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PLC的通讯

   日期:2006-06-27     作者:管理员    

       IEC61131的Part 5描述的是PLC的通讯问题,即通过通讯网络连接在一起多台PLC之间如何实现状态及控制信息的交换、如何启动执行命令。执行命令包括重新启动资源和下载配置等。IEC61131-5的通讯服务包括两个方面:服务器设备和客户设备。
IEC61131-5以国际标准化组织(ISO)的网络的七层协议模型为基础,在第七层应用层之上建立了IEC61131-5的通讯模型,所以,从理论上来说,IEC61131-5允许各PLC之间通过任何类型的网络进行通讯。定义在IEC61131-5中的通讯设备的许多概念来自IEC61131-3,如存取路径和通讯功能块等。通讯功能块和相关的数据类型是用IEC61131-3中的概念和语言来定义的。

一.通讯模型

    IEC61131-5的通讯模型如图一所示。一个PLC可以相当于一个服务器,为客户提供信息和对客户的请求做出反应,也可以相当于一台客户,向服务器请求信息和要求服务。其它的设备,诸如监控系统(Supervisory system)和其它非I

EC61131-3相容设备也可以作服务器或客户。

 

PLC的通讯如图

 


图一 通讯模型


 
    通讯协议(如以太网)允许非限定数量的PLC服务器和客户共存在同一个网络中。在许多情况下,一台PLC既可以一些PLC的服务器,又可以作为其它一些PLC的客户。IEC61131-5标准仅仅定义了在PLC之内的通讯设备,如PLC A 和B 的通讯设备,并没有定义其它外部的客户的通讯设备。

    IEC61131-5规定,每一台PLC可以随意地提供通讯设备以支持下面的特殊应用功能:

    设备检验

    数据获得

    控制

    程序执行和i/o控制

    应用程序传送

    用户应用程序的同步

    警告报告

    连接管理

二.PLC功能模型

    如图二为PLC的功能模型.使用IEC61131-3语言定义的可执行程序需要许多子系统的支持,远程PLCs、设备和监控系统全部需要通讯服务来监视它们的健康情况和状态,在某些情

PLC的通讯如图

 

 
图二 PLC的功能模型
 

       况下,还需要通讯服务来控制每一个功能子系统。如监控系统可能需要存取诊断程序用于分析程序错误,或者远程PLC可能需要监视PLC硬件的健康情况等。

三.PLC的状态信息

    IEC61131-5规定PLC主要子系统如下表:

 

PLC的通讯如图


 
    对每一个子系统,其状态信息用一个标准格式的采用IEC61131-3中的数据类型表示的数据结构来描述。各个PLC子系统有相似的状态信息项。每一个子系统有一个称为 “health(健康状况)”的初始化项,它有三个状态:GOOD、WARNING、DAD。每一个子系统的状态信息还包括特定的产品状态信息,诸如诊断错误、操作状态等。每一个子系统能够通过预定义的存取路经直接地址容易地存取状态信息。IEC61131-5定义了一套复杂的保留直接地址用于存取PLC内的每一个子系统的状态。如%S0是主PLC状态的直接地址,%S3是第三子系统状态的直接地址。

四.通讯功能块

    IEC61131-5标准允许PLC之间交换信息和控制信号。下表列出了标准提供的通讯设备和通讯功能块。

 

PLC的通讯如图


 
    连接管理(Connection management)

    通讯功能块通过通讯通道读写远程PLC。通讯通道的建立是通过调用CONNECT功能块的实例并将远程PLC的完全网络地址提供给CONNECT功能块来实现的。CONNECT功能块返回一个本地通讯通道的标识,所以,需要与特定的远程PLC通讯的全部通讯功能块能够使用该开放的通讯通道。

    设备确认(Device verification)

    STATUS 和UNSTATUS功能块读取远程PLC状












态的设备。

    数据获得(Data acquisition)

    数据获得关心的是从远程PLC读取变量值,读取变量值的方法有两种:

    1.轮询(Polled): READ功能块能周期性地或在特定触发器条件下读取被选变量的值。

    2.编程(Programmed): 远程PLC能够决定在何种条件下提供数据消息。远程PLC内的USEND功能块能够传送由URCV功能块接收的未经请求的数据。

   控制(Control)

   有两种方法用于实现本地控制软件和远程控制软件的交互:

    1.参量法(Parametric):该种方法允许本地PLC通过写值到关健变量调整远程PLC的行为。WRITE功能块允许将值写入到远程PLC内的被选的“存取路径(access path)”变量中。

    2.互锁法(I

nterlocked): 该种方法提供了一种控制事务处理的方法,即本地PLC请求远程PLC执行一个操作接着返回操作完成的信号。这种事务处理是通过使用本地PLC(客户)内的SEND的功能块和远程PLC内的RCV功能块来完成的。

    报警报告(Alarm report)

    当某一预定的报警条件产生时,PLC能向被选的远程PLC发出信号。远程PLC于是能够发送一个确认信号返回给本地PLC,告知报警报告已经收到了。ALARM和NOTIFY功能块能够产生确认和非确认的报警报告。

    变量范围管理(Variable scope management)

    变量范围管理标识了各种各样的IEC61131-3语言或其它特定实现的名称范围。

五.MMS映射

    IEC61131-5考虑到了通讯功能块映射到ISO/IEC 9605-5的制造报文规范 (MMS-Manufacturing Message Specification)中的给定服务的情况。MMS特定于MAP(Manufacturing Automation Protocol)的应用层. MAP最初是由美国的通用公司在1980年推出的一种工业通讯系统.

    MMS标准定义了一系列服务,这些服务允许工业设备、单元控制器和监控系统通过一个通讯网络交换信息。每一个服务特定为一个事务处理。一系列事先定义的数据项被传送给一个远程设备,接着就要求一系列事先定义的响应中的一个做出响应。请求信息和响应信息具有足够的柔性来考虑附加的特定数据的实现。

    定义在标准中的MMS映射包含了在表一中全部设备。每一个功能块使用一个已定义的MMS服务的子集。如STATUS功能块将使用MMS的“状态”服务。每一个功能块的实现将调用一系列定义的MMS服务。这将允许与IEC相容的设备之间能够借助于任一基于MMS的网络进行互操作。

    采用MMS还能够使得基于MMS网络的不是采用IEC61131-3标准实现的设备与基于IEC61131-3标准的PLC进行通讯。如一台在MMS网络上的数控机床(NC)能够对基于IEC61131-3标准的PLC内的STATUS功能块作出响应。

    IEC61131-5定义了IEC61131-3与MMS之间的映射以及相应的数据类型。IEC61131-5还定义了数据类型的兼容性规则,还定义了IEC61131-3名称范围到各式各样的MMS域以及MMS事务处理的映射。

六.总结

    IEC61131-5的通讯模型的建立及其通讯功能块到ISO/IEC 9605-5的制造报文规范 (MMS-Manufacturing Message Specification)中的给定服务的映射的建立,不但从理论上实现了各PLC之间通过任何类型的网络进行通讯的能力,而且还大大地扩展了PLC系统与其它的自动化控制系统如数控机床(NC)、机器人等进行通讯、集成的能力。IEC61131-5标准很好地适应了自动化系统的未来发展对开放性提出的要求,这使得IEC61131可以很好地适应于下一个世纪。
 


 
  
  
  
  
 
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