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　　摘要：PLC自生產(chǎn)以來，以它的操作簡單、功能強(qiáng)大、特別是高穩(wěn)定性等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。本文就介紹了PLC產(chǎn)品在串口服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)控制中的應(yīng)用，來供大家參考。

       引言
　　
　　可編程序控制器，簡稱PLC，是工業(yè)的控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。PLC自生產(chǎn)以來，以它的操作簡單、功能強(qiáng)大、特別是高穩(wěn)定性等特點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。目前，以監(jiān)控軟件如Wincc，MCGS為上位機(jī)軟件，PLC為下位機(jī)而組成的控制系統(tǒng)，已成為廣泛應(yīng)用的控制模式.它結(jié)合了計(jì)算機(jī)的界面友好，直觀和PLC穩(wěn)定、編程靈活的優(yōu)點(diǎn)，主導(dǎo)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的流行趨勢.因此，對PLC的數(shù)據(jù)交互，組網(wǎng)功能提出了更高的要求。如PLC與PLC之間，PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與智能設(shè)備等都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互.特別是在某些遠(yuǎn)程控制，控制點(diǎn)分散等場合，PLC的網(wǎng)絡(luò)功能顯得尤為重要。
　　
　　1、PLC常用組網(wǎng)方式
　　
　　常用PLC組網(wǎng)方式大致可概括為基于通用串口、基于總線及基于以太網(wǎng)三種。
　　
　　1.1通用串口模塊
　　
　　基于串口通信模塊來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示.采用了計(jì)算機(jī)鏈接的形式，在上位機(jī)的組態(tài)軟件中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，無需編程，即可與多臺(tái)PLC進(jìn)行通訊。以三菱公司的FX1S系列的PLC為例，RS232C/485轉(zhuǎn)換適配器選用FX2485PC2IF，RS2485通訊板選用FX1N24852BD即可實(shí)現(xiàn)。這種方法使用較為方便，性能也很好，關(guān)鍵是串口通信模塊的成本相對較高。　　　　
　　1.2基于總線
　　
　　目前，PLC廠商如OMRON，Siemens等，對其旗下的PLC產(chǎn)品都提供了的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如OMRON公司的ControllerLink網(wǎng)，DeviceNet網(wǎng)絡(luò)等。這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由于廠商產(chǎn)品的專屬性，不同廠家的設(shè)備無法互通，基本上選定一個(gè)廠家的PLC，其他配套設(shè)備設(shè)備也必須為該廠家的，成本相對較高，所以應(yīng)用時(shí)有一定的局限。
　　
　　1.3基于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)
　　
　　基于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)方式進(jìn)行組網(wǎng)，系統(tǒng)一般分為三個(gè)層次：*層為工控機(jī)組成的上位機(jī)監(jiān)控站；第二層為由集線器、雙絞線和收發(fā)器等組成的工業(yè)以太網(wǎng)；第三層為控制站。選擇TCP/IP作為通訊協(xié)議，并采用C/S模式使控制站和監(jiān)控站實(shí)現(xiàn)面向連接的通訊。
　　
　　采用此種方式組網(wǎng)，zui大的優(yōu)點(diǎn)在于可以使用現(xiàn)有的工廠局域網(wǎng)，提高綜合利用率。且速度快，以太網(wǎng)通訊速率可達(dá)100Mbps;若采用光纖傳輸，則抗*力大大增強(qiáng)，且傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里。但是，以太網(wǎng)無法和PLC等串口設(shè)備進(jìn)行直接通訊，需配以相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)通訊，使用上增加了成本。在一般小中型控制系統(tǒng)中并不多見。
　　
　　2、基于串口服務(wù)器的組網(wǎng)方式
　　
　　基于串口服務(wù)器是一種新興的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)解決方案。串口服務(wù)器是一種協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，廠商有MOXA和ATOP等.它可以提供1，2，4，8或16口的RS232或RS422/485串口界面，以及一個(gè)10M/100M的以太網(wǎng)接口，將RS232/422/485串行設(shè)備接入TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，主計(jì)算機(jī)采用TCP/IP協(xié)議通過以太網(wǎng)訪問被接入的終端設(shè)備。上位機(jī)相應(yīng)采用SOCKET編程。
　　
　　使用串口服務(wù)器也非常簡便，安裝驅(qū)動(dòng)程序后，即可在PC機(jī)上產(chǎn)生多個(gè)由驅(qū)動(dòng)程序仿真的虛擬串口。只需要打開軟件所虛擬的串口即可透明訪問遠(yuǎn)端串口設(shè)備，類似于對普通串口一樣進(jìn)行一對一的收發(fā)和控制。
