,非常可靠,也非常方便,具体有3种形式。

1.地址映射通信

用于PLC主从网络中站点之间通信。

图1-55所示为一个主从网络的实例。图中1为主PLC上的远程主控单元接口,为通信主站。而2、6为从PLC。3、7分别为从PLC 2、6上的PLC I/O链接或从站单元,为通信从站。图中的4、5为主PLC的远程I/O终端,无自身CPU,分别作为主PLC的I/O点受主PLC管理。

远程I/O终端与主PLC虽有通信,但它不是独立站点。作为主PLC的I/O点,在逻辑上与主PLC当地的I/O点没有区别。所差的只是I/O的响应时间略有通信所需的若干毫秒的延迟。

从站PLC有自身的CPU,还有自身的I/O,对其自身I/O的控制完全由自身管理。要与主站PLC交换信息,必须通过交换数据实现。这里的关键是使用了PLC I/O链接或从站单元。它既是从PLC的扩展模块,在从PLC中有其I/O地址;又是主PLC的远程I/O终端,在主PLC中也有其映射的I/O地址,如图1-56所示。

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图1-55 主从网络

1—主PLC上的远程主控单元 2、6—从PLC 3、7—PLC I/O链接单元 4、5—主PLC远程I/O终端 8—网络终端器

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图1-56 地址映射通信机理示意

以图示为例,从站1的读(输入)区(字)10,在主站上的映射地址为1000。从站2的读(输入)区(字)10(不一定非是10),在主站上的映射地址为1002,且都是主站的写(输出)区(字)。从站1的写(输出)区(字)11,在主站上的映射地址为1001。从站2的写(输出)区(字)11(不一定非是11),在主站上的映射地址为1003,且都是主站的读(输入)区(字)。可知,每个从站在主站中都有专用于通信的数据读写映射地址。

这样,当主站轮流与各个从站及远程I/O终端通信时,将把主站映射区的数据依次发送给对应的从站输入区,各从站输出区的数据也依次返回给主站对应的映射区。而从站之间、主站远程I/O终端之间、从站与主站远程I/O终端不能通信,不能交换数据。

在这样系统中,如果从站1的PLC要向主站PLC发送数据,其具体过程可分为5步:

1)把要向主PLC传送的数据,写入通信用输出区(如从站1为的内存字11);

2)通过从PLC输出刷新,把数据传到PLC I/O链接单元或从站单元的存储区(如从站1,为字11的地址);

3)通过网络通信,把PLC I/O链接单元或从站单元存储区的数据,送主站主控单元的存储区(字1001的映射区);

4)通过主PLC输入刷新,主站主控单元存储区的数据,被读入主PLC的地址映射区(主PLC的字1001);

5)主PLC从地址映射区(主PLC的字1001)读取这个数据。

主PLC向从PLC发送数据的过程与此过程相反。先是主PLC向映射区写数据;再经主PLC输出刷新,传入主站主控单元的存储区;再通过网络通信,传入从PLC I/O链接或从站单元存储区;再经从PLC输入刷新,传到从PLC的输入存储区;最后由从PLC读取这个数据。

这里说的很复杂。但这里的输出、输入刷新都是PLC操作系统自动实现的。这里的PLC I/O链接单元与主PLC主控单元间的数据传送,是由远程网络通信系统自动完成的。而且其通信过程如同PLC的扫描过程一样,总是周而复始地重复着。

这种通信,用户所要做的只是编写有关的数据读写程序。只是它所交换的数据量不大。多只有一对输入、输出通道,故只能用于较底层的网络上。

图中的4、5是主PLC的远程I/O终端,不是从PLC,是直接受主PLC控制。所以,这种网络也是PLC远程I/O系统的延伸。OMRON称之为远程I/O链接,是主、从PLC网络。被链接的从PLC,有自身的CPU,可独立运行程序,可进行实际控制。只是为了与主PLC交换数据,才与主PLC连网。

此外,OMRON的DeviceNet(即COMMBO/D)及COMMBO/S网,三菱的CC-Link网,西门子的Profibus网也有这样类似地址映射机制,也可用此方法通信。

采用地址映射通信,输出对输入的响应是有延时的。从以上对它的通信过程叙述就可看出,具体的不再赘述。

提示:用数据区地址映射通信只能在主站与从站之间进行。而从站之间通信则要通过主站转达。

提示:主站PLC及各从站PLC“写区”、“读区”的大小取决于使用什么样的网络平台及作什么样的设置(组态)。(www.xing528.com)

