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用三菱的FX2N PLC實現令牌總線

文章出處: 瀏覽次數:發表時間:2018-09-08

網絡概述:
   目前PLC網絡采用分級分布式復合結構時,一般分為三級(層)
  1管理層(以太網)
  2控制層(開放式,標準的現場總線)
  3現場層(部件層)也就是指裝置層和傳感器層
  以太網采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Asscess with Collision Detection)介質訪問控制方式,即載波監聽多路訪問/沖突檢測方式,該方式可以簡單通俗地敘述為先聽后講,邊講邊聽。以太網在工廠管理層、車間監控層將成為主流技術,與互連網技術結合是未來eManufactory技術基礎; 在沒有嚴格時間要求的設備層也將獲得一定的發展;但對一般工業網絡要求實時性、確定性通信場合,現場總線技術還將處于主導地位;我們必須學會面對一個多種網絡技術并存的現實世界。以下就對現場總線中的一種 ――令牌總線進行研究。
  二 關鍵字:以太網, 令牌總線(N:N網絡)RS485
  N:N網絡相當于三級總線型結構的中間一級,即控制層,最低一層為遠程I/O鏈路,負責與現場設備通信,收集現場數據,驅動執行器,在遠程I/O鏈路中配置周期I/O通信機制,這一層也可配置AS-I(傳感器-執行器接口)鏈路,除了N:N網絡外,比較通用的有主從總線(1N)方式,爭用總線方式,令牌環方式,浮動主站(N:M)方式,目前已存在若干種現場總線,現場總線的體系結構,省略了網絡層,傳輸層,回話層及表示層這四層,包括應用層(APPLICATION,數據鏈路層(DATALINK),物理層(PHYSICAL,這主要時針對工業過程的特點,使數據在網絡流動中盡量減少中間環節,加快數據的傳輸速度,提高網絡通信及數據處理的實時性,他們之間區別最大之處在于數據鏈路層協議,尤其是這層中的介質訪問控制(MAC)子層,MAC協議可分為如下三個類型。(1)集中式輪詢協議。1N2)令牌總線協議N:N3)總線仲裁協議。
  SCADASupervisory Control And Data Acquisition)系統作為生產過程和事物管理自動化最為有效的計算機軟硬件系統之一,它包含兩個層次的含義:一是分步式的數據采集系統,即智能數據采集系統,也就是通常所說的下位機;另一個是數據處理和顯示系統,即上位機HMIHuman Machine Interface)系統。
  三 RS232CRS422/485串行通信接口介紹
  RS232CRS422/485串行通信接口,RS232C地電氣接口電路是單端驅動,單端接收地電路,有公共地線,這種接口電路不能區分有用信號和干擾信號,抗干擾能力差,故其傳輸速率和傳輸距離收到很大限制。 RS422/485采用平衡驅動,差分接收電路,取消了信號地地接法,平衡驅動器相當于兩個單端驅動器,當輸入同意信號時其輸出是反相的,如有共模信號干擾時,接收器只接收差分信號電壓,從而大大提高了抗共模干擾的能力,并能在較長距離內明顯提高傳輸速率。其傳輸距離可達1200M10KB/S)傳輸速率可達10MB/S,分別是RS232C100倍和500倍。
   RS485RS422的變形,二者的區別是RS422為全雙工型,RS485為半雙工型,在使用RS485互聯時,某一時刻只有一個站點可以發送數據,其他站點只能接收,因此,其發送電路必須由使能端加以控制,
  用FX2N所組成地N:N網絡地總站點數最大為8個,使用專用協議時,最多16個站,包括A系列的可編程控制器,半雙工通訊,38400bps
  N:N網絡 RS485連線的選擇是 一對導線 ,單對子布線的情況下,在端子RDARDB之間連接端子電阻(110歐,1/2瓦棕棕棕),雙對子布線的情況下,在端子SDASDB之間連接端子電阻,(220歐姆,1/4瓦),而在RDARDB之間也是這樣。(橙橙棕),
  優點: 1節省配線,2提高處理速度,3實時性好。
   N:N網絡設計
  1硬件設計, PLC可選用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通訊選用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BDFX0N-485-BD,在本設計中,選用兩個FX2N-485-BD,兩個FX1N-485-BD。一個FX1N-32MR,一個FX1N485-BD
  2軟件設計, 由于使用了三個FX2N可編程控制器,在軟件設計中,要分別對每個可編程控制器進行編程,選一個PLC為主站, 將網絡參數寫在這個主站中.
  其他程序見附表, 分別為每個可編程控制器寫好程序。其通訊通過以下操作實現:
  1 主站點的輸入點X000X003M1000M1003)輸出到站點號12的輸出點Y010Y013
  2 站點1的輸入點X000X003M1064M1067)輸出到主站點和站點2的輸出點Y014Y017
  3 站點2的輸入點X000X003M1128M1131)輸出到主站點和站點1的輸出點Y020Y023.
  4 主站點中的數據寄存器D1指定為站點1中計數器C1的設定值。
  計數器C1的接觸(M1070)狀態反映在主站點的輸出點Y005上。
  5 主站點中的數據寄存器D2指定為站點2中計數器C2的設定值。
  計數器C2的接觸(M1140)狀態反映在主站點的輸出點Y006上。
  6 站點1中數據寄存器D10的值和站點2中數據寄存器D20的值被加入主站點,并被存入數據寄存器D3中。
  7 主站點中數據寄存器D0的值和站點2中數據寄存器D20的值被加入站點1,并被存入數據寄存器D11中。
  8 主站點中數據寄存器D0的值和站點1中數據寄存器D10的值被加入站點2,并被存入數據寄存器D21中。
  五 結果分析
  在本試驗中,N=3 在這個網絡中,通過485BD的通訊功能,鏈接了這個網絡中的數據,這種通訊是通過在刷新范圍內的字軟元件和位軟件的數值和狀態交換來實現的,可以通過改變一個站點的數值,來改變整個網絡的控制狀態。
  此網絡的最大總站點數最大為8個,為半雙工通訊,可以根據需要來決定站點數的多少,當增加站點數的時候, 可以通過修改N=3的程序,寫入增加站點的程序,并在原有的站點進行相應的改變即可實現。
  此網絡適用于多點分散控制, 實時性要求高的場合, 且處理速度快。能節省配線, 。但存在的問題是有通訊距離的限制,在此系統中不使用FX2N-485-BDFX1N-485-BD時,最大延伸距離是500M,(使用時:最大50M)。
  
   參考資料
  《FX 通訊用戶手冊》
  《FX編程手冊》
  《現代電氣控制》

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