引言

　　異構(gòu)plc自動(dòng)化系統(tǒng)集成越來(lái)越成為當(dāng)前困擾plc深度應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。從目前的狀況講，基于標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的方法比較流行，例如在北美地區(qū)基本上是采用ab公司的controlnet確定性現(xiàn)場(chǎng)總線，而在西歐基本上是采用siemens公司的profibus現(xiàn)場(chǎng)總線。不過(guò)根據(jù)目前以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用更為完善的應(yīng)用層協(xié)議，甚至“一網(wǎng)到底”應(yīng)該是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 簡(jiǎn)介

　　由于不同公司的自動(dòng)化控制產(chǎn)品各有其應(yīng)用特點(diǎn)和編程特點(diǎn)，尤其某些公司的plc編程軟件中還內(nèi)置了很多適合不同應(yīng)用的專用模塊，甚至有些公司的plc產(chǎn)品開(kāi)始針對(duì)某些行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，向?qū)Ｓ每刂破鞣较虬l(fā)展，這些自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，使得在一個(gè)工廠的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)中完全使用一個(gè)公司的plc產(chǎn)品幾乎是不可能的，這種異構(gòu)控制系統(tǒng)的條件下plc產(chǎn)品的可靠通訊越來(lái)越成為控制系統(tǒng)成套的關(guān)鍵，本文針對(duì)目前應(yīng)用最廣泛的ab-controllogix5000控制器與siemens-s7400控制器的通訊問(wèn)題進(jìn)行了探討。

2 解決方案

　　2.1 profibus dp解決方案

　?。?） profibus dp解決方案原理與配置設(shè)計(jì)。profibusdp方案的通訊配置圖如圖1所示。圖中controllogix5000通過(guò)第三方sst公司的dp通訊模塊sst-pfb-clx-rl做主站，帶turk的bl67系列dp遠(yuǎn)程i/o，然后又通過(guò)另一塊dp通訊模塊做主站，s7-400plc的cpu416做從站，完成了兩種類型控制器的dp通訊。做主站的dp通訊模塊sst-pfb-clx-r，用sst profibus通訊配置軟件完成dp通訊配置。該方案測(cè)試需要的硬件配置如表1所示。

　　圖1 profibus dp解決方案

　?。?） 方案評(píng)析。profibus dp現(xiàn)場(chǎng)總線是一種成熟可靠的解決方案。但由于采用雙絞線介質(zhì)的dp網(wǎng)最大通訊距離只有1000米，且隨著通訊距離的增加通訊速率也要降低，可能會(huì)導(dǎo)致通訊周期大于10ms，不能滿足同一區(qū)域控制器之間的通訊要求，限制了profibus dp方案的應(yīng)用范圍，當(dāng)然可以采用多模光纖介質(zhì)傳輸dp網(wǎng)信號(hào)，但需要增加sinec l2 optical link modules光耦合模塊，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備增加，可靠性降低。

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　　2.2 profibus dp網(wǎng)關(guān)解決方案

　?。?） profibus

　　dp網(wǎng)關(guān)解決方案原理與配置設(shè)計(jì)。用一個(gè)s7-300plc作為dp-profinet通訊轉(zhuǎn)換用的公共plc，間接實(shí)現(xiàn)controllogix5000與s7-400的以太網(wǎng)通訊，如圖2所示。該方案測(cè)試需要的硬件配置如表2所示。

　?。?）方案評(píng)析。這是一個(gè)迂回的方案，以一個(gè)較低配置的s7-300為跳板，實(shí)現(xiàn)了dp-profinet的網(wǎng)關(guān)功能，這樣兩個(gè)就近的控制器s7-300和controllogix5000采用成熟的dp通訊，方法與2.1方案相同，同時(shí)也解決了dp網(wǎng)通訊距離受限制的問(wèn)題，而s7-400與s7-300的通訊采用以太網(wǎng)方式，是siemens內(nèi)部?jī)蓚€(gè)不同控制器之間的以太網(wǎng)通訊，其應(yīng)用層協(xié)議都是profinet，技術(shù)當(dāng)然是成熟的，當(dāng)然其缺點(diǎn)就是通訊配置太繁瑣，但如果需要一個(gè)controllogix5000控制器與多個(gè)s7-400控制器通訊，該方案還是值得考慮的。

