基于OMRON PLC的网络通信系统的设计及实现

1、与自动化技术与应用年第卷第期基于的网络通信系统的设计及实现张士磊，任波（沈阳理工大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳；沈阳理工大学应用技术学院信息工程系，辽宁抚顺）摘要：以为例，论述了由中型和小型机组成的三层网络通信系统的组成及其实现方法，并对具体网络内及网络间的通信功能进行了分析和论述。关键词：；网络通信中图分类号：文献标识码：文章编号：（）“（“畸，；时，）：；引言 随着自动化、计算机和网络技术的发展，以及工业控制实际的需要，可编程控制器（）网络通信技术得到了飞速的发展。网络既有控制功能，又有管理功能。根据网络的组成和控制方式的不同，可以实现与计算机，与，与各种控制装置之间的网络连接，并可连接

2、到企业局域网上，通过实现远程监控。对于网络及工业控制局域网而言，目前基本形成了包括设备层网络、控制层网络和信息层网络的三层网络体系结构，其中尤以公司首推的、和网络最具有代表性。组建网络通信系统涉及不同通信协议的多层网络的互连，数据存取，网络结构，编程软件和各层所用机型的选择等问题。组网即网络配置主要包括硬件配置和软件配置两个方面，它与建网的目的、网络结构和通信方式有关。本文对由系列组成、和三层网络通信系统的设计及实现方法进行了研究和论述，并对系统的通信功能进行了分析和讨论。收稿日期：网络系统的体系结构图网络通信系统的拓扑结构图图所示为基于的三层网络通信系统的拓扑结构。整个系统包括设备层网络、控

3、制层网络和信息层网络。设备层网络处于三层网络的底层，直接面对现场器件和设备，负责现场信号的采集、传送和执行元件的驱动，由支持多厂商通信协议的网及网组成。控制层网络处于三层网络的中间，负责对处在中间层的各个控制器进行数据的传送与控制，起着生产过程的监控、协调作用，用网组建。信息层网络处于三层网络的顶层，用于对多层网络的信息进行管理和决策，由网构成。由这三种网络组成的系统可实现信息系统与控制系统之间的无缝连接】。在这个三层网络体系中，数据可以双向流通，层与层之间可自动化技术与应用年第卷第期与以交换数据，还可以选择三层网络中的某一层或是某两层组成其他网络通讯系统。三层网络的设置及实现网络实现网是一种

4、基于（控制器局域网）技术的开放型、低成本、高性能的现场总线网络，主要用于采集和控制远程模块，能连接所有符合通信协议的设备。网处在三层网络的最低层，直接连接到从站、模拟量单元、模拟量终端、远程终端和链接单元等现场设备，并可将信息发送到上层网络【。本系统中用以太网上安装有主站通信模块的中型机作为主站，由台小型机作为从站，从站连接的通讯模块为。网络的主干线和从站之间的分支线都是通过线缆来实现的。设置网络主站通讯模块的单元号为，节点号为，波特率为。分别设置其从站连接的通讯模块的节点号为，波特率均为。在系统连接和模块设置后，即可在网络内实现主从通信。在主站上运行网络配置软件，在单元的存储区中为每个从单元

5、固定分配地址，实现从单元和主单元之间周期性地自动传送数据，从而实现远程通信。网络实现网与网同属元器件网，二者的性能、组网及设置方法大致相同。二者最大的区别在于网是公开的现场总线网络，只要是产品任何公司的都可以挂到这个网上，而网是自己的现场总线网络，只能用公司的产品，并且它不能连接模拟量单元；此外二者之间的通讯速率和距离也不相同，网的通信速率虽高，但通信距离却远比网短。系统中，用网络上安装有主模块的儿作为网主站，从站为，从站通讯模块为。网络的连接和主从通讯模块的设置和网络相同，网络所能实现的通信功能也与网络大致相同。¨网络实现网也称为控制器网络，它通信速率快，距离长，既有线缆系统又有光

6、缆系统，网络结构简单，应用灵活可靠，是网络系统的核心。这种网络可实现与之间或者与计算机之间大容量、灵活、高效的数据链接功能和信息通信功能，并且具有高度确定和可重复特性，数据在本层传输时实时性和可靠性都比较高【。不同型号的，只要支持网络通信即可以相互连接，故本系统中，由、儿型机及组成墩网络。网络用双绞线电缆进行总线型连接，各上分别安装相应的通讯模块，如：、儿。当作为网络节点时，需在其上安装墩网络支持卡一和运行软件。设置的节点号为，单元号为，波特率为，终端电阻为；的节点号为，波特率为，终端电阻为；儿的节点号为，单元号为，波特率为，终端电阻为；设置板卡的节点号为，波特率，终端电阻为。在网络连接和模块

