现场总线,第3章――控制层网络

现场总线技术及应用,第3章ControllerLink网络的应用设计,一、现场总线概述产生的背景,气动仪表：简单的测控功能，独立工作状态；不便于了解整个生产情况,电气仪表：输出标准电信号，方便传输；长距离传输时抗干扰性差,计算机：计算机控制系统，数字式，速度快精度高；系统整体可靠性差,嵌入式微处理器：分散控制，集中管理；数字模拟混合，信息孤岛,3.1ControllerLink网络,ControllerLink（控制器网）是OMRON主要的FA（工厂自动化）级别的网络。可以在PLC与PLC、PLC与个人计算机之间方便、灵活地发送和接收大容量数据包；支持能共享数据的数据链接，和在需要时发送和接收数据的信息服务（即报文服务）。；可构建范围包括多达3级的互连网络；采用令牌通信方式；采用屏蔽双绞线电缆或光缆连接，网络的基本结构包括三种：双绞线总线型、光缆总线型、光缆环网型；,一、ControllerLink网络的结构及功能,ControllerLink网络的基本结构包括三种：双绞线总线型、光缆总线型、光缆环网型,ControllerLink网络介质采用屏蔽双绞线或光缆（光缆系统只支持CS1、CVM1/CV系列PLC）,ControllerLink网络节点可以是OMRON公司CS系列、CJ系列、CQM1H系列、C200HZ/HX/HG/HE、及CV系列可编程控制器和个人计算机,ControllerLink每个节点需要安装相应的通信单元，网络采用令牌通信方式,图（a）双绞线总线型结构,（b）光缆总线型结构,（c）光缆环网型结构,兼容不同的节点配置通信介质可采用光缆或双绞线电缆灵活的互连网络连接灵活、大容量的数据链接信息服务（报文服务）改进的错误处理,1、ControllerLink网络的通信性能,2、ControllerLink网络的通信方法,ControllerLink网络通信功能,报文服务又称信息服务，通过在用户程序中执行通信指令SEND、RECV、CMND来实现PLC与PLC、PLC与计算机之间的信息交换，包括数据的传输、状态信息的读/写、操作方式的改变等操作；数据链接是一种能在网络的节点之间自动交换存放在预置数据区内的数据的通信方法，交换数据的过程不需要人为编制特定的程序，简单实用；,预置共享数据区域（又称为数据链接区），数据链接区可设置为接收区和发送区，一旦某节点向发送区写数据，此数据就会自动发送到其他节点的接收区，而不需要在PLC或计算机上编制通信程序,ControllerLink网络中的每个节点需要安装相应的通信单元，PLC上要安装ControllerLink通信模块，个人计算机上要插上ControllerLink支持卡,3、ControllerLink网络通信单元,常见ControllerLink单元的技术规格,ControllerLink网络通信单元的设置,CS1W-CLK21-V1面板结构图,（1）LED状态指示灯,面板上各指示灯可以指示节点单元自己的状态，也可以指示网络的状态。,（2）DIP开关设置波特率,DIP开关设置波特率含义,（3）单元号、节点地址、终端电阻等的设置,CS1W-CLK21通信单元作为组合式PLC的一个专用I/O单元，必须设置一个与其它专用I/O单元不同的单元号，以使CPU为各个单元分配不同的数据存储区域。单元号的设置范围也是一位16进制的数，即015。,所有ControllerLink网络中的节点需要设置不同的节点地址（也称为节点号），以区别各自在网络中的身份，节点地址的设置范围可以在032之间。,处于网络两端的节点还需设置终端电阻，以减少信号的衰减，防止回波，提高网络的抗干扰性能。,3.2.1ControllerLink网络的数据链接数据链接是一种能在网络的节点之间自动交换存放在预置数据区内的数据的通信方法，交换数据的过程不需要人为编制特定的程序，简单实用,3.2ControllerLink网络的通信过程,每个节点可以设置两个数据链接区域：第1区和第2区；每个区可设置为接收区或发送区；可以通过软件输入数据链接表来进行人工设置（建立数据链接表是用来定义数据链接的，这些表可以自由定义数据链接区的位置）；也可以通过编程设备自动设置。