AB PLC ControlNet概述及其介质ppt课件

1 PLC21200ControlNet概述及其介质 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 2 ControlNet是一种高速的工业控制网络 用于在工业设备之间建立确定的 可预测的 且可重复的通讯 ControlNet是唯一一个能在设备间以不同速率规划数据通讯的工业网络 并保证以指定的速率进行数据交换 这种通讯的数据类型被称为 可规划的 数据 同时 ControlNet允许设备在没有传输规划的数据的时间周期内 以事件为基础发送数据 由于这种数据的优先级低于预定性数据 所以传输时间没有保障 这种数据称为 非规划的 数据 什么是ControlNet Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 3 数据传输速率为5Mb支持确定的和可重复的规划通讯数据交换 同时也支持非规划通讯主要设计用于PLC I O设备 编程终端 以及操作终端之间的通讯作为一个单独的网络 可以用于I O控制 消息发送 编程和操作终端生产者 消费者网络支持多主 多点传送 以及点对点通信灵活的安装选件同轴电缆介质冗余 选件 同轴电缆 BNC和TNC连接器 和光纤电缆 ST陶瓷或塑料连接器 除了1786 RPS的VersalinV连接器 在同一链路上最多支持99个节点支持原有的安全产品和介质 1797 ControlNet国际用户组织声明的开放的网络支持ControlLogix冗余和PLC 5ControlNet热备 高效系统的冗余处理器 ControlNet特性 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 4 ControlNet国际有限公司 使用公司拥有ControlNet的网络技术要求拥有ControlNet的商标名称成功推广ControlNet完全开放SIG 特殊利益集团 行为互联网主页 http www controlnet org Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 5 介质详述 多数模块具有BNC连接器 部分模块具有TNC或光纤连接器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 6 ControlNet物理层 同轴电缆 BNC或TNC连接器 ControlNet是一种干线 分支 或总线 网络 每一个节点都通过分接器连接到干线电缆上 分接器固定连接长度为1米 因此每个节点必须在1米之内连接到干线电缆 由于ControlNet是一个基于总线的网络 所以每一网段的末端必须安装终端电阻 注意 中继器支持树形和星形拓扑结构 光纤环中继器支持环形拓扑 BNC接头同轴干线电缆 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 7 适用于不同品牌的各种类型 高压 高度弯曲 防护套 ControlNet防护套产品使用TNC连接器 也包括TNC终端电阻 ControlNet物理层 同轴电缆 BNC或TNC连接器 网络的干线是RG 6四芯屏蔽同轴电缆 价位低廉且在很多地方可以买到 分支 或分接器可以安装在干线的任何地方 使用BNC连接器连接分接器电缆和设备 终端电阻 75 使用BNC连接器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 8 网络连接 分接器在此连接 临时电缆的NAP端口 网络上的所有固定节点都应该使用分接器连接 也可以使用网络端口 或NAP找到临近设备分接器的NBC连接器 暂时连接到网络 NAP是耳机塞孔样式的连接器 允许使用现有的设备连接到网络 NAP与使用分接器连接一样 提供网络的全部访问权 而不仅限于连接的设备 NAP消除了为在网络上用于故障检修 试运行等临时节点预留备用分接器的需求 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 9 备用分接器 有时用户想在网络上安装备用分接器 因此不得不破坏电缆 随后再建立一个新的节点 未连接物理设备的分接器是网络的噪声源 推荐在任意一个未连接物理设备的分接器上建立虚拟负载终端 1786 TCAP 的方法 虚拟负载终端与实际设备阻抗相匹配 从而防止噪声从未连接的分接器进入系统 当需要安装实际节点时 能够轻易移除虚拟负载 注意这个装置与干线电缆的终端电阻不同 备用分接器 虚拟负载终端 1786 TCAP 可以安装一个BNC连接器来代替分接器 这能够减少进入系统的噪声 但是当增加设备时 不得不破坏网络 然后安装分接器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 10 同轴电缆干线网段技术规范 一个同轴电缆网段可运行的长度取决于系统所连接的设备数量 