7、设置后，用的软件分别对每个节点人工设置数据链接表。本系统中数据链接区的大小取决于所能允许的大小。建立数据链接后就可在网络内实现实时、高速、大容量的数据共享。在网络内还可通过在程序中执行、通信指令实现网络节点间报文通信。网络实现网是的高层网络，有很强的信息处理、管理和监控功能，它的通信速率高，可达到，支持、和协议，其通信模块使可以作为工厂局域网的一个节点，在网络上的任何一台计算机都可对编程及监控，实现控制与管理一体化【。和上位机之间可以采用协议传输数据，并能实时接收现场发送的电子邮件。系统设计中，在型机上安装通讯模块，在上运行软件，二者之间通过方式组网。设置的单元号为、节点号为。还需设置模块的地

8、址和子网掩码，地址转换方式设置为自动静态，其余均为默认设置。在端需设置和模块相应的地址和子网掩码。通过在上运行操作软件，可以点对点的形式实现网内上位机与之间的通信或服务，以完成上位机对程序的上、下载和运行于上位机的组态软件通过系统对状态的实时监控。网络间通信连接及实现网络间的互连与图所示为系统网络间的互连示意图。使用网关连接不同类型的网络通信单元。网络间通信可以在包括本地网络在内的三级网络内进行，不同网络节点之间的通信和同一网络内节点之间的通信一样方便。图所示的网络互连中，网络不能和网络通信，网络可以和网络、网络、网络通信，网络可以和网络、网络、网络通信。当网络通过网络访问网络时，网络内的即起

9、网关的作用；当网络通过网络访问网络时，网络内的儿则起网关的作用。 图网络间互连示意图为了进行跨网通信，还必须对网络内的每一个节点建立路由表，由路由表确定本地节点经中继节点至最终节点的通信路径，路由表包括本地网络表、中继网络表。用本地网络表设置通信单元的单元号以及所属网络的地址，中继网络表用来设置终点网络、中继网络和中继节点。分别为每台设置路由表后才可实现跨网络的通信。在本系统中，需要用软件对、儿、和分别建立本地网络表和中继网络表。以网络上为例，其路由表建立如表和表所示。表本地网络表表中继网络表网络间的通信（）是公司专有的，用于三层网络间的通信协议。的网络通信指令有、种。用于发送信息并接收响应。

10、指令包含指令和响应系统，其格式由报头、指令代码、响应代码和正文等几部分组成。是将数据从本地“自动化技术与应用年第卷第期节点发送到指定节点，则将数据从另一节点接收到本地节点。由于网络和的从站通信模块硬件上不支持通信，故本系统中通过网络通信指令只可在和网络间实现数据的传送和接收。但可以在网上读到分配给各从站的内存区的数据值，也可在网上通过执行相应指令接收网内上分配给网各从站内存区中的数据值。还可通过软件进行跨网络串行通信编程实现通信。结束语采用由组成的、和网络组成的三层通信网络系统，可满足企业自动化信息系统把企业经营决策、管理、调度和现场控制等紧密结合的需要，实现了信息系统与控制系统间的无缝通信连

11、接，形成了具有优异通信功能的网络系统。这三层网络是相互独立的，既可以实现三层网络的互连，也可以只采用其中的一个或两个进行互连。在这三层网络中，、网应用相对广泛，网虽然通信速度快但造价高，并且不能直接连接现场设备，它必须和网和网两个中的一个结合使用才能实施。参考文献：施光林，刘利可编程序控制器通信与网引】北京：机械工业出版社，张惠生网络的设计与实现北京建筑工程学院学报，（）：【：，【】：，儿（）：作者简介：张士磊（一），男，河南南阳人，硕士研究生，主要从事现场总线、组合导航等方面的研究。 基于OMRON PLC的网络通信系统的设计及实现作者：张士磊， 任波， ZHANG Shi-lei， REN

12、 Bo作者单位：张士磊,ZHANG Shi-lei(沈阳理工大学,信息科学与工程学院,辽宁,沈阳,110168， 任波,REN Bo(沈阳理工大学,应用技术学院,信息工程系,辽宁,抚顺,113122刊名：自动化技术与应用英文刊名：TECHNIQUES OF AUTOMATION AND APPLICATIONS年，卷(期：2007，26(9被引用次数：0次参考文献(5条1. 施光林. 刘利 可编程序控制器通信与网络 20062. 张惠生 Omron PLC网络的设计与实现期刊论文-北京建筑工程学院学报 2005(023. Omron Corporation DeviceNet Operatio

13、n Manual 20034. Omron Corporation Controller Link Operation Manual 20035. Omron Corporation CS1W/CJIW-ETN21 (100BaseTX Ethernet Units Construction of ApplicationsOperation Manual相似文献(10条1.期刊论文 王礼鹏. 何睿. 叶藤. 唐振. WANG Li-peng. HE Rui. YE Teng. TANG Zhen 基于DeviceNet的PLC热备份技术的研究 -安徽水利水电职业技术学院学报2010,10(2文

