基于CAN總線的PLC通信控制

滕朋霏

摘 要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向、發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變推動(dòng)著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的變革。在這場(chǎng)工業(yè)自動(dòng)化的變革中PLC發(fā)揮著重要的作用，PLC經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，從而能夠滿足多種情況下的控制需求?，F(xiàn)今的工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用的范圍越來(lái)越大，常常需要多臺(tái)PLC協(xié)作完成一個(gè)系統(tǒng)的綜合控制，為確保PLC之間的協(xié)同工作要求設(shè)計(jì)一種能夠?qū)⒍喾NPLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)通信的PLC網(wǎng)絡(luò)通信方案，從而使更好地實(shí)現(xiàn)PLC之間的相互連通以及與上位機(jī)之間的通信。本文在分析CAN總線特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于CAN總線的PLC通信網(wǎng)絡(luò)方案。

關(guān)鍵詞：PLC通信；CAN總線；通信組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

PLC經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)形成了完善的系列化產(chǎn)品以滿足不同場(chǎng)合、不同規(guī)模的控制需求，小型PLC是應(yīng)用最多也是最為廣泛的PLC產(chǎn)品，但是其在應(yīng)用的過(guò)程中也存在著網(wǎng)絡(luò)通信功能弱等不足，在控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建中使用單臺(tái)上位機(jī)與PLC通過(guò)串口進(jìn)行通信，但是串口通信受到通信距離和節(jié)點(diǎn)的限制無(wú)法滿足不同廠家PLC產(chǎn)品之前的通信組網(wǎng)，從而在面對(duì)多臺(tái)次、多型號(hào)的PLC的組網(wǎng)通信中無(wú)法建立起良好的通信網(wǎng)絡(luò)。因此，通過(guò)總線控制技術(shù)做好不同廠家PLC產(chǎn)品的組網(wǎng)通信是PLC控制中的重要的發(fā)展方向。

1.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)述

現(xiàn)場(chǎng)總線根據(jù)通信協(xié)議采用統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)以便在自動(dòng)控制PLC設(shè)備之間建立起一個(gè)局域通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)之間的各種控制設(shè)備之間的信息傳輸。在現(xiàn)今的現(xiàn)場(chǎng)總線中具有CAN總線、PROFIBUS總線、FF總線等多種總線。通過(guò)總線的應(yīng)用使得以往單線的PLC控制模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚佟㈦p向、多節(jié)點(diǎn)的控制模式，使用一臺(tái)上位機(jī)可以完成對(duì)于多臺(tái)PLC的通信控制，從而大大提高了現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制的擴(kuò)展性。以CAN總線為例，其在設(shè)計(jì)之初就考慮到多種PLC控制設(shè)備之間的并行控制及信息傳輸?shù)奶匦?，因此使用CAN總線能夠滿足現(xiàn)今快速發(fā)展的PLC通信需求。CAN總線工作方式多樣，其組網(wǎng)的各站點(diǎn)之間根據(jù)站點(diǎn)優(yōu)先權(quán)來(lái)進(jìn)行總線的訪問(wèn)，具有良好的通信功能，是一種十分適合組建PLC通信網(wǎng)絡(luò)的總線技術(shù)。

2.CAN總線在PLC通信組網(wǎng)中的應(yīng)用

利用CAN總線技術(shù)完成PLC的組網(wǎng)通信方案中，上位機(jī)可以利用CAN總線與網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)PLC完成數(shù)據(jù)、命令的傳輸交換，通過(guò)CAN總線技術(shù)中多具有的統(tǒng)一通信協(xié)議完成不同PLC型號(hào)不同廠家的PLC組網(wǎng)通信，從而使得PLC的組網(wǎng)通信大為簡(jiǎn)化且擴(kuò)展性也大為提高。在CAN總線應(yīng)用的過(guò)程中通過(guò)將不同廠家、不同型號(hào)的PLC通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的CAN通信協(xié)議從而方便各PLC之間的連通和通信。使用CAN總線進(jìn)行PLC組網(wǎng)通信具有以下的特點(diǎn)：（1）通過(guò)使用CAN總線能夠完成不同品牌PLC之間的組網(wǎng)通信，極大地增加了現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制的擴(kuò)展性。（2）能夠以較低的成本建立起控制系統(tǒng)。（3）使用CAN總線具有良好的硬件擴(kuò)展性，可以完成多種PLC的通信組網(wǎng)。（4）CAN總線具有實(shí)時(shí)、高速、可靠等的通信特點(diǎn)。上位機(jī)通過(guò)使用CAN總線與PLC建立通信連接的示意圖如圖1所示。

