基于CAN總線的PLC通信控制

滕朋霏

摘 要：經濟的快速發展及經濟發展方向、發展模式的轉變推動著我國工業產業的變革。在這場工業自動化的變革中PLC發揮著重要的作用，PLC經過多年的發展已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品，從而能夠滿足多種情況下的控制需求。現今的工業控制領域應用的范圍越來越大，常常需要多臺PLC協作完成一個系統的綜合控制，為確保PLC之間的協同工作要求設計一種能夠將多種PLC通信協議轉化為統一網絡通信的PLC網絡通信方案，從而使更好地實現PLC之間的相互連通以及與上位機之間的通信。本文在分析CAN總線特性的基礎上提出了一種基于CAN總線的PLC通信網絡方案。

關鍵詞：PLC通信；CAN總線；通信組網

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

PLC經過多年的發展已經形成了完善的系列化產品以滿足不同場合、不同規模的控制需求，小型PLC是應用最多也是最為廣泛的PLC產品，但是其在應用的過程中也存在著網絡通信功能弱等不足，在控制網絡的構建中使用單臺上位機與PLC通過串口進行通信，但是串口通信受到通信距離和節點的限制無法滿足不同廠家PLC產品之前的通信組網，從而在面對多臺次、多型號的PLC的組網通信中無法建立起良好的通信網絡。因此，通過總線控制技術做好不同廠家PLC產品的組網通信是PLC控制中的重要的發展方向。

1.現場總線技術簡述

現場總線根據通信協議采用統一的通信標準以便在自動控制PLC設備之間建立起一個局域通信網絡，從而實現工業現場之間的各種控制設備之間的信息傳輸。在現今的現場總線中具有CAN總線、PROFIBUS總線、FF總線等多種總線。通過總線的應用使得以往單線的PLC控制模式轉變為高速、雙向、多節點的控制模式，使用一臺上位機可以完成對于多臺PLC的通信控制，從而大大提高了現場自動化控制的擴展性。以CAN總線為例，其在設計之初就考慮到多種PLC控制設備之間的并行控制及信息傳輸的特性，因此使用CAN總線能夠滿足現今快速發展的PLC通信需求。CAN總線工作方式多樣，其組網的各站點之間根據站點優先權來進行總線的訪問，具有良好的通信功能，是一種十分適合組建PLC通信網絡的總線技術。

2.CAN總線在PLC通信組網中的應用

利用CAN總線技術完成PLC的組網通信方案中，上位機可以利用CAN總線與網絡中的多臺PLC完成數據、命令的傳輸交換，通過CAN總線技術中多具有的統一通信協議完成不同PLC型號不同廠家的PLC組網通信，從而使得PLC的組網通信大為簡化且擴展性也大為提高。在CAN總線應用的過程中通過將不同廠家、不同型號的PLC通信協議轉化為統一的CAN通信協議從而方便各PLC之間的連通和通信。使用CAN總線進行PLC組網通信具有以下的特點：（1）通過使用CAN總線能夠完成不同品牌PLC之間的組網通信，極大地增加了現場自動化控制的擴展性。（2）能夠以較低的成本建立起控制系統。（3）使用CAN總線具有良好的硬件擴展性，可以完成多種PLC的通信組網。（4）CAN總線具有實時、高速、可靠等的通信特點。上位機通過使用CAN總線與PLC建立通信連接的示意圖如圖1所示。

在使用PC機作為上位機應用于自動控制系統中時主要有串行和并行兩種通信模式，使用并行通信時能夠同時進行多位數據的傳輸，具有數據傳輸速度快、傳輸距離遠等的特點，但是實現的成本相對較高。在通信的過程中，PC上位機向下位機發送相關指令通過CAN總線轉化為CAN總線標準的統一數據模式，PLC通過對所受到控制指令的識別并響應這一指令進行相關的讀寫操作。此外，在PLC工作的過程中可以根據需要及設置通過CAN總線來將PLC的相關運行狀態發送至上位PC機中。在使用CAN總線進行PLC的通信中除了使用PC機作為上位機來進行網絡的拓撲外，在使用上位機完成對于PLC控制組網監控中，上位機通過CAN總線實現與PLC的通信并對PLC所采集到的數據進行實時的顯示以此來完成對PLC的運行監控。此外也可以使用PLC與PLC、PC相連的方式來進行大型的自動控制通信。

3.不同廠家PLC系統利用CAN總線進行通信組網的實現

各PLC生產廠家在網絡通信協議的制定中都采用的是自家所開發的通信協議，以歐姆龍PLC為例，其PLC在與上位機的通信中通過使用RS232通信電纜實現與上位機的連接通信，在使用上位機PC與PLC之間的連接通信中需要注意設定兩者之間的通信參數：波特率、校驗位、數據格式等。為實現數據傳輸需要在歐姆龍PLC中編制TXD的指令，在編寫的過程中首先對歐姆龍PLC中的DM區進行初始化，將歐姆龍PLC中的DM0位改變為與CAN協議中的命令碼相一致，DM0中的低字節作為相關操作的節點地址。在CAN總線的應用協議層的編制中，CAN總線應用協議層是實現與CAN-PPI網關控制器與CAN總線中的其他相關節點進行通信的重要協議，在CAN總線應用層協議的編制中其多數是由PPI參數所確定的，以西門子S7-200系列PLC為例來對CAN總線應用層進行說明，在使用CAN總線協議對PLC進行通信時，其會涉及到ParaAccessDir參數以確定對西門子PLC進行何種操作，在對ParaAccessDir參數中數據位的不同設定以此來完成對于PLC的組網通信。

結語

PLC是現今在工業控制領域中應用最多也是最為廣泛的控制設備，PLC具有結構簡單、可靠性高等的一系列優點。在現今的工業控制中，工業控制正在向著大型化、信息化的方向發展，為更好地實現對于工廠的自動化控制，往往需要使用多臺PLC相互協作的方式來完成控制需求，為做好不同廠家PLC的通信協調，可以通過使用CAN總線通信技術來實現PLC的組網通信以便使得PLC發揮出更好的控制效果。

參考文獻

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