网段连接的设备越多 允许的长度越短 下面的图表给出了1786 RG6电缆基于设备数量的最大允许电缆长度 例如 带有16个设备的最大电缆允许长度为750米 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 11 同轴电缆干线网段技术规范 注意图中设备数量最多为48 在单独一个同轴电缆网段内设备不能多于48个 如果在网络上需要的设备多于48个 ControlNet每个网络最多允许99个节点 或者需要运行的电缆长度比图中所允许的要长时怎么办 答案就是添加中继器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 12 同轴电缆干线网段技术规范 在前面的图表中列举了1786 RG6同轴电缆的限度 该电缆衰减因数是5 9dB 10MHZ 304m 注意 如果电缆的衰减因数不是同1786 RG6FA 高度弯曲 一样的5 99dB 则必需使用dB公式 每段的最大距离 m 20 29dB 分接器数量 0 32dB 电缆衰减 10MHZ 304m 只有1786 RG6 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 13 ControlNet中继器 对于ControlNet网络 可以使用中继器延长允许的电缆长度 或增加额外的节点 ControlNet既可使用同轴电缆中继器 也可使用光纤中继器 对于大部分 不能直接在光纤电缆上附加节点 所以光纤中继器通常和同轴电缆网段连接在一起 光纤电缆 带有BNC和TNC连接器的同轴电缆1786 RPFS200 300微米塑料光纤带有VersalinV连接器1786 RPFM RPFRL RPFRXL62 5 125微米多模光纤带有ST陶瓷或塑料连接器1786 RPFRXL9 125微米单模光纤带有ST陶瓷或塑料连接器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 14 ControlNet中继器模块 在ControlNet中 当中继器单元连接到基本单元或上一个中继器单元时 中继器要使用模块化系统 每个中继器单元都有2个通道 允许在两个不同的方向扩展 基本单元最多可以附加4个模块 有效的创建了一个中继器集线器 0 0 0 RG6四芯屏蔽电缆 中继器模块 这个必需是同轴电缆或光纤中继器 可以将两种类型结合起来 基本单元经常通过分接器连接到同轴电缆段 光纤电缆用下一个集线器连到类似的光纤中继器 如果使用光纤环中继器中的一个 则只能有两个模块 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 15 ControlNet同轴电缆中继器 同轴电缆中继器能把同轴电缆段连接到一起 并且在信号从一个网段传递到另一网段时把信号加大 如果用中继器把2个网段连接到一起 最多可以在ControlNet网络上接96个设备 因为每一段最多能连接48个设备 由于ControlNet支持99个节点 所以不得不优化成使用2个中继器来获得所有的99个节点 该网段有3个设备 在每一段上中继器都被视为是一个设备 每一段都与前几页的表格做比较 都证明是在技术范围内的 与其它设备相同 中继器也通过分接器连接 同轴电缆中继器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 16 同轴电缆中继器可以用于将其直接连接到另一段 或是另一个中继器单元 ControlNet同轴电缆中继器 为了创建一个同轴电缆中继器单元 可以在中继器基座上简单的添加一个同轴电缆模块 由于每个中继器模块都有2个端口 所以可以在两个不同的方向扩展 可以从同轴电缆直接连接分接器到网络段 而不必到另一个中继器单元 尽管可以这样 同轴电缆中继器可以用于将其直接连接到另一网段 或是另一个中继器单元 RPA RPCD RPA RPCD 在同轴电缆中继器上不用的端口 应该附加一个标准75欧姆的干线同轴电缆终端负载 1786 XT 来维持网络的完整性 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 17 ControlNet光纤中继器 光纤中继器 光纤中继器 同轴电缆 光纤电缆 同轴电缆 光纤电缆虽比同轴电缆价格贵一些 但光纤有以下优点 可用于爆炸性气体的环境下 本质安全区域 能够在户外使用可以在高强度电磁干扰环境下正常工作 并且屏蔽掉对信号的干扰延长距离 远超过同轴电缆 组合A 组合B 例如 光纤在户外长距离运行 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 18 ControlNet光纤中继器 为了创建一个光纤中继器单元 可以在中继器基座上简单的添加一个光纤中继器模块 由于每个中继器模块都有2个端口 所以可以在2个不同的方向扩展 