它的拓扑结构为环形。如图3-18所示。 图3-17 令牌总线相当于一个逻辑环
由于环形拓扑结构是点到点的连接,不像总线结构那样是多点连接,故令牌传递上比总线形结构简单。其逻辑环是固定的,而总线形的逻辑环是不固定的,故其令牌传递和维护算法比总线形简单。
图9-19所示曲线是三种网络的比较。 图3-18 三种网络的比较
3.工业局域网的选型考虑
(1)拓扑结构方面。工业局域网的结构模式必须符合工业控制系统的结构特征和综合要
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求。工业控制系统一般采用纵向层次结构。
①直接控制级。主要完成自动调节和程序控制,其可靠性、实时性要求较高。系统一般按调节回路或设备分布,呈典型递阶控制特性,横向联系少。该级数据量不大,数据包较短,地址区域分布小。故采用令牌总线、主从总线或星形结构较合适。若从性能价格比考虑,则主从总线结构最佳。
②监控和优化级。它按照一定的最优化指标,规定直接控制级的设定值,有时还要对系统的模型进行辨识。其特点是数据处理量大,数据包长、且规整,实时性、可靠性、灵活性也要求较高。系统一般按设备和功能混合分布,横向联系较多。因此该级采用令牌总线形结构较好。
③管理级。它采用综合性管理,即生产控制工作站根据系统总目标,不断调整监控级的模型结构和控制策略。该级主要特点是数据多、传送量大、系统按功能横向分布,地域范围广。灵活性要求低,工作站容量大。因此本级适于采用令牌环形结构。
从拓扑结构可控制结构的角度,对工业局域网的要求和评价准则可归纳为可靠性、确定性、吞吐能力、灵活性和稳定性五个方面。目前工业局域网主要采用星形、环形和总线形拓扑结构。星形和主从总线形因技术成熟、简单经济、故在直接控制级中已广泛采用。但从今后的发展趋势看,总线形和环形结构将成为工业局域网的主流拓扑结构。
(2)介质访问控制及通信协议方面。令牌传递方式将日益占主导地位。但是不管采用上面哪种网络,有一点需要注意的是,802协议制订的初衷是面向办公自动化的,故在工业自动化方面的考虑自然不够充分,所以在使用时,必须结合工业自动化的应用而加以修改,目前各PLC厂商采用802协议,大部分是根据该公司的产品而加以改造的。
4.PLC网络的上位连接系统
将计算机与控制系统中的PLC连接起来,计算机作为上位机,PLC作为下位机进行通信,就构成了PLC网络的上位连接系统。
计算机作为上位机可以提供良好的人机界面,进行全系统的监控和管理;PLC作为下位机,执行可靠有效的分散控制。在计算机与PLC,PLC与PLC之间通过通信网络实现信息的传送和交换。在控制系统中,一般计算机仅用于编程、参数设定和修改,图形和数据的在线显示,并没有直接参与现场控制,现场上的控制执行者是PLC。因此,即使是计算机出了故障,也不会影响整个生产过程的正常进行。大大地提高了系统的可靠性。
应用实践表明:上述的分布式控制系统可以综合计算机和PLC的长处,弥补它们各自功能上的不足,实现控制与管理一体化。这种分布式控制系统在工厂自动化(FA),柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)中可以发挥重要的作用。
上位连接系统的核心是计算机与PLC的通信。而实现通信就要解决两个问题:一是如何连接、二是怎样进行通信。本节将围绕这两个问题进行介绍。
本节以OMRON PLC为例,其它型号的PLC虽形式上有所不同,但就基本原理和方法而言大体相同。
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