用三菱的FX2N PLC實(shí)現(xiàn)N:N網(wǎng)絡(luò)（令牌總線）
2005/7/13 15:24:00
一 網(wǎng)絡(luò)概述：
目前PLC網(wǎng)絡(luò)采用分級(jí)分布式復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，一般分為三級(jí)（層）
1管理層（以太網(wǎng)）
2控制層（開(kāi)放式，標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線）
3現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)控制方式，即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方式，該方式可以簡(jiǎn)單通俗地?cái)⑹鰹?ldquo;先聽(tīng)后講，邊講邊聽(tīng)”。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(lái)eManufactory技術(shù)基礎(chǔ); 在沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間要求的設(shè)備層也將獲得一定的發(fā)展；但對(duì)一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求實(shí)時(shí)性、確定性通信場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還將處于主導(dǎo)地位；我們必須學(xué)會(huì)面對(duì)一個(gè)多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的現(xiàn)實(shí)世界。以下就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(jí)總線型結(jié)構(gòu)的中間一級(jí)，即控制層，最低一層為遠(yuǎn)程I/O鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)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(zhēng)用總線方式，令牌環(huán)方式，浮動(dòng)主站（N:M）方式，目前已存在若干種現(xiàn)場(chǎng)總線，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)針對(duì)工業(yè)過(guò)程的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)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(shí)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(wèn)控制（MAC）子層，MAC協(xié)議可分為如下三個(gè)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(guò)程和事物管理自動(dòng)化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個(gè)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(shuō)的下位機(jī)；另一個(gè)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(dòng)，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(hào)和干擾信號(hào)，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(dòng)，差分接收電路，取消了信號(hào)地地接法，平衡驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)輸入同意信號(hào)時(shí)其輸出是反相的，如有共模信號(hào)干擾時(shí)，接收器只接收差分信號(hào)電壓，從而大大提高了抗共模干擾的能力，并能在較長(zhǎng)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(shí)，某一時(shí)刻只有一個(gè)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(gè)，使用專用協(xié)議時(shí)，最多16個(gè)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(duì)導(dǎo)線 ,單對(duì)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(duì)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(shí)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(gè)FX2N-485-BD,兩個(gè)FX1N-485-BD。一個(gè)FX1N-32MR,一個(gè)FX1N－485-BD
2軟件設(shè)計(jì)， 由于使用了三個(gè)FX2N可編程控制器，在軟件設(shè)計(jì)中，要分別對(duì)每個(gè)可編程控制器進(jìn)行編程，選一個(gè)PLC為主站， 將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)寫(xiě)在這個(gè)主站中.
其他程序見(jiàn)附表， 分別為每個(gè)可編程控制器寫(xiě)好程序。其通訊通過(guò)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(hào)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(gè)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)485BD的通訊功能，鏈接了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，這種通訊是通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以通過(guò)改變一個(gè)站點(diǎn)的數(shù)值，來(lái)改變整個(gè)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(gè)，為半雙工通訊，可以根據(jù)需要來(lái)決定站點(diǎn)數(shù)的多少，當(dāng)增加站點(diǎn)數(shù)的時(shí)候， 可以通過(guò)修改N=3的程序，寫(xiě)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(shí)性要求高的場(chǎng)合， 且處理速度快。能節(jié)省配線， 。但存在的問(wèn)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(shí)，最大延伸距離是500M，（使用時(shí)：最大50M）。
參考資料
《FX 通訊用戶手冊(cè)》
《FX編程手冊(cè)》
《現(xiàn)代電氣控制》
目前PLC網(wǎng)絡(luò)采用分級(jí)分布式復(fù)合結(jié)構(gòu)時(shí)，一般分為三級(jí)（層）
1管理層（以太網(wǎng)）
2控制層（開(kāi)放式，標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線）
3現(xiàn)場(chǎng)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(wèn)控制方式，即載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)方式，該方式可以簡(jiǎn)單通俗地?cái)⑹鰹?ldquo;先聽(tīng)后講，邊講邊聽(tīng)”。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(lái)eManufactory技術(shù)基礎(chǔ); 在沒(méi)有嚴(yán)格時(shí)間要求的設(shè)備層也將獲得一定的發(fā)展；但對(duì)一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求實(shí)時(shí)性、確定性通信場(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還將處于主導(dǎo)地位；我們必須學(xué)會(huì)面對(duì)一個(gè)多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的現(xiàn)實(shí)世界。以下就對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(jí)總線型結(jié)構(gòu)的中間一級(jí)，即控制層，最低一層為遠(yuǎn)程I/O鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)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(zhēng)用總線方式，令牌環(huán)方式，浮動(dòng)主站（N:M）方式，目前已存在若干種現(xiàn)場(chǎng)總線，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)針對(duì)工業(yè)過(guò)程的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)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(shí)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(wèn)控制（MAC）子層，MAC協(xié)議可分為如下三個(gè)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(guò)程和事物管理自動(dòng)化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個(gè)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(shuō)的下位機(jī)；另一個(gè)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(dòng)，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(hào)和干擾信號(hào)，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(dòng)，差分接收電路，取消了信號(hào)地地接法，平衡驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，當(dāng)輸入同意信號(hào)時(shí)其輸出是反相的，如有共模信號(hào)干擾時(shí)，接收器只接收差分信號(hào)電壓，從而大大提高了抗共模干擾的能力，并能在較長(zhǎng)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(shí)，某一時(shí)刻只有一個(gè)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(gè)，使用專用協(xié)議時(shí)，最多16個(gè)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(duì)導(dǎo)線 ,單對(duì)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(duì)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(shí)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(gè)FX2N-485-BD,兩個(gè)FX1N-485-BD。一個(gè)FX1N-32MR,一個(gè)FX1N－485-BD
2軟件設(shè)計(jì)， 由于使用了三個(gè)FX2N可編程控制器，在軟件設(shè)計(jì)中，要分別對(duì)每個(gè)可編程控制器進(jìn)行編程，選一個(gè)PLC為主站， 將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)寫(xiě)在這個(gè)主站中.
其他程序見(jiàn)附表， 分別為每個(gè)可編程控制器寫(xiě)好程序。其通訊通過(guò)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(hào)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(gè)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)485BD的通訊功能，鏈接了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，這種通訊是通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以通過(guò)改變一個(gè)站點(diǎn)的數(shù)值，來(lái)改變整個(gè)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(gè)，為半雙工通訊，可以根據(jù)需要來(lái)決定站點(diǎn)數(shù)的多少，當(dāng)增加站點(diǎn)數(shù)的時(shí)候， 可以通過(guò)修改N=3的程序，寫(xiě)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(shí)性要求高的場(chǎng)合， 且處理速度快。能節(jié)省配線， 。但存在的問(wèn)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(shí)，最大延伸距離是500M，（使用時(shí)：最大50M）。
參考資料
《FX 通訊用戶手冊(cè)》
《FX編程手冊(cè)》
《現(xiàn)代電氣控制》
投訴建議
提交
查看更多評(píng)論
其他資訊
西門(mén)子S7-200雙機(jī)通信在市政頂管挖掘機(jī)項(xiàng)目中的應(yīng)用
用RS485網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)三菱PLC與三菱變頻器多機(jī)控制