光纤中继器单元通常是连接到其它光纤中继器单元 终端节点通常连接到同轴电缆网段上 其连接到中继器基座上 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 19 同轴电缆段 PLC RPA RPFM 光纤段 点对点 连接到其它ControlNet产品 连接到其它ControlNet产品 RPFS RPFM RPA 1336T驱动 在本例中需要使用的设备 RPA 光纤集线器模块RPFS 光纤集线器短距离模块 最大300米 RPFM 光纤集线器中距离模块 最大3000米 RPCD 同轴电缆中继器 PLC RPA RPFS 同轴电缆段 PLC RPA RPFS 同轴电缆段 光纤段 点对点 连接到其它ControlNet产品 RPFM 光纤段 点对点 1336T驱动 ControlNet中继器集线器应用举例 每一个位置都需要RPA模块 然而并不需要使用同轴电缆 RPCD 同轴电缆段 PLC 注意光纤和同轴电缆中继器可以添加在相同的基座上 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 20 ControlNet中继器 在每一段上可把中继器视为一个设备 但不要求节点地址 因此 中继器不会减少ControlNet网络中99个有效的节点地址 最多可以串联20个中继器 这就意味着如果从网络内任意一点到另外一点 最多不能跨越20个中继器 中继器也可用于创建除了直线型总线以外的不同的拓扑结构 可以使布线更简单 价格更低廉 此网络使用了4个中继器 但是最坏的情况是2个串联 A系列1786 RPA只支持串联5个中继器 不能超过这个最大值 传输延迟121微秒 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 21 ControlNet最大距离 在ControlNet的任意两个节点间 介质的传输延迟不能超过121微妙 参见表格 ControlNet光纤介质规划与安装指南 两个ControlNet节点间隔的最大距离是20Km 在ControlNet节点间使用2个1786 RPA 2个1786 RPFRXL以及20Km的光纤电缆 1786 RPFRXL的最大距离 和短的同轴电缆 这个系统的中继器传输延迟是2 9微秒 且光纤电缆的传输延迟是100微妙 低于121微妙的传输延迟限制 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 22 ControlNet光纤环中继器 光纤环中继器可以连接成一个环 从而任意一个中继器都有两条路径 信号在环上的两个方向传输 当网络布线单方向中断时仍能保持信号传输功能 在环中最多有20个中继器 每个端口都有一个发送和一个接收 使用这两个通道 使设备可以在任意一个方向通信 中继器仅用于延长距离 RPA RPFRL RPA RPFRL RPA RPFRL RPA RPFRL Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 23 ControlNet光纤环中继器 在同一个结构中 不能把环形中继器与其它中继器混合使用 如果在一个体系结构中需要混合光纤环中继器与其它中继器 则需要厂商提供应用项目援助 光纤环不能使用电缆介质冗余 RPA RPFRL RPA RPFRL RPA RPFRL RPA RPFRL RPCD RPA RPA RPCD Thisarchitecturemixesringrepeatersinaringtopologywithcoaxrepeaters 在这个体系结构中 混合了环形拓扑中的环形中继器和同轴电缆中继器 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 24 同轴电缆介质冗余 ControlNet支持同轴电缆介质冗余 同轴电缆冗余是运行到同一个设备上的两个分支 每一个分支都连接到不同的电缆物理段上 介质冗余用来防止单独的一个电缆系统中断时 整个网络也随之崩溃 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 25 网络有两个地方中断时不能正确的运行 同轴电缆冗余 注意同轴电缆冗余不能预防两个通道都中断的情况 即使看起来此时有一个路径可以让信号通过 设备利用每个通道的误码率来决定使用哪个通道来传输 如果两个通道都中断 则设备会检测两个通道的高误码率并在两个通道间来回交换 寻找合适的传输通道 x x 网络有两个地方中断时不能正确的运行 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 26 同轴电缆介质冗余注意事项 需要将网络上的全部产品都连接到一个冗余结构 系统才能冗余的运行 临时设备通过NAP端口连接 不需要冗余 支持冗余介质的产品可以连接到一个没有冗余介质的系统 