基于Q系列PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信實現(xiàn)

馬健 王福明 范兆周

摘 ?要：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC的通信在工業(yè)現(xiàn)場控制中扮演著重要的角色，文章重點介紹了三菱Q系列PLC的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和各層網(wǎng)絡(luò)的通信實現(xiàn)，通過各層網(wǎng)絡(luò)間通信完成數(shù)據(jù)的交互從而實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制。

關(guān)鍵詞：PLC;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);通信

1 Q系列PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

三菱Q系列PLC有著清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)不同的系統(tǒng)要求提供對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

信息層：以太網(wǎng)是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層，它的主要功能是在可編程邏輯控制器及PC之間傳輸設(shè)備運行狀況、產(chǎn)品信息等相關(guān)數(shù)據(jù)（如設(shè)備運行狀態(tài)、能源可視化數(shù)據(jù)），信息層一般使用以太網(wǎng)，它不僅能夠連接PC，而且還能連接各種自動化設(shè)備，三菱Q系列PLC的以太網(wǎng)模塊具有電子郵件收發(fā)功能，用戶隨時隨地可以通過電子郵件了解生產(chǎn)狀況。同時，利用因特網(wǎng)的FTP服務(wù)器功能可以實現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。

控制層：MELSECNET/H它是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的中間層，MELSECNET/H的作用是在可編程邏輯控制器等控制設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳遞的控制網(wǎng)絡(luò)，其中MELSECNET/H有以下特點：首先是有良好的實時性、其次它的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定較為簡單、最后是有冗余回路。由于具有這些特點使得它獲得了較高的市場評價。MELSECNE/H繼承了MELSECNET/10網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)的實時性，提升了數(shù)據(jù)容量，從而進一步滿足系統(tǒng)要求。現(xiàn)在只有三菱Q系列PLC才可使用MELSECNET/H網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)備層：基于CC-Link控制的設(shè)備層具功能是把可編程邏輯控制器與系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備相連接，CC-Link控制的網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的最底層網(wǎng)絡(luò)。使用該總線結(jié)構(gòu)，減少了配線的工作量，提供了系統(tǒng)可維護性，并且，CC-Link收集的不只I/O有無的數(shù)據(jù)，它還可以連接變頻器、風機等相關(guān)設(shè)備，從而完成數(shù)據(jù)的交互實現(xiàn)系統(tǒng)的控制。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，而且使用更加方便。

2 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信實現(xiàn)

2.1 CC-Link網(wǎng)的通信實現(xiàn)

CC-Link的通信方式主要為以下兩種：循環(huán)通信和瞬時傳送。循環(huán)通信表明網(wǎng)絡(luò)中一直有數(shù)據(jù)在交換。交換的數(shù)據(jù)類型為：遠程輸入RX，遠程輸出RY和遠程寄存器RWr、RWw這四種數(shù)據(jù)類型。一個從站可傳遞的數(shù)據(jù)容量依賴于所占據(jù)的虛擬站數(shù)。占據(jù)一個從站意味著適合32位RX或RY，并以每四個字進行重定向。如果一個裝置占據(jù)兩個虛擬站，那么它的數(shù)據(jù)容量就擴大了一倍。除了循環(huán)通信，CC-Link還提供主站、本地站及智能裝置站之間傳遞信息的瞬時傳送功能。

在 CC-Link網(wǎng)絡(luò)中主站是通過CC-Link模塊采用鏈路掃描方式與各從站進行數(shù)據(jù)鏈接，遠程站與主站之間的鏈接通過緩沖存儲器自動映射完成，而各站與本站PLC內(nèi)的緩沖存儲器是通過程序的編寫來實現(xiàn)。CC-Link的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置圖2所示。

2.2 MELSECNET/H網(wǎng)的通信實現(xiàn)

MELSECNET/H網(wǎng)絡(luò)通過光纖環(huán)路網(wǎng)絡(luò)模塊進行網(wǎng)絡(luò)通訊，通過設(shè)置CPU模塊與網(wǎng)絡(luò)模塊的連接方式，以達到網(wǎng)絡(luò)連接和通訊的目的。網(wǎng)絡(luò)的整體設(shè)置如下所示。

（1）站號設(shè)置：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需要定好站號，通過Station設(shè)置開關(guān)進行設(shè)置。（2）模式設(shè)置：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接情況設(shè)定網(wǎng)絡(luò)連接速度和工作模式。（3）網(wǎng)絡(luò)連接：在整個光纖環(huán)路中，通過使用光纖線纜將模塊接入MELSECNET/H網(wǎng)絡(luò)。模塊的IN端口應(yīng)與上游設(shè)備的OUT端口相連，模塊的OUT端口應(yīng)與下游設(shè)備的OUT端口連接。（4）連接應(yīng)當將同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的模塊模式設(shè)為一致。利用GX一WORKS設(shè)置網(wǎng)絡(luò)模塊和CPU模塊的連接以及網(wǎng)絡(luò)模塊的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

通過通信模塊的MODE旋鈕，可以選擇數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)為25MbP/S，s設(shè)置冗余系統(tǒng)1#為工作站，其余順次排列。由于網(wǎng)絡(luò)層共有兩個環(huán)網(wǎng)，所以還需要設(shè)置其中的網(wǎng)絡(luò)號。網(wǎng)絡(luò)刷新參數(shù)設(shè)置如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)刷新參數(shù)設(shè)置

2.3 以太網(wǎng)的頂層通信系統(tǒng)實現(xiàn)

整個系統(tǒng)的通信可以通過HUB來實現(xiàn)，以太網(wǎng)的主要設(shè)置步驟如下：（1）I/O配置：I/O配置可以通過三菱公司的GX-WORKS軟件針對安裝在基板上的模塊類型和對I/O信號的范圍進行設(shè)置。這樣的設(shè)置方法較為簡單。（2）MNET-10H以太網(wǎng)卡號的設(shè)置：設(shè)置的主要內(nèi)容有其他站訪問期間的有效模塊、網(wǎng)絡(luò)類型、起始I/O地址、模式等相關(guān)設(shè)置。（3）操作設(shè)置：主要內(nèi)容有：通訊數(shù)據(jù)格式、時序初始化、IP地址、發(fā)送禎等相關(guān)設(shè)置。

3 結(jié)束語

針對現(xiàn)場控制的網(wǎng)絡(luò)化時代的需求。設(shè)計了基于Q系列PLC的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括：設(shè)備層、控制層、監(jiān)控層，通過三層網(wǎng)絡(luò)間的通信實現(xiàn)系統(tǒng)的整體控制。未來的工作將針對發(fā)展迅猛的手機APP應(yīng)用，實現(xiàn)通過手機完成系統(tǒng)的操作以及遠程監(jiān)控等。

參考文獻

[1]熊新民.自動控制原理與系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[2]滿永奎.三菱Q系列PLC原理與應(yīng)用設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]王俊明，蘇記華，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link總線的工業(yè)機器人控制的實現(xiàn)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2013，32（7）.

[4]王海濤，呂曉亮，黃亞勤，等.MELSECNET/H遠程I/O網(wǎng)絡(luò)在環(huán)縫焊接設(shè)備中的應(yīng)用[J].電焊機，2011，41（4）.

作者簡介：馬?。?991-），男，在讀碩士研究生，研究方向：信號與信息處理。