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几种PLC网络的拓扑结构

信息来源:gkong.biz  时间:2009-04-19  浏览次数:308

  如果把金字塔结构与NBS模型或ISO模型比较一下,就会发现,PLC及其网络发展到现在,已经能够实现NBS模型/ISO模型要求的大部分功能,至少可以实现4级以下的功能。
  PLC要提供金字塔功能或者说要实现NBC/ISO模型要求的功能,采用单层子网显然是不行的。因为不同层次实现的功能不同,所承担的任务的性质不同,导致他们对通信的要求也就不一样。在上层所传送的主要是些生产管理信息,通信报文长,每次传输的信息量大,要求的通信的范围也比较广,但对通信实时性的要求却不高。而在底层传送的主要是过程数据及控制命令,报文不长,每次通信量不大,通信距离也比较近,但对实时性及可靠性的要求比较高。中间层对通信的要求正好居于两者之间。
  由于各层对通信的要求相差甚远,如果采用单级子网,只配置一种通信协议,势必顾此失彼,无法满足所有各层通信的要求。只有采用多级通信子网,构成复合型拓扑结构,在不同级别的子网中配置不同的通信协议,才能满足各层对通信的不同要求。
  PLC网络的分级与生产金字塔的分层不是一一对应的关系,相邻几层的功能,若对通信要求相近,则可合并,有一级子网去实现。采用多级复合结构不仅使通信具有适应性,而且具有良好的可扩展性,用户可以根据投资情况及生产的发展,从单台PLC到网络,从底层向高层逐步扩展。下面具几个最有代表性公司的PLC网络。
  一、A-B公司的PLC网络
  A-B公司是最大的PLC制造商,占据全美市场份额45%。图1表示了A-B公司的PLC网络,采用的是3级总线复合型拓扑结构。最底一级为远程I/O系统,负责收集现场信息,驱动执行器,在远程I/O系统中配置周期I/O通信机制。中间一级为高速数据通道DH+(或DH,DHⅡ),负责过程监控,在高速数据通道中配置令牌总线通信协议。最高一级可选用Ethernet(以太网)或者MAP网,这一级负责生产管理。在Ethernet网中配置以太网协议,在MAP网中配置MAP规约。
  图1 A-B公司的PLC网络
  二、SIEMENS公司的PLC网络
  西门子公司是欧洲最大的PLC制造商,在大中型PLC市场上,西门子与A-B公司的产品齐全。图2表示了西门子公司的S7系列PLC网络,采用3级总线复合型结构,最底一级为远程I/O链路,负责与现场设备通信,在远程I/O链路中配置周期I/O 通信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新型现场总线,可承担现场、控制、监控三级的通信,采用令牌方式与主从轮询相结合的存取控制方式;后者是一种主从式总线,采用主从轮询使通信。最高一层为工业以太网,负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议,在上层向用户提供TF接口,实现AP协议与MMS协议。
  图2 SIEMENS公司的S7系列PLC网络
  三、MODICON公司的PLC网络
  20世纪90年代初德国奔驰集团属下的AEG公司全资收购了MODICON公司,现在称之为AEG-MODICON。MODICON的PLC产品在美国市场上所占份额居第二位。图3表示了AEG-MODICON的PLC网络,采用了3级总线复合型的拓扑结构。其最高一级为Ethernet或MAP网,分别配置Ethernet(DECent)协议及MAP规约,负责传输生产管理信息。最下一级为远程I/O链路,采用周期I/O方式通信,负责PLC与现场设备的通信。中间一级为Modbus+或者Modbus网,配置Modbus协议,采用主从方式通信。
  图3 AEG-MODICON公司的PLC网络
  四、松下电工公司的PLC网络
  日本松下电工公司推出的FP系列PLC是世界PLC市场上的一匹黑马,大有后来居上之势.图4表示了松下电工公司的PLC网络,这是一种4级子网的复合型网络,即可采用总线/总线/总线/总线4级复合,也可采用总线/总线/环/总线4级复合。
  松下电工的PLC网络最高一级为以太网,配置以太网协议,可与商用以太网互联,负责传输生产管理信息。最下一级为远程I/O链路,采用周期I/O通信方式与现场设备交换信息。中间两级负责过程监控,无论环形还是总线型,其应用层均采用MEWTOCOL协议。
  图4 松下电工公司的PLC网络
  五、GE-FANUC公司的PLC网络
  最近美国的通用电气公司(GE)与日本的数控之王FANUC公司合并成立了GE-FANUC公司,其PLC产品在美国市场所占份额居第三位。GE-FANUC的PLC网络产品是在标准化方面进展最快的产品,图5表示了GE-FANUC的PLC网络。
  图5 GE-FANUC公司的PLC网络
  由图5可见,GE-FANUC的公司PLC网络有两种结构。一种是右侧的4级总线复合型拓扑结构,一种是左侧的2级总线复合型拓扑结构。
  GE-FANUC的公司PLC网络最高一级子网为GEnet MAP宽带局域网,采用全MAP3。0协议,通信速度高达10Mb/s,用于传输生产管理信息。
  Genius网是GE 2级结构的底层子网,他相当于系统90-70可编程控制器的远程I/O链路,负责与现场单元交换数据,采用GE-FANUC专用协议。
  GE 4级复合结构的第3级子网为GEnet MMS Ethernet网或者GEnet MAP载带网,前者采用Ethernet协议,后者采用MAP3.0协议。第2级为CCM网,采用GE的CCM专用协议及RTU协议,按主从方式通信,第1级子网为SNP望,这是一条多点链路,采用SNP协议,按主从方式工作。
  从上述五家有代表性的公司的PLC网络结构分析中可以清楚地看到,PLC网络采用复合型拓扑结构,大多数由3级总线或4级总线复合而成。

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