仅配置使用一个通道 不能交叉通道 否则会引发LED指示错误 并产生大量的混乱 支持介质冗余的产品都会有两个BNC连接器 所有设备的 通道A s 都应该连接到相同的网段 并且所有设备的 通道B s 也都应该连接到相同的网段 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 27 光纤环中继器与同轴电缆介质冗余 光纤环中继器在连接成一个环时 不能用于同轴电缆介质冗余系统 然而 光纤环中继器可用于直线型连接 这与其它光纤中继器一样 如下所示 当直线型连接时 可用于同轴电缆介质冗余系统 不能在此建立中继器环 因为中继器不能用于冗余介质系统 不能在此建立中继器环 因为中继器不能用于冗余介质系统 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 28 TNC介质产品 适用于强震和潮湿环境 ControlNet I O控制的首选工业网络由于ControlNet网络所面对的是复杂的工业环境 已经开发了使用TNC设计的加固型IP67介质 可易于安装并防止停工 典型的ControlNetBNC和以太网RJ45连接器并不能抵抗强震 潮湿等恶劣环境 加固型IP67介质可用于远程ControlNet 如标准工业主干网络 用TNC螺纹和o rings替代BNC的螺旋和锁定 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 29 TNC介质产品 和 或用于移动附件 有三种TNC分接器适用于三种不同电缆配置 直线BNC终端 直角TNC终端以及直线BNC终端 大多数ControlNet设备使用BNC连接器 密封的设备使用TNC连接器 常规分接器与TNC分接器的区别是什么 防水的IP67 冲击 振动规格在10g以上 与BNC的2 5g相反 分支电缆可拆 当附件被移动或替换时 没有用的分接器线可以从主干线上移走 1786 TNCJI4TNC位于盒外 且TNC位于盒内 1786 BNC2TNCTNC位于盒外 且BNC位于盒内 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 30 应用于危险区域操作的固有安全型ControlNetEx 1797 介质 本质安全 IS 是电气设备的应用特性 指定用于易爆场所 将IS设备设计成不包含任何产生火花的部件 或包括具有足够能量抑制火花产生的部件 有两种方法可以把RAIS产品连接到危险区域 图1 2ControlNet同轴电缆屏蔽系统的FLEXEx 安全区域同轴电缆段 危险区域同轴电缆段 网络 干线电缆 干线电缆 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 31 更多详细资料请参阅CNET IN003A EN PControlNetEx介质设计 安装手册 ControlNetEx介质是亮蓝色的 连接到危险区域的第二种途径 图1 1ControlNet同轴电缆连接到光纤系统的FLEXEx 安全区域同轴电缆段 危险区域同轴电缆段 网络 干线电缆 干线电缆 同轴电缆 1786 光纤集线器 光纤段 Ex 1797 光纤集线器 32 PLC21200ControlNet产品 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 33 ControlNet产品 硬件和软件 这一部分作为罗克韦尔自动化ControlNet产品的概述 会让您对ControlNet系列的产品有一个全面的了解 而不是对每个产品进行深入的理解 请登陆ControlNet国际web站点www ControlNet org获得全部的清单 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 34 ControlNet硬件产品分类 介质按照复杂性降序排列扫描器 能控制I O并触发执行 也具有管理者功能 规划的和非规划的PLC 5C 1747 SCNR 1756 CNB R 1756 CN2 R 1769 L35CR 1769 L32C 1784 KTCS 1788 CNC R 1788 CNF R 1784 PCICS适配器 能响应并发送I O数据给扫描器规划的和非规划的1771 ACN R 1747 ACN R 1794 ACN R 1797 ACN R 1734 ACNR 1738 ACNR1788 CN2DNPanelViewPlus PanelView以及PanelView E 1203 CN1 20 COMM C 22 COMM C报文发送 能够触发非规划的信息执行只有非规划的 上载 下载 在线监控1784 KTCX15 PCC PCIC 1770 KFC 1747 KFC15 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 