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摘 要：介紹自動化A-B可編程序控制器系統的網絡結構及通信方式和某些相關的產品。
關鍵詞：工業自動化；可編程序控制器；網絡；通信
一個集成控制系統，它的功能的體現取決于如何有效地組合該集成控制系統內的各個元件，取決于如何使各個元件能夠協調地工作。羅克韋爾自動化意識到了這一點，意識到有效地組合各元件可以通過構成一個結構開放的網絡來實現，而使各個元件協調工作則需要使各元件間通信方便，使各元件間能有效地交換各種數據。因此，網絡和通信便是一個自動化系統能否發揮其功能的重要因素。羅克韋爾自動化提供了從按鈕到可編程序控制器、從傳感器到軟件、從變頻器到信息顯示等一系列產品，由此所組成的自動化控制網絡正發揮著重要的作用。
一、目前的網絡結構及其通信
一個完整的自動化系統其控制可分為3個層次：
1、信息層
這是整個自動化網絡的最高層，也是對現場采集到的數據和信息進行處理和管理的一層。
2、控制層
這是操作所在的一層，它將處理器與處理器之間的信息交流、將處理器與輸入/輸出接口之間的信息交流集成在這一層。
3、設備層
這是面向現場設備的一層，也是整個自動化網絡的最低層，它可以將操作信息送到現場設備，也可以將現場設備的情況反饋到操作者。
相應地，羅克韋爾自動化A-B推出了由以太網、控制網和設備網所組成的開放型網絡，如圖1示。其中，以太網是以TCP/IP（傳輸控制協議/網際協議）作為其傳輸協議的開放型的網絡信息層；控制網是一個開放型的現代化的控制網絡，可以提供可編程序控制器、輸入/輸出機架、個人計算機、第三方軟硬件以及相關輸入/輸出設備間的實時通信；設備網是一個開放型的全球化的工業標準通信網絡，無需中間的輸入/輸出系統就可以將現場設備和可編程序控制器直接相連。
圖1 設備網網絡的典型結構
設備網（DeviceNetTM）
采用設備網，只需通過一根電纜就能夠將可編程序控制器直接連接到智能化設備，如傳感器、按鈕、馬達起動器、變頻器、簡單的操作員接口等，省卻了可編程序控制器與輸入/輸出網絡的通信、輸入/輸出網絡與現場設備的硬連線。正是由于設備網可以省卻輸入/輸出網絡的這一特點，它才可以使產品集成變得容易，使產品安裝和連線費用降低。
同時，通過采用全新的生產者/客戶（producer/consumer）通信模式，又為設備網提供了強有力的故障診斷和故障查詢能力。采用設備網掃描器（1771-SDN、1747-SDN），PLC、SLC500系列可編程序控制器可以連接到設備網，一方面實現了可編程序控制器到現場設備的直接通信，另一方面又可以將設備網和用戶現有的AB系統集成在一起。采用1784-PCD、1770-KFD、1770-KFDG等插卡，還可以將個人計算機、工作站、筆記本電腦等接入設備網，從而可以直接在計算機上對現場設備的操作進行編程，如變頻器的加速速率和減速速率。此外，設備網不僅可提供大量的數字量I/O接口，而且可以通過FF（Foundation Fieldbus）現場總線提供大量的模擬量I/O接口，因而許多應用場合都可以采用設備網來作為其解決方案。
設備網網絡的典型結構，如圖1所示。
控制網（ControlNetTM）
采用生產者/客戶（producer/consumer）通信模式，控制網結合了輸入/輸出網絡和點對點信息網絡的功能，既可以滿足對時間苛求的控制數據傳輸（如I/O刷新、控制器到控制器的互鎖）的需要，又可以滿足對時間非苛求的數據傳輸（如程序上載、下載、信息傳送）的需要。控制網適用于實時、高信息吞吐量的應用場合，它的數據傳輸速率高達5M Bps。因為它的這種高速率，控制網可以支持高度分布式的自動化系統，特別是那些具有高速數字量I/O和大量模擬量I/O的系統。I/O機架和其它設備可以安放在離可編程序控制器幾百米遠的地方，或者，對于分布式控制系統來說，可以就將可編程序控制器放置在I/O機架中，這樣，PLC可以在監視其駐留本地I/O的同時通過控制網與上一級管理控制器進行通信。
控制網能夠處理在一根電纜上的所有控制數據：點對點信息傳送、遠程編程、故障查詢、I/O刷新和PLC處理器之間的信息互鎖。通過采用專利性的介質存取方法，對時間苛求的數據的傳輸總是擁有比對時間非苛求的數據的傳輸更高的優先權，因而I/O刷新和PLC之間的互鎖永遠比程序上載、下載和一般信息傳輸更為優先，這使得控制網上的數據傳輸具有確定性和可重復性。AB公司提供了內置控制網掃描器的C系列PLC處理器、I/O機架控制網適配器（1771-ACN、1771-ACNR、1794-ACN）、個人計算機的控制網插卡（1770-KFC、1770-KFCD、1784-KTC、1784-KTCX）等產品，使得控制網安裝方便、成本低、效率高。典型的控制網網絡結構,如圖2示。
圖2 控制網網絡的典型結構
以太網（EtherNet）