在使用PC機(jī)作為上位機(jī)應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中時(shí)主要有串行和并行兩種通信模式，使用并行通信時(shí)能夠同時(shí)進(jìn)行多位數(shù)據(jù)的傳輸，具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)等的特點(diǎn)，但是實(shí)現(xiàn)的成本相對(duì)較高。在通信的過(guò)程中，PC上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送相關(guān)指令通過(guò)CAN總線轉(zhuǎn)化為CAN總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模式，PLC通過(guò)對(duì)所受到控制指令的識(shí)別并響應(yīng)這一指令進(jìn)行相關(guān)的讀寫(xiě)操作。此外，在PLC工作的過(guò)程中可以根據(jù)需要及設(shè)置通過(guò)CAN總線來(lái)將PLC的相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)送至上位PC機(jī)中。在使用CAN總線進(jìn)行PLC的通信中除了使用PC機(jī)作為上位機(jī)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渫猓谑褂蒙衔粰C(jī)完成對(duì)于PLC控制組網(wǎng)監(jiān)控中，上位機(jī)通過(guò)CAN總線實(shí)現(xiàn)與PLC的通信并對(duì)PLC所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示以此來(lái)完成對(duì)PLC的運(yùn)行監(jiān)控。此外也可以使用PLC與PLC、PC相連的方式來(lái)進(jìn)行大型的自動(dòng)控制通信。

3.不同廠家PLC系統(tǒng)利用CAN總線進(jìn)行通信組網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

各PLC生產(chǎn)廠家在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定中都采用的是自家所開(kāi)發(fā)的通信協(xié)議，以歐姆龍PLC為例，其PLC在與上位機(jī)的通信中通過(guò)使用RS232通信電纜實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的連接通信，在使用上位機(jī)PC與PLC之間的連接通信中需要注意設(shè)定兩者之間的通信參數(shù)：波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)格式等。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸需要在歐姆龍PLC中編制TXD的指令，在編寫(xiě)的過(guò)程中首先對(duì)歐姆龍PLC中的DM區(qū)進(jìn)行初始化，將歐姆龍PLC中的DM0位改變?yōu)榕cCAN協(xié)議中的命令碼相一致，DM0中的低字節(jié)作為相關(guān)操作的節(jié)點(diǎn)地址。在CAN總線的應(yīng)用協(xié)議層的編制中，CAN總線應(yīng)用協(xié)議層是實(shí)現(xiàn)與CAN-PPI網(wǎng)關(guān)控制器與CAN總線中的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的重要協(xié)議，在CAN總線應(yīng)用層協(xié)議的編制中其多數(shù)是由PPI參數(shù)所確定的，以西門(mén)子S7-200系列PLC為例來(lái)對(duì)CAN總線應(yīng)用層進(jìn)行說(shuō)明，在使用CAN總線協(xié)議對(duì)PLC進(jìn)行通信時(shí)，其會(huì)涉及到ParaAccessDir參數(shù)以確定對(duì)西門(mén)子PLC進(jìn)行何種操作，在對(duì)ParaAccessDir參數(shù)中數(shù)據(jù)位的不同設(shè)定以此來(lái)完成對(duì)于PLC的組網(wǎng)通信。

結(jié)語(yǔ)

PLC是現(xiàn)今在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用最多也是最為廣泛的控制設(shè)備，PLC具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等的一系列優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)今的工業(yè)控制中，工業(yè)控制正在向著大型化、信息化的方向發(fā)展，為更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)于工廠的自動(dòng)化控制，往往需要使用多臺(tái)PLC相互協(xié)作的方式來(lái)完成控制需求，為做好不同廠家PLC的通信協(xié)調(diào)，可以通過(guò)使用CAN總線通信技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC的組網(wǎng)通信以便使得PLC發(fā)揮出更好的控制效果。

參考文獻(xiàn)

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