　　
　　簡而言之，它是結(jié)合了串口通訊的簡單方便，又利用了以太網(wǎng)的穩(wěn)定，是一種性價(jià)比較高的組網(wǎng)方式。如圖2所示。　　　　
　　從圖2可以看出，將串口服務(wù)器的網(wǎng)口端連接到集線器或者交換機(jī)上，通過設(shè)置串口服務(wù)器的IP地址，就可以使它成為以太網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn).而在串口服務(wù)器的串口端，可方便與不同廠商的PLC產(chǎn)品或串口設(shè)備進(jìn)行連接。即使不同形式的串口(如RS422/485/232)，都可方便連接到以太網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)組網(wǎng)。當(dāng)需要再增加串口設(shè)備入網(wǎng)時(shí)，也可以方便接入，因?yàn)橐粋€(gè)串口服務(wù)器可以提供多達(dá)16個(gè)串口端?？梢姡诖诜?wù)器組網(wǎng)具有布線簡單，拓展性強(qiáng)，性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。當(dāng)然，串口服務(wù)器組網(wǎng)還可以采用直連的方式。
　　
　　3、串口服務(wù)器的應(yīng)用舉例
　　
　　以某污水處理廠的控制系統(tǒng)為例。在污水處理控制系統(tǒng)中，控制設(shè)備較多如：潛水泵、污水泵、鼓風(fēng)機(jī)等，被控參數(shù)以數(shù)字量居多，對數(shù)字量輸入輸出的控制正是PLC的優(yōu)勢所在，因此一般都采用PLC控制系統(tǒng)。針對污水處理廠分布區(qū)域較廣，設(shè)備間位置較為分散等問題，需設(shè)計(jì)一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對污水處理過程進(jìn)行監(jiān)控、分析、管理和優(yōu)化。
　　
　　3.1系統(tǒng)工藝簡介
　　
　　系統(tǒng)工藝如圖3所示。　　　　
　　主控站要對各污水處理環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集以及管理.主控站與各處理站之間距離較遠(yuǎn)，工廠已建好工業(yè)局域網(wǎng)，可供使用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮將來增加設(shè)備的可能性。
　　
　　3.2系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計(jì)
　　
　　本系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，采用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)1個(gè)主控站與3個(gè)PLC站之間的遠(yuǎn)程傳輸。主控站對全場實(shí)施集中管理，控制現(xiàn)場由3個(gè)PLC和現(xiàn)場儀表對各過程進(jìn)行分散控制。根據(jù)工藝要求，PLC1位于變電所，主要用于對機(jī)、泵等電氣參數(shù)的監(jiān)視、控制和聯(lián)鎖。PLC2設(shè)置在沉砂池現(xiàn)場，用于對成套設(shè)備監(jiān)控。PLC3設(shè)置在污泥脫水間，用于對污泥脫水機(jī)的安全保護(hù)及監(jiān)控。
　　
　　考慮到主控站與各處理站之間距離較遠(yuǎn)，而處理站共有3個(gè)PLC串口設(shè)備需連接入網(wǎng)。若采用基于串口通信模塊方式進(jìn)行組網(wǎng)，傳輸距離受限，且布線較為復(fù)雜，拓展性不夠好，若再增加一臺(tái)PLC，需要增加相應(yīng)的串口模塊。考慮到工廠已有工業(yè)局域網(wǎng)，而傳輸距離遠(yuǎn)、連接多個(gè)串口設(shè)備正是串口服務(wù)器的優(yōu)勢，則本系統(tǒng)則采用基于串口服務(wù)器的方式組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。
　　
　　串口服務(wù)器選用的是MOXA的NPort5430。目前，它被廣泛應(yīng)用于各類串口設(shè)備和以太網(wǎng)連接方案中，提供了4個(gè)RS422/485串口，通訊速率50～921.6kbps，用以設(shè)備拓展。
　　
　　使用時(shí)，用RS232/485連接線將NPort5430連接至PLC的通訊口，用網(wǎng)線將NPort5430和HUB連接，完成了硬件安裝。利用NPort5430所帶的軟件包可以完成對串口服務(wù)器的屬性設(shè)置，如IP地址，操作密碼，通訊波特率等，詳細(xì)內(nèi)容可參見用戶手冊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。　　　　
　　目前，該系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行.基于串口服務(wù)器組建的PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，運(yùn)行穩(wěn)定，且布線簡單，可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，拓展性強(qiáng)，性能穩(wěn)定等，是一種很好的解決方案。
　　
　　4、結(jié)語
　　
　　PLC通用的三種組網(wǎng)方式都各有特點(diǎn)，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求選擇。值得說明的是，基于串口服務(wù)器模式的組網(wǎng)方式，有著布線簡單，成本低廉且易于操作，與高速以太網(wǎng)的方便搭接等優(yōu)勢，目前在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的組網(wǎng)，企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)考勤系統(tǒng)中都得到了廣泛應(yīng)用，是一種值得推薦的組網(wǎng)方案。