35 ControlNet介质产品 ControlNet介质产品分为两大类 标准带有BNC连接器的同轴电缆 1786 同轴电缆中继器 1786 光纤短距离电缆及中继器 1786 光纤介质 长和超长距离中继器 1786 特殊带有TNC连接器的同轴电缆 1786 带BNC连接器的固有安全型同轴电缆 1797 固有安全型光纤中继器 1797 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 36 ControlNet同轴电缆 罗克韦尔自动化有两种类型的ControlNet同轴电缆 1786 RG6 四芯屏蔽同轴电缆1786 RG6FA 高柔性的四芯屏蔽同轴电缆1786 CTK ControlNet工具箱 用于在电缆末端放置BNC和TNC连接器 除了同轴电缆和连接器外 还需要终端分接器 柱体连接器 也可用长直通管 插塞接头连接器和虚拟负载 更多详细信息请参阅ControlNet电缆设计与安装手册 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 37 ControlNet中继器系列 1786 RPA 1786 RPCD Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 38 1786 RPFS短距离光纤介质 预先制作的带V 引脚连接器的光纤电缆 1786 RPFS使用长度为10 20 60 100 200 和300米 1786 FSB500500米短距离光纤电缆与1786 FSKITV 引脚连接器整体适用于短距离光纤电缆 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 39 介质 长和超长光纤介质 罗克韦尔自动化不出售中等距离 长距离和超长距离光纤中继器产品的光纤 客户需要向第三方购买光纤 和ST塑料或陶瓷连接器 1786 RPFM RPFRL RPFRXL使用62 5 125微米多模光纤1786 RPFRXL也可以使用9 125微米单模光纤 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 40 ControlNet扫描器 I O系列局限性 确定你已经知道以下远程I O限制 LogixControlNet扫描器不能在ControlNet上远程控制1746I O PLC 5C不能在ControlNet上远程控制1756I O SLCControlNet扫描器不能在ControlNet上远程控制1756I O Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 41 ControlNet扫描器 Logix可以有多个ControlNet扫描器 PLC 5有一个内置的ControlNet扫描器 可以基于你需要的规划 ControlNet远程I O 连接数或者是需要ControlNet热备功能 选择L20C15 L40C15 或者L80C15 Logix考虑到多个ControlNet扫描器的需要 当需要增加更多的ControlNet远程I O时 可以增加另一个ControlNet扫描器 或者可以选择把ControlNetHMI通讯从ControlNet远程I O通讯中分离出来 还可以根据车间的不同区域隔离ControlNet通讯 从而更易于规划各部分车间的检修 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 42 ControlNet适配器 特别注意 Logix不能通过规划连接与1771模拟量I O通讯 相反必须输入一个MSG指令 非规划的 并选择每一个块传送读和块传送写的消息类型 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 43 ControlNet软件 与ControlNet网络一同使用的软件组件主要有三个 RSNetWorxforControlNet 这是一个网络规划工具 它是所有使用规划通讯网络的必备软件 RSNetWorx是唯一能创建ControlNet网络规划的软件 RSNetWorx也用于组态PLC 5或SLC扫描器的单独连接 RSLinx 这是一个包含计算机所有通讯卡驱动的软件包 RSLinx是计算机中所有其它软件包网络连接的实际 网关 RSNetWorx与ControlNet的通讯通过RSLinx完成 RSLogix5000 这是Logix控制器的逻辑编程软件 在通过RSNetWorx规划前 单独的ControlNet连接必需为Logix控制器组态RSLogix5000软件 Confidential ForInternalUseOnly Copyright 2007RockwellAutomation Inc Allrightsreserved 44 ControlNet软件