14、章主要介绍了在生产过程中可能使用的基于DeviceNet的PLC热备份的形式,提出实现的方法.2.期刊论文 赵强. 钱晓龙. 汪晋宽. 蔡凌. 韩英华. Zhao Qiang. Qian Xiaolong. Wang Jinkuan. Cai Ling. Han Yinghua基于DeviceNet网络的PLC双机热备系统设计 -仪器仪表学报2006,27(z1针对传统PLC双机热备系统中存在的问题,提出了基于DeviceNet网络的双机架热备系统,通过分析该系统的工作原理,给出了采用"心跳"方式检测状态的软件设计方案.3.期刊论文 徐扣祥. XU Kou-xiang 用D

15、eviceNet网络组成带HMI操作的多变频器控制系统叉式移载升降机在汽车焊接车间的应用 -自动化技术与应用2008,""(6本文介绍了通过Rock Well A-B PLC Controllogix作为平台与SEW Movimot变频器,A-B PowerFlex700VC变频器、Versaview CE700触摸屏用DeviceNet开放式现场总线构成的高精度变频器凋速控制、监控系统作用于叉式移载升降机在焊接车间的应用.详细叙述了系统的硬件构成,PLC与变频器之间的通讯原理和通讯协议,阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性,给出了系统框图及以及PL

16、C系统的软件实现方法.4.学位论文 吴兴军 基于DeviceNet的编组站峰尾停车系统 2005近年来，随着铁路运输向着快捷、安全及高效的方向发展，对铁路编组站驼峰作业的自动化和安全性提出了更高的要求。作为驼峰作业的重要组成部分峰尾制动装置也越来越受到人们的关注。国内外许多单位对编组站峰尾停车器进行了大量的研究，相继研制出并投入使用了液压、气动、电驱动的各种峰尾停车器。但总的来说，停车器控制系统功能较弱，可靠性差，系统维护量大，仍有许多编组站峰尾作业采取人工置铁鞋方式进行制动，作业安全性差、生产效率低，严重影响了驼峰编组作业自动化程度的提高。本论文结合我校研制的电驱动峰尾停车器和自动上鞋机构的

17、特点，利用可编程逻辑控制器(PLC和设备网(DeviceNet现场总线建立峰尾停车器控制系统。DeviceNet网络主、从节点均采用OMRONPLC，从节点PLC采用模块化设计，每个从节点可控制数条股道的停车作业，主节点则控制整个网络上的从节点。PLC和传感器等元件组成的测控网络对股道上停车器和自动上鞋机构工作状态和部件性能进行检测与控制，实现股道停车作业的自动控制。本系统还具有车辆运行位置监测，作业异常报警和故障判断和处理等功能。根据驼峰编组站现场作业的状况，主节点设有远程通信接口，既可在峰尾防溜室操作停车系统，也可通过远程通信网络由驼峰信号楼计算机远程控制整个停车系统。 本系统采用Devi

18、ceNet现场总线和PLC作为现场控制级实现峰尾现场底层控制，驼峰计算机作为管理级实现远程控制及信息管理，从而构成一个典型的机电一体化自动控制系统，对提高铁路编组站驼峰作业的自动化水平具有现实意义。5.期刊论文 周有立. Zhou Youli 基于DeviceNet总线变频器通信研究和实现 -电工技术2008,""(9介绍Rockwell A-B SLCS00系列PLC和Rockwell A-B PowerFlex 70系列变频器组成的四电机协调控制系统及该系统在四电机粗纱机控制系统的成功应用,并说明了系统的硬件结构和工作原理和基于DeviceNet的控制系统中PLC和变频

19、器的通信编程方法.6.期刊论文 窦大鹏. 甘永梅. 韩力. 王兆安. Dou Dapeng. Gan Yongmei. Han Li. Wang Zhaoan 基于DeviceNet的摩托车交流底盘测功机电控系统的实现 -小型内燃机与摩托车2005,34(6根据摩托车交流底盘测功机的功能要求和特点,提出了以DeviceNet作为主体的网络平台构架成的用于摩托车测试的现场总线控制系统.给出了电控系统的总体设计方案;具体论述了电控系统的硬件构成及PLC、变频器、上下位工控机等部分的功能;详细阐述了控制系统中的PLC、上下位工控机软件的设计与实现;最后通过比对实验表明本系统与国外同类设备相比,精度满

20、足设计要求,性价比高.7.期刊论文 窦大鹏. 甘永梅. 韩力. 王兆安. Dou Dapeng. Gan Yongmei. Han Li. Wang Zhaoan 基于DeviceNet的摩托车交流底盘测功机电控系统的实现 -电气传动2004,34(z1根据摩托车交流底盘测功机的功能要求和特点,提出了以DeviceNet作为主体的网络平台构架成的用于摩托车测试的现场总线控制系统.给出了电控系统的总体设计方案:具体论述了电控系统的硬件构成及PLC、变频器、上下位工控机部分的功能,并详细阐述了控制系统中的PLC、上下位工控机软件的设计与实现.最后通过比对实验表明本系统与国外同类设备相比,精度满足设计要求,性价比高.8.期刊论文 刘乙奇. 黄道平 基于双核处理器的DeviceNet-DP网桥的研究开发 -科技通报2010,26(5从市场占有率最广的PROFIBUS-DP(简称DP和D