PLC特點與PLC網絡

可編程控制器（PLC）是一種數字控制專用電子計算機，它使用了可修改的程序存儲器儲存指令，執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能，并通過模擬和數字輸入、輸出等功能組件，控制各種機械或工作程序。長期以來，PLC一直在各個行業的自動化控制領域得到廣泛的使用，為各種各樣的自動化設備提供了非常可靠的控制應用。

PLC系統的工作任務相對簡單，且需要傳輸的數據量一般不會太大，所以常見的PLC系統為一層網絡結構。PLC一般應用在小型自控場所，比如設備的控制或少量模擬量的控制及聯鎖。小范圍的集中式控制環境是PLC發揮功能的最佳舞臺。

目前，只有少量型號的PLC集成有Ethernet或現場總線CAN-bus通訊接口，價格也較貴；一般常見PLC型號沒有隨本機集成通訊功能，不便于組建多臺PLC構成的中型控制網絡。但是，隨著應用技術的發展，經常會出現一些應用場合，在面積較大的范圍內，需要n臺PLC協同完成一個系統的綜合控制。此時，原有集中控制的單一PLC控制方案就顯得力所不及，PLC網絡的需求也應運而生。

本文提出了一種基于現場總線CAN-bus的PLC網絡方案，能夠對多臺聯網的PLC實現遠程配置、數據通信，并能夠在投入較低硬件成本的基礎上，實現良好的系統運行性能。這個方案也充分發揮了現場總線CAN-bus的通信特點：實時、可靠、高速、遠距離、易維護等。此方案是現場總線技術與集中控制技術的有機結合，聯網后的PLC網絡可以構成一個性能優秀的DCS系統；用戶在同一個主控制器上可以遠程監控、改變任何一臺聯網PLC的程序或狀態。

PLC網絡的兩種方式原文位置

通用PLC一般都會提供1~2個RS-232或RS-485通訊端口，用于與其他控制設備或主控制器PC通訊；這些集成的通訊端口支持自行規定的通訊協議，或者Modbus協議，實現PLC設備的通訊與配置。構建PLC網絡，即利用PLC本機的這一類通訊端口，將其擴展成為能夠與多臺設備聯網，實現多點通訊的現場總線CAN-bus通訊接口。

根據網絡中主控制器的不同，PLC網絡可以分為以下方式：

*多臺PLC聯網，各PLC地位平等，可外擴HMI人機界面。

*多臺PLC聯網，由1臺工控PC作為主控制器與操作界面。

多臺PLC串行聯網原文位置

通過一個RS-232/RS-485轉CAN-bus網關進行信號轉換，獨立PLC就具有了現場總線CAN-bus通訊接口。多臺具有現場總線CAN-bus通訊接口的PLC之間相互連接，即可以組建PLC網絡。

每一臺連接PLC單元的RS-232/RS-485轉CAN-bus網關都可以設定一個獨立的設備ID號，長度為11位或29位，用作為該PLC單元的地址。每一臺聯網的PLC單元在發送數據時，可設定在數據流中自動添加本地網關的設備ID號；同理，每一臺PLC單元在接收數據時，可設定由網關檢查數據流中的設備ID號，自動接收符合要求的數據。

通過上述方式組建的PLC網絡，各臺PLC地位平等，任何一臺PLC均可以主動發起數據通訊，由CAN-bus網關起硬件自動仲裁作用，保障每一次通訊的數據不丟失；網絡中的PLC數量不受限制，數百、上千臺PLC都可以連接在同一現場總線CAN-bus網絡中。同時，這個PLC網絡中還可以連接具有CAN-bus通訊接口的HMI人機界面，或由其中一臺PLC通過其他的串行通訊端口連接HMI人機界面。

