1.工廠自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)

  大型的工廠自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)一般采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

  (1)現(xiàn)場設(shè)備層

  現(xiàn)場設(shè)備層的主要功能是連接現(xiàn)場設(shè)備，例如分布式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和開關(guān)設(shè)備等，完成現(xiàn)場設(shè)備控制及設(shè)備間的聯(lián)鎖控制。一般來說，現(xiàn)場設(shè)備層的傳輸數(shù)據(jù)量較小，要求的響應(yīng)時(shí)間為10~100ms。主站(PLC、PC或其他控制器)負(fù)責(zé)總線通信管理以及與從站的通信?？偩€上所有的設(shè)備生產(chǎn)工藝控制程序存儲(chǔ)在主站中，并由主站執(zhí)行。

  西門子的SIMATIC NET網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(見圖6-10)的現(xiàn)場設(shè)備層主要使用PROFIBUS-DP。并將執(zhí)行器和傳感器單獨(dú)分為一層，主要使用AS-i(執(zhí)行器-傳感器接口)網(wǎng)絡(luò)。AS-i的主站與連接到其子網(wǎng)的執(zhí)行器和傳感器進(jìn)行通信，其特點(diǎn)是對少量數(shù)據(jù)的毫秒級(jí)快速響應(yīng)。

  (2)車間監(jiān)控層

  車間監(jiān)控層又稱為單元層，用來完成車間主生產(chǎn)

  設(shè)備之間的連接，實(shí)現(xiàn)車間級(jí)設(shè)備的監(jiān)控。車間級(jí)監(jiān)控包括生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)控、設(shè)備故障報(bào)警及維護(hù)等。通常還具有諸如生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)調(diào)度等車間級(jí)生產(chǎn)管理功能。車間級(jí)監(jiān)控用PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)將PLC、PC和HMI連接到一起。這一級(jí)對數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高，要求的響應(yīng)時(shí)間為100ms~1s，但是應(yīng)能傳送大量的信息。

  (3)工廠管理層

  車間管理網(wǎng)作為工廠主網(wǎng)的一個(gè)子網(wǎng)，通過交換機(jī)、網(wǎng)橋或路由器等連接到廠區(qū)主干網(wǎng)，將車間數(shù)據(jù)集成到工廠管理層。管理層處理的是對于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行有重要作用的高級(jí)別的任務(wù)。除了保存過程值以外，還包括優(yōu)化和分析過程等功能。工廠管理層通常采用符合IEC802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，即TCP/IP通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

  2. 西門子的自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)

  S7-300/400有很強(qiáng)的通信功能，CPU模塊都集成有MPI(多點(diǎn)接口)，有的CPU模塊還集成有PROFIBUS-DP、PROFINET或點(diǎn)對點(diǎn)通信接口，此外還可以使用PROFIBUS-DP、工業(yè)以太網(wǎng)、AS-i和點(diǎn)對點(diǎn)通信處理器(CP)模塊。通過PROFINET、PROFIBUS-DP或AS-i現(xiàn)場總線，CPU與分布式I/O模塊之間可以周期性地自動(dòng)交換數(shù)據(jù)。在自動(dòng)化系統(tǒng)之間，PLC與計(jì)算機(jī)和HMI(人機(jī)界面)站之間，均可以交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信可以周期性地自動(dòng)進(jìn)行，或者基于事件驅(qū)動(dòng)。

  西門子的工業(yè)自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)見圖6-11。PROFINET是基于工業(yè)以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線，可以高速傳送大量的數(shù)據(jù)。PROFIBUS用于少量和中等數(shù)量數(shù)據(jù)的高速傳送。AS-i是底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。通用總線系統(tǒng)KONNEX(KNX)用于樓宇自動(dòng)控制。IWLAN是工業(yè)無線局域網(wǎng)的縮寫。各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間用鏈接器或有路由器功能的PLC連接。

  此外MPI是SIMATIC產(chǎn)品使用的內(nèi)部通信協(xié)議，用于PLC之間、PLC與HMI(人機(jī)界面)和PG/PC(編程設(shè)備/計(jì)算機(jī))之間的通信，可以建立傳送少量數(shù)據(jù)的低成本網(wǎng)絡(luò)。PPI(點(diǎn)對點(diǎn)接口)是用于S7-200的通信協(xié)議。點(diǎn)對點(diǎn)(PIP)通信用于特殊協(xié)議的串行通信。

  3. PG/OP通信服務(wù)

  PG/OP(編程設(shè)備/操作面板)通信服務(wù)是集成的通信功能，用于SIMATICPLC與SIM-OTION(西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng))、編程軟件(例如STEP7)、HMI設(shè)備之間的通信。工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS和MPI均支持PG/OP通信服務(wù)。

  PG/OP通信服務(wù)支持S7PLC與各種HMI設(shè)備或編程設(shè)備(包括編程用的PC)的通信。PG/OP通信服務(wù)提供以下功能

  1)PG/PC功能下載、上載硬件組態(tài)和用戶程序，在線監(jiān)視S7站，以進(jìn)行測試和診斷。

  2)OP 功能HMI設(shè)備和 PG/PC 讀取或改寫 S7 PLC的變量，S7 PLC在通信中是被動(dòng)的，不用編寫通信程序。

  3)S7 路由屬于PG/OP通信服務(wù)功能。通過S7路由功能，可以實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的編程設(shè)備通信。PG可以在某個(gè)固定點(diǎn)訪問所有在S7項(xiàng)目中組態(tài)的S7站點(diǎn)，下載用戶程序和硬件組態(tài)，或者執(zhí)行測試和診斷功能。

  4. 其他通信服務(wù)

  1)S7通信是SIMATIC S7/C7的優(yōu)化的通信功能。它用于S7PLC之間、S7 PLC和PC之間的通信。在每個(gè)任務(wù)中，最多可以傳送64KB數(shù)據(jù)。S7通信服務(wù)可以用于MPI、PROFI-BUS和工業(yè)以太網(wǎng)。

  2)S5兼容通信包括S7PLC之間的PROFIBUSFDL協(xié)議和工業(yè)以太網(wǎng)的ISO傳輸、ISO -on-TCP、UDP、TCP/IP通信服務(wù)。

  3)標(biāo)準(zhǔn)通信使用數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議PROFIBUS-FMS(現(xiàn)場總線報(bào)文規(guī)范)和OPC。

  4)基于以太網(wǎng)的PROFINETIO、PROFINET CBA(基于組件的自動(dòng)化)通信服務(wù)。

  5)基于以太網(wǎng)的IT服務(wù)，包括FIP、E-Mail和SNMP服務(wù)等。

  6)基于PROFIBUS和以太網(wǎng)的PROFIdrive、PROFIsafe通信服務(wù)。

  7)基于PROFIBUS的DP、PA、FMS、FDL通信服務(wù)。

  8)基于AS-i網(wǎng)絡(luò)的AS-i接口服務(wù)和ASIsafe服務(wù)。

  9)基于MPI網(wǎng)絡(luò)的PG/OP服務(wù)、S7通信服務(wù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)通信和S7基本通信服務(wù)。