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PLC直接上网及智能设备接入问题

2015/1/25            
关键字:现场总线  PLC  控制器  智能设备  
随着计算机硬件、软件的快速发展,特别是网络技术的快速发展,著名工控厂家及系统集成商都大力开发以太网产品,关注PLC的直接上网问题。现在国际上知名的PLC厂家产品均能够实现直接上网,如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器等。

  随着计算机硬件、软件的快速发展,特别是网络技术的快速发展,著名工控厂家及系统集成商都大力开发以太网产品,关注PLC的直接上网问题。现在国际上知名的PLC厂家产品均能够实现直接上网,如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器等。

  采用直接上网的结构,必须妥善解决PLC直接上网后智能设备的接入问题。采用直接上网的结构,坚持分层分布(单元)式的结构原则,就是要达到与LCU有关的各种数据采集和控制都必须由LCU来实现的目标。现在,LCU一般都需要与一定数量的智能设备进行通讯。在有工控机结构的LCU结构中,通讯实现是比较容易的,通讯的方式也比较灵活。但在采用PLC直接上网的结构后,就必须考虑各种PLC产品特性对接入LCU智能设备的影响。PLC与工控机相比,通讯接口少,方式比较少。LCU智能设备接入问题,解决的总的方法有两种,一种是直接或经转换接入PLC,一种是直接接入以太网。由于各种PLC产品分别产于不同的公司,它们的特性也各不相同,因此实现智能设备接入PLC的方法有多种多样。在比较国外主要PLC产品特性基础上,在满足分层分布(单元)式的结构原则前提条件下,对智能设备接入LCU的方法进行分析对比,从它们的特性中,力图找出共性的方法,侧重于通讯速率、实现方式、是否需要编程、接入智能设备的数量、是否易于维护等方面。

  1、直接接入PLC

  每种PLC CPU上的串口或一般通讯模块的串口所支持的普遍方式是从(Slave)方式,即使它支持主(Master)方 式,相应通讯协议也是专有协议,不是开放的协议。对于一些PLC如GE90系列PLC,它有一种模块,该模块通讯方式为主方式,可以使用不同通讯协议编程,与智能设备通讯,这是解决方法之一。这种方法智能设备与PLC的数据交换的速率是串口的速率,智能设备采集的数据可以在PLC控制流程中使用。设备通讯协议一致且数量不多时,比较适合这种方式。因为智能设备多,总的通讯速度就会较慢,通讯协议不一致,就会占用该模块较多内存。

  2、通过现场总线直接接入PLC

  对于部分PLC,一些智能设备可以通过现场总线直接接入PLC。这种方式较好,因为现场总线的方式,其可靠性、速率与直接插入PLC机箱的模块是相同的,而且接入的地点比较灵活,距离可以比较远。这种方式不需要编程,可以接入较多设备,非常方便,是一种很好的方法。

  3、间接接入PLC

  直接接入PLC的方法不具有普遍性,不是每一种PLC都可以实现的。下面两种方法可以在更大范围使用。尤其是经串口接入PLC的方法,是一种普遍的方法。

  1.经串口转换接入PLC

  PLC一般具有丰富的通讯模块可供选择,多数PLC的CPU模块具有一到两个串口。由于这些串口多支持从(Slave)方式通用协议,智能设备也多为从方式,两者通讯不能实现。有些串口虽支持主(Master)的通讯方式,但通讯协议多为不公开的专有协议,智能串口设备很少能支持这些协议。因此,解决方法之一是采用一种装置,它一侧接入PLC串口,另一侧接入智能设备。该装置起协议转换作用,而且它对两侧都可以是主方式。这种方式可以接入较多串口设备。这是一种很有前途的、比较经济的方式,可以适用每一种PLC产品。

  2.经转换接入现场总线进入PLC

  为了解决PLC串口从方式不能直接接入PLC的问题,有些PLC厂家如施耐德,它开发一种网桥装置,一边接串口设备,一边接PLC的现场总线MB+。它有两种,一种支持同一种开放的协议如MODBUS,不需编程,另一种支持各个串口协议可以不同,但需要编程。

  4、串口设备经转换(不经PLC)上网

  前面几种方法都直接或间接通过PLC接入智能设备。现在,通过一种串口以太网转换器装置,它的一侧接入串口设备,另一侧接入局域以太网。串口设备侧不需任何改变,上位系统直接采集串口设备的信号。这样一个LCU需要有几个IP地址。这种方式可以接入大量的智能设备。

  5、智能设备直接接入以太网

  随着时间的推移,越来越多的设备将可以直接上网,因此可以采取智能设备直接上网的方式,速率可以达到10Mbps或100Mbps,将会很有应用前景。但一个LCU需要有几个IP地址。

  (1)PLC直接上网的LCU结构优于经过工控机上网LCU结构;因为LCU整体可靠性得到提高;

  (2)智能设备以直接接入PLC现地总线方式从比较好,因为应用简单、速率快等,在可以选择直接接入现场总线的设备时,尽量采用这种方式。

  (3)智能设备经串口转换接入PLC方式,是一种较优的方法,它虽然与PLC产品有关,但可以在每种PLC产品上使用,接入智能设备数量也较多,经济性能也较好。

  (4)智能设备经串口转换上网方式和智能设备直接上网方式是很有应用前景的两种方式。因为这两种方法都与具体的PLC产品无关,是一种具有普遍意义的方法,值得引起注意。 

责任编辑:陈浩
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