,1、人工设置数据链接人工设置数据链接区有5种类型,发送和接收节点次序自由,节点只发送不接收,节点只接收不发送,节点接收指定数量的字,节点接收指定位置指定数量的字,例3-1下图所示的ControllerLink网络中，参与数据链接的节点1、2为C200HXPLC，节点3、4为CVM1PLC。在第1区在CIO区建立数据链接，第2区在DM和EM区建立数据链接。节点2不接收节点3的数据，节点3不接收节点1的数据，节点4不发送数据，它只接收来自其他3个节点的数据。,ControllerLink网络组成结构图,第1步：确定每个节点的数据链接区,数据链接关系图,第2步：设置设备信息（节点地址、机型）,设备信息图,第3步：在CX-Integerator软件中编辑数据链接表,数据链接表各项含义,数据链接表填写内容如下：,2、自动设置数据链接使用编程设备或支持软件，在启动节点的DM参数区设置自动链接模式，就可以使网络中所有参与数据链接的节点具有相同容量的数据链接区（发送和接收区），并共享完全相同的数据。,N：N自动设置数据链接,（a）普通型数据链接,（b）1：1型数据链接,（c）链型数据链接,1：N型数据链接,主节点发送数据，所有从节点接收；主节点接收区容量是所有从节点发送区容量之和。,每个从节点接收主节点发送的部分共同数据，同时每个从节点只接收主节点发送给本节点的数据；主节点接收所有从节点的数据；数据链接区只有一个区域。,每个从节点接收主节点发送的部分共同数据，同时每个从节点只接收主节点发送给本节点的数据；主节点接收所有从节点的数据；每个从节点接收前一节点发送的数据，然后发送数据给下一节点，因此数据是以节点号上升顺序传送；数据链接区只有一个区域。,使用编程设备或支持软件，设置启动节点CPU的DM参数区中的设定值就可以自动建立相应的数据链接类型，使网络中所有参与数据链接的节点具有相同容量的数据链接区（发送和接收区），并共享完全相同的数据。,自动设置数据链接原理图,3、启动和停止数据链接,使用编程设备或用户程序启动数据链接,使用一台连接到PLC节点的编程设备,使用网络中的一个计算机节点,从一个计算机节点发出FINS命令,从CS/CJ、CQM1系列PLC发出FINS命令,4、检查数据链接的状态数据链接状态可以根据ControllerLink单元LED指示灯进行检查，也可以根据数据链接状态区的值检查。检查单元面板上的LINK和M/A指示灯。只要运行正常，所有加入数据链接节点的LINK指示灯都会亮。数据链接方式（人工/自动）可以用M/A指示灯来检查。,3.2.2ControllerLink网络的报文通信通过在用户程序中执行通信指令SEND、RECV、CMND可以实现ControllerLink网络节点（PLC、个人计算机）间传输数据、读/写状态信息、操作方式改变等操作，这种数据通信方式称为报文服务。,SEND指令梯形图及功能,RECV梯形图及功能,CMND梯形图及功能,3.3.1ControllerLink网络的通信原理通过传递令牌来控制网络的存取，是一种使用令牌传递的总线网络,3.3ControllerLink网络的通信机理,令牌传送过程,令牌通信数据传送过程,令牌通讯周期,3.3.2ControllerLink网络的网络参数网络参数用来控制网络的操作。ControllerLink网络启动前，可以使用ControllerLink支持软件设置以下三种网络参数：,最大节点地址：由发牌节点检查的节点中最大的节点地址。,每个通讯周期的接牌节点数：在每个发牌周期中由发牌节点检查的接牌节点的数量。,每个通讯周期的事件桢数：在一个通讯周期中可以被传送的事件桢的最大数量。,3.4ControllerLink网络的应用设计,ControllerLink网络是企业的控制层，是实现系统功能的关键，其主要功能是接受管理层设置的参数和命令，通过主站PLC与从站PLC的协调，对现场生产过程进行控制，并将现场的过程参数上传，输送到管理层。信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽。,第1步：确定网络拓扑结构及机型,第2步：选择数据交换方式,第3步：使用ControllerLink通信单元的硬开关进行相关设置,第4步：器件安装及接线,第5步：系统设置,第6步：通信测试,第7步：应用程序编制