提示:PLC远程I/O系统系统,从站没有CPU,不能自行控制。控制的成本虽低,而一旦通信出现故障,从站的控制将无法实现。

2.地址链接通信

又称数据链接(Data Link)通信,也是用数据单元通信,只是这参与通信的数据单元在通信各方用相同的地址。三菱称之为循环通信(Cyclic Communication),多用于控制网。西门子的MPI网把它称为“全局数据包通信”。发送数据的站点用广播方式发送数据,同时被其他所有站点接收。而那个站点成为发送站点,由“令牌”管理。谁拥有“令牌”,谁就成为发送站点。这个“令牌”实质是二进制代码,轮流在通信的各站点间传送。无论是管理网络的主站,还是被管理的从站,都同样有机会拥有这个“令牌”。其通信机理如图1-57所示。

该图为4个PLC进行数据链接通信的示意。字地址1000~1063之间的64个字被设置作为这个链接的数据区。而每个PLC都把它的这个区分为写与读

两个部分。且这个划分对每个参与链接的PLC都是互补的。如PLC1,其“写区”为1000~

1015字,“读区”为1016~1063字,则PLC2的“写区”为1016~1031字,“读区”为

1000~1015字及1032~1063字,等等。

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图1-57 链接通信机理示意

这4个PLC的数据链接通信分5步实现:

1)运行程序,把要向外传送的数据写入自身的写数据区;

2)输出刷新,把“写区”数据传到PLC链接单元或接口的对应(写)缓冲区;

3)参与PLC链接的PLC链接单元或接口间相互传送数据,把各链接单元或接口对应(写)缓冲区的数据传给其他PLC的PLC链接单元或接口的对应(读)缓冲区;

4)输入刷新,把PLC链接单元或接口缓冲(读)区的数据读入到读数据区;

5)运行程序,把要使用的数据从自身的读数据区读走。

这里的输出、输入刷新是在程序扫描开始前或结束后由系统自动实现。必要时,也可在程序中加入I/O刷新指令实现,以加快程序对链接数据的响应速度。

这里的各PLC链接单元或接口间的数据传送,则由PLC链接系统的网络通信自动完成的。其通信过程如同PLC的扫描过程一样,总是周而复始地重复着,力求使各PLC链接单元的存储区的数据保持一致。

说得通俗一点,这里设置的链接数据区相当于邮局的信箱。数据发送与接收如同发信与收信。要外送的数据先投(写)入信箱,靠信箱的传送机制,把数据传送给对方。要用的数据则从来自别的PLC数据的信箱中取出。其间的数据传送如同邮局为你服务一样,会自动实现的。若要快速传送,可另作I/O刷新,这如同寄快信一样。

总之,这个通信数据交换,经历了两种过程:

一是PLC的内存区中“链接区”与PLC链接单元或接口的缓冲区之间数据交换。这是由I/O刷新实现的。其周期取决于各PLC的程序扫描周期或程序中使用I/O刷新指令的情况。

二是各PLC链接单元或接口间的数据交换。它由主站PLC管理“令牌”,进而使各PLC轮流把链接单元或接口缓冲区中“写区”的数据,传送给其他PLC的“读区”。

这两个过程各按照各的周期重复进行着。也正是有了这两个过程,PLC间的数据交换才成为可能,而且非常可靠。

链接通信交换的数据量比较大,可以为几个、几十字,是很常用、很方便的PLC间的对等通信的方法。具体大小取决于链接数据区的大小及参与链接的PLC数量。

提示:参与链接的不一定都是PLC,只要配置有相应的通信硬件,如计算机上安装有OMRON ControlLink网络通信板及相关驱动程序,也可与连网的PLC链接通信。

3.生产者、消费者通信

生产者/消费者间通信用于AB PLC网络。也是在网络组态时,先对生产者/消费者的标签作设定。这标签即变量,可与硬件地址相关,也可无关。标签可设为生产者,也可设为消费者。然后把设定下载给相关PLC。当这些PLC都处运行状态时,生产者标签即可根据设定的时间间隔或现值变化的情况,向同名的所有消费者标签传递它的现值,之间的通信即可自动实现。设定为生产者的PLC的相关标签提供数据。设定为消费者的PLC的相关标签消费,即读取数据。可知,它的基本机理于数据链接类似。只是它的设定更加灵活。其好处还在当建立多站点连接时,一个报文同时可被多个接收站点同时接收,既可保证数据使用的同步,又不必向不同站点多次发送相同的报文,大大节省网络的带宽。

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