　　2.3 echochange網(wǎng)關(guān)解決方案

　?。?） echochange網(wǎng)關(guān)解決方案原理與配置設(shè)計(jì)。采用inat gmbh公司生產(chǎn)的“echochange”網(wǎng)關(guān)，將ab公司的ethernet/ip以太網(wǎng)與siemens公司的profinet以太網(wǎng)連接，間接實(shí)現(xiàn)controllogix5000與s7-400的以太網(wǎng)通訊。該方案的通訊配置圖如圖3所示。該方案測(cè)試需要的硬件配置如表3所示。

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　?。?） 方案評(píng)析。該方案與方案2類似，只不過(guò)將網(wǎng)關(guān)換成了ethernet/ip到profinet（以前叫industrial ethernet）的echochange，該網(wǎng)關(guān)兩邊都采用的是以太網(wǎng)，只是應(yīng)用層規(guī)約不同，該方案以低的硬件和組態(tài)成本，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)已有的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之間的簡(jiǎn)易連接，但經(jīng)過(guò)該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換僅限于整數(shù)。與2.1方案相比，該方案省去了一個(gè)第三方（sst）的dp通訊模塊，且echochange網(wǎng)關(guān)的成本比用s7-300搭dp-profinet的網(wǎng)關(guān)要低，運(yùn)行的可靠性高，這也是siemens公司推薦的與ab公司plc控制器的以太網(wǎng)連接方案。

　　2.4 嵌入式以太網(wǎng)解決方案

　?。?）嵌入式以太網(wǎng)解決方案原理與配置設(shè)計(jì)。嵌入式以太網(wǎng)解決方案采用可插在controllogix5000機(jī)架內(nèi)的prosoft公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)模板，自主編程后，直接實(shí)現(xiàn)controllogix5000與s7-400的以太網(wǎng)通訊。該方案的通訊配置圖如圖4所示。該方案測(cè)試需要的硬件配置如表4所示。

　　（2）方案評(píng)析。該方案的關(guān)鍵是采用了prosoft公司生產(chǎn)的允許用戶二次開(kāi)發(fā)的第三方以太網(wǎng)模塊mvi56-gec，該模塊相當(dāng)于一個(gè)帶有以太網(wǎng)接口的嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，由于ab公司controllogix5000的以太網(wǎng)模塊和siemens公司s7系列plc的以太網(wǎng)模塊在tcp傳輸控制層及以下都遵從相同的協(xié)議，只是在應(yīng)用層分別采用了ethernet/ip和profinet規(guī)約，因此可以通過(guò)socket編程直接使用傳輸層協(xié)議來(lái)通訊。該方案最經(jīng)濟(jì)可靠，但因涉及到自主開(kāi)發(fā)，不利于推廣，且應(yīng)用案例較少，不如方案1-3的通訊技術(shù)成熟。

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　　2.5 dp/dp coupler解決方案

　　（1） dp/dp coupler解決方案原理與配置設(shè)計(jì)。在已有dp網(wǎng)上掛dp/dp coupler，采用dp網(wǎng)與s7-400的cpu通訊。該方案的通訊配置圖如圖5所示。該方案測(cè)試需要的硬件配置如表5所示。

　　（2）方案評(píng)析。該方案是一個(gè)成本最低的dp網(wǎng)通訊方案，因?yàn)樗恍枰硗庠赾ontrollogix5000的機(jī)架中再插入另一塊第三方的dp通訊模塊sst-pfb-clx-rll，而且可以利用controllogix5000遠(yuǎn)程i/o已經(jīng)存在的dp網(wǎng)絡(luò)，將dp/dp coupler安裝在合適的遠(yuǎn)程i/o柜內(nèi)，從而減少兩個(gè)控制器間進(jìn)行dp網(wǎng)通訊的距離，這個(gè)方案實(shí)質(zhì)上將兩套控制系統(tǒng)已有的dp網(wǎng)絡(luò)用dp/dp coupler連接在一起后，再由雙方的cpu經(jīng)dp/dp coupler通道交換信息，這種通訊方式允許的輸入和輸出數(shù)據(jù)都只有244個(gè)字節(jié)。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　異構(gòu)plc自動(dòng)化系統(tǒng)集成越來(lái)越成為當(dāng)前困擾plc深度應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。從目前的狀況講，基于標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線的方法比較流行，例如在北美地區(qū)基本上是采用ab公司的controlnet確定性現(xiàn)場(chǎng)總線，而在西歐基本上是采用siemens公司的profibus現(xiàn)場(chǎng)總線。不過(guò)根據(jù)目前以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用更為完善的應(yīng)用層協(xié)議，甚至“一網(wǎng)到底”應(yīng)該是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

（轉(zhuǎn)載）