以太網以TCP/IP作為其傳輸協議，是一個開放型的信息網絡。AB提供了具有內置以太網通信能力的PLC-5 E系列處理器和SLC 5/05處理器，并提供了以太網接口模塊（1785-ENET），使PLC-5其它系列的處理器通過即插方式也能夠與以太網相連。這些以太網可編程序控制器模塊可以無需特殊硬件而連接到以太網上。并且，用戶可以在裝有以太網網卡的個人計算機上借助RSLinx軟件，通過使用羅克韋爾A.I.或RSLogix5、RSLogix500系列編程軟件在線修改各處理器的數據表文件和程序文件。同時，使用標準PLC-5處理器的信息傳送指令，可以在以太網處理器之間實現點對點通信。因此，通過使用RSViewTM、RSLinx以及其它羅克韋爾軟件，具有以太網網卡的工作站能夠通過以太網網絡來監控采集數據。
圖3為以太網網絡連接示意圖。
圖3 以太網網絡連接示意圖
二、其它的網絡及其通信
除了上面介紹的開放型的設備網、控制網和以太網之外，AB的通用遠程I/O鏈路（相應于設備網）和DH+（增強型數據高速公路）網絡（相應于控制網）已經為成千上萬的用戶所使用和熟悉。
它們的網絡連接示意圖，如圖4、5示。
圖4 通用遠程輸入/輸出鏈路連接示意圖
圖5 增強型數據高速公路網絡連接示意圖
1、通用遠程輸入/輸出鏈路（RIO）
采用RIO，可以將遠程I/O機架和其它的智能化設備如操作員接口和交、直流變頻器連接到可編程序控制器，I/O機架和其它設備可以安裝到遠離SLC或PLC處理器10,000英尺（3048米）的地方。這是一個通用的I/O鏈路，它與AB的各種I/O產品和各個系列的可編程序控制器相兼容。
可編程序控制器通過處理器內置的通信口（如PLC-5處理器）或獨立的掃描器模塊（如SLC處理器和1747-SD掃描器模塊）對RIO進行存取。I/O產品在鏈路上與掃描器或RIO通信口之間的通信是通過獨立的適配器模塊（如1771—ASB、1747—ASB、1794—ASB）或內置的適配器（如1791 Block I/O組件）進行的。如果需要對高速過程進行控制，則可以采用擴展本地I/O鏈路，使未放置在處理器機架上的I/O模塊也能具有處理器駐留本地機架I/O的性能，從而滿足應用要求。一個RIO鏈路最多可以連接32個I/O機架或其它適配器方式的設備。
2、增強型數據高速公路（DH+網）
DH+網是世界上最廣泛使用的工業局域網之一，它是最早為可編程序控制器提供遠程編程支持的控制網絡。它可以在可編程序控制器（PLC-5、PLC-3、SLC 5/04）、操作員界面系統、個人計算機、主計算機、數字控制設備、可編程的具有RS-232-C/RS-422接口的設備之間提供點對點通信。
一個DH+網絡最多可以連接99個DH+鏈路，每個DH+鏈路最多可以連接64個節點（智能化設備）。它采用雙絞線或屏蔽同軸電纜連接，每個鏈路的傳輸速率為57.6K Bps，傳輸距離可達10,000英尺（3048米）。DH+網絡支持從遠程鏈路進行組態、編程以及故障查詢，因此，用戶可以在一臺個人計算機上通過DH+網絡對所有鏈路上的可編程序控制器進行編程。
用戶也可以使用SLC和MicroLogix控制器的DH-485網對DH+網絡的功能進行補充。采用SLC 5/04處理器或DH+/DH-485適配器模塊（1785-KA5模塊），可以將DH-485網絡和DH+網絡連接起來，這樣，DH-485網上的SLC控制器和MicroLogix控制器與DH+網上的PLC處理器和其它自動化設備之間就能夠實現信息共享。
除了以上所介紹到的各種網絡，AB的可編程序控制器往往還內置有RS-232口，可以提供處理器與其它設備間的串行通信。
三、通信產品
羅克韋爾的各種通信產品提供了設備網網絡（RIO鏈路）、控制網網絡（DH+網）以及以太網網絡之間的聯系，這對于通信結構體系來說是非常有幫助的。
除了在前面介紹到的適配器、網絡接口模塊、插卡之外，羅克韋爾的硬件通信產品還有ControlLogix網關（1756系列）和以太網到DH+網網關（5820―GW4、5820―GW8），前者提供在以太網、控制網和DH+網網絡之間的網橋和路由，如圖3示，后者提供一個DH+網站與以太網之間的網橋和路由。
羅克韋爾的軟件通信產品主要有RSLinxTM、DeviceNetManagerTM設備網管理軟件、RSNetWorx 控制網組態軟件、INTERCHANGE軟件等。RSLinx是用于AB可編程序控制器的服務器軟件，它與bbbbbbs NT一起，可以為工廠所有通信提供解決方案，為人機界面軟件如RSView32及編程軟件如RSLogix 5提供通信聯結。 DeviceNetManagerTM設備網管理軟件提供了網絡上所有設備的圖形在線確定功能，可組態來自多個銷售商的設備網設備的軟件參數，實現網絡診斷和故障檢測。RSNetWorx控制網組態軟件提供了一個圖形化的網絡視圖，改善了帶寬利用率，具有在線和離線組態能力。最近，羅克韋爾又推出了RSNetWorx設備網組態軟件，這使得對設備網的組態變得更加方便。
：鞏經理
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：南京塞姆泵業有限公司