這種方式組建的PLC網絡，與選擇集成CAN-bus通訊功能的PLC設備相比，具有更加靈活的系統擴展能力，也能夠獲得更好的性價比。

多臺PLC與工控PC并行聯網

工控PC能夠深入地配合PLC廠商提供的各種軟件，從而實現更多強大的功能，比如系統配置、人機界面、組態開發等，在PLC領域的作用也越來越不可或缺。通常，工控PC與單臺PLC通過1個串口連接通訊，實現各種擴展功能；但串口的通訊距離、節點數量都受到了串口本身的性能限制。比如，RS-232標準只可以實現“點－點”通訊，RS-485/422標準能夠實現32個節點以內的通訊，但通訊距離、抗干擾能力都比較弱，并不能夠滿足實際工業現場多臺PLC聯網應用的需求。

工控PC內置PC-CAN接口卡，可以建立起1條或者多條現場總線CAN-bus網絡，并通過連接在CAN-bus網絡中的網關RS-232/RS-485轉CAN-bus轉換器，借助于CAN-bus網絡配套的“虛擬串口”軟件，建立多達2047個標準的串行通訊端口，從而連接多達2047條串行網絡。也就是說，可以在同1條普通雙絞線上連接多達2047臺PLC設備，工控PC訪問連接在這條CAN-bus網絡上的PLC設備，也與操作標準串口完全一致。這種方式可以充分發揮工控PC的作用，通訊效率也比較高。

通過工控PC組建多臺PLC網絡的系統結構如圖 1所示。按這一種方式的建立PLC網絡的通訊效率較高，應用靈活，是一般PLC網絡建設的主流方向。

PLC網絡的硬件組成與連接原文位置

建立PLC網絡，除了實現具體功能的PLC設備，還需要一些建立現場總線CAN-bus網絡的設備，主要有RS-232轉CAN-bus網關、PC-CAN接口卡等。

RS-232轉CAN-bus網關原文位置

CAN232MB 轉換器是一種常用的RS-232轉CAN-bus網關。轉換器集成1個RS-232通道、1個CAN-bus 通道，可以很方便地連接到PLC設備的RS-232標準通訊端口，使PLC設備具有與現場總線CAN-bus網絡通訊的能力。轉換器提供三種工作模式——透明轉換、透明帶標識轉換、Modbus協議轉換，分別可以支持不同通訊協議的PLC設備。通過PC配置軟件，CAN232MB轉換器可設定一個獨立的11位或29位設備ID號，可以用作為該網關所連接PLC設備的地址編號，并對往來串口的數據流加以標注或識別。

對于只集成RS-485/422通訊端口的PLC設備，可以選擇RS-485轉CAN-bus網關原文位置。

PC-CAN接口卡

工控PC內置或外接PC-CAN接口卡，可以令工控PC具有現場總線CAN-bus通訊接口，從而成為CAN-bus網絡中的一個主要功能節點。根據與PC連接方式的不同，PC-CAN接口卡可以分為很多種不同的類型，常見的型號有PCI-CAN接口卡、ISA-CAN接口卡、PC104-CAN接口卡、USBCAN接口卡、以太網轉CAN接口卡等。

PC-CAN接口卡一般都提供有CAN-bus測試工具、API開發例程、OPC服務器軟件等。配套的“虛擬串口服務器”軟件可以在不修改原有PC軟件的基礎上，開發基于串口通訊的軟件項目，比如PLC網絡。

通訊附件

通訊電纜是現場總線CAN-bus網絡的重要組件。通訊電纜的合理選擇，對CAN-bus網絡的通訊距離也有非常重要的影響。使用國標AWG18（截面積為Φ0.75 mm2）的雙絞線作為CAN-bus網絡的通訊電纜，可以在1Km距離內實現可靠通訊；使用截面積為Φ1.5 mm2的普通雙絞線，則可以達到6~7Km的通訊距離。

現場總線CAN-bus網絡在布線時，必須注意終端電阻的連接。主干線的最遠兩端必須各連接一個120Ω的終端電阻。

另外，CAN-bus網絡的分支線不宜過長，當網絡通訊速率為20Kbps時，建議每一條連接PLC設備的分支線長度小于100米。

責任編輯：lq6