基于Q系列PLC網絡系統的通信實現

馬健 王福明 范兆周

摘 ?要：隨著計算機技術的發展，PLC的通信在工業現場控制中扮演著重要的角色，文章重點介紹了三菱Q系列PLC的三層網絡結構和各層網絡的通信實現，通過各層網絡間通信完成數據的交互從而實現系統的整體控制。

關鍵詞：PLC;網絡結構;通信

1 Q系列PLC的網絡結構

三菱Q系列PLC有著清晰的三層網絡，根據不同的系統要求提供對應的網絡產品。具體的網絡結構圖如圖1所示。

信息層：以太網是整個網絡系統中最高層，它的主要功能是在可編程邏輯控制器及PC之間傳輸設備運行狀況、產品信息等相關數據（如設備運行狀態、能源可視化數據），信息層一般使用以太網，它不僅能夠連接PC，而且還能連接各種自動化設備，三菱Q系列PLC的以太網模塊具有電子郵件收發功能，用戶隨時隨地可以通過電子郵件了解生產狀況。同時，利用因特網的FTP服務器功能可以實現程序的上傳/下載和信息的傳輸。

控制層：MELSECNET/H它是系統網絡的中間層，MELSECNET/H的作用是在可編程邏輯控制器等控制設備之間進行數據傳遞的控制網絡，其中MELSECNET/H有以下特點：首先是有良好的實時性、其次它的網絡設定較為簡單、最后是有冗余回路。由于具有這些特點使得它獲得了較高的市場評價。MELSECNE/H繼承了MELSECNET/10網絡的優點，優化了網絡的實時性，提升了數據容量，從而進一步滿足系統要求。現在只有三菱Q系列PLC才可使用MELSECNET/H網絡。

設備層：基于CC-Link控制的設備層具功能是把可編程邏輯控制器與系統的相關設備相連接，CC-Link控制的網絡是系統的最底層網絡。使用該總線結構，減少了配線的工作量，提供了系統可維護性，并且，CC-Link收集的不只I/O有無的數據，它還可以連接變頻器、風機等相關設備，從而完成數據的交互實現系統的控制。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，而且使用更加方便。

2 網絡系統的通信實現

2.1 CC-Link網的通信實現

CC-Link的通信方式主要為以下兩種：循環通信和瞬時傳送。循環通信表明網絡中一直有數據在交換。交換的數據類型為：遠程輸入RX，遠程輸出RY和遠程寄存器RWr、RWw這四種數據類型。一個從站可傳遞的數據容量依賴于所占據的虛擬站數。占據一個從站意味著適合32位RX或RY，并以每四個字進行重定向。如果一個裝置占據兩個虛擬站，那么它的數據容量就擴大了一倍。除了循環通信，CC-Link還提供主站、本地站及智能裝置站之間傳遞信息的瞬時傳送功能。

在 CC-Link網絡中主站是通過CC-Link模塊采用鏈路掃描方式與各從站進行數據鏈接，遠程站與主站之間的鏈接通過緩沖存儲器自動映射完成，而各站與本站PLC內的緩沖存儲器是通過程序的編寫來實現。CC-Link的網絡參數設置圖2所示。

2.2 MELSECNET/H網的通信實現

MELSECNET/H網絡通過光纖環路網絡模塊進行網絡通訊，通過設置CPU模塊與網絡模塊的連接方式，以達到網絡連接和通訊的目的。網絡的整體設置如下所示。

（1）站號設置：根據網絡需要定好站號，通過Station設置開關進行設置。（2）模式設置：根據網絡連接情況設定網絡連接速度和工作模式。（3）網絡連接：在整個光纖環路中，通過使用光纖線纜將模塊接入MELSECNET/H網絡。模塊的IN端口應與上游設備的OUT端口相連，模塊的OUT端口應與下游設備的OUT端口連接。（4）連接應當將同一網絡內的模塊模式設為一致。利用GX一WORKS設置網絡模塊和CPU模塊的連接以及網絡模塊的網絡參數。

通過通信模塊的MODE旋鈕，可以選擇數據傳輸速率應為25MbP/S，s設置冗余系統1#為工作站，其余順次排列。由于網絡層共有兩個環網，所以還需要設置其中的網絡號。網絡刷新參數設置如圖3所示。

圖3 網絡刷新參數設置

2.3 以太網的頂層通信系統實現

整個系統的通信可以通過HUB來實現，以太網的主要設置步驟如下：（1）I/O配置：I/O配置可以通過三菱公司的GX-WORKS軟件針對安裝在基板上的模塊類型和對I/O信號的范圍進行設置。這樣的設置方法較為簡單。（2）MNET-10H以太網卡號的設置：設置的主要內容有其他站訪問期間的有效模塊、網絡類型、起始I/O地址、模式等相關設置。（3）操作設置：主要內容有：通訊數據格式、時序初始化、IP地址、發送禎等相關設置。

3 結束語

針對現場控制的網絡化時代的需求。設計了基于Q系列PLC的三層網絡結構。網絡結構主要包括：設備層、控制層、監控層，通過三層網絡間的通信實現系統的整體控制。未來的工作將針對發展迅猛的手機APP應用，實現通過手機完成系統的操作以及遠程監控等。

參考文獻

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作者簡介：馬健（1991-），男，在讀碩士研究生，研究方向：信號與信息處理。