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
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。 PLC
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
、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。 PLC资料网
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。 PLC资料网
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 PLC
五、E-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。 PLC资料网
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。 PLC
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。
Siemens SIMATIC TI 5451104
ACTIVE GUAGE D38661000
MODULE L5203-2-00
NCV-20NBNMP
SSD LINK L5203-2-00
Yamaha DRCH-1515 FST20-350
AMETEK 1064-768 IOM
MEDAR 917-0050
ABB A8PU05ABFW02
Mitsubishi MR-J2-60D-S24
Wandel PSM-139
TEKTRONIX VM700A
MOOG D663-4010 D061-8312
ATOS DPHI-2631/S
ALCATEL 9400-UX
ALCATEL ISA-ES4
Philips PM-5420
80A3-POLE
HP Agilent E-6453A
HP 8591E
ADVANTEST TR-4171
KENWOOD V1000
SBC SB70401.5
ANRITSU MS2661C
TEKTRONIX TDS-3012B
HP Agilent 53181A
TEKTRONIX TDS-3012
HIOKI 3227 mOhm Hi Tester
MEGURO MQ-1601 80A3-POLE
ERICSSON Mini Link 15C
LEADER 3220
RION LR-04 Level Recorder
HP 8657B
HP/Agilent 5350B
Indramat 2AD180C-B35 LB2-BS03-2GV2
Simoreg Rack D165G200/25MREQ Siemens 6RB2025-E00
Siemens 6SN1122-0BA11-0AA1
Lenze EVD4905-E 80A3-POLE
SEW MPB 51A027-503-00
Beckhoff PC MIC 3210
Omron Yaskawa CIMR F7E4030
Siemens 6AV3607-1JC30-0AX1
Lenze 33.4904-E Serie 4900
LinMot E1100-CO-HC 模块
ESA VT585W
Indramat DKC 14.3-040-7FW
Lenze EVS 9324-CPV003
Edwards E2M8 80A3-POLE
Siemens 6GK7 443-1GX11-0XE0
Indramat MDC9.30B/MMA-1/I422B
Siemens 6ES7315-2AF03-0AB0
Indramat MAC 112 C-0-HD-2-C/180-B-0/S011
Indramat HDS03.2-W100N-HS12-0
Indramat BTV 20.2CA-64B-33C-D-FW
Yaskawa CIMR F7E4015
Bosch CPS 21
ABB SPAD346C3
Siemens 6FM1470-3BA25
Siemens 6ES5947-3UA22
BBC Veritron AAD 80A3-POLE 6101A
Okuma E4809-436-003-A
Indramat DKC 03.3-040-7-FW
Siemens 1PH4107-4NF26-Z
HF Spindel Perske KSC70.12-2D
SEW R37DY71L/B/TH
AMK Amkasyn KWF 1-0N
Siemens 6SE7012-0TP50-Z
Indramat TVM 2.4-050-220/300-W1/220/380
Lauer LCA 245 80A3-POLE
Indramat TDM 1.2-050-300W1
Siemens 6ES5900-7AD11
Siemens 6ES5900-7AC11
Indramat TDM 1.2-050-300-W1-000
Siemens 6ES5955-3LF12
Siemens 6GT2002-0AA00
Siemens 6EV3055-0BC