用三菱的FX2N PLC實現(xiàn)令牌總線

一 網(wǎng)絡(luò)概述：
　　 目前PLC網(wǎng)絡(luò)采用分級分布式復合結(jié)構(gòu)時，一般分為三級（層）
　　1管理層（以太網(wǎng)）
　　2控制層（開放式，標準的現(xiàn)場總線）
　　3現(xiàn)場層(部件層)也就是指裝置層和傳感器層
　　以太網(wǎng)采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Asscess with Collision Detection)介質(zhì)訪問控制方式，即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方式，該方式可以簡單通俗地敘述為“先聽后講，邊講邊聽”。以太網(wǎng)在工廠管理層、車間監(jiān)控層將成為主流技術(shù)，與互連網(wǎng)技術(shù)結(jié)合是未來eManufactory技術(shù)基礎(chǔ); 在沒有嚴格時間要求的設(shè)備層也將獲得一定的發(fā)展；但對一般工業(yè)網(wǎng)絡(luò)要求實時性、確定性通信場合，現(xiàn)場總線技術(shù)還將處于主導地位；我們必須學會面對一個多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)并存的現(xiàn)實世界。以下就對現(xiàn)場總線中的一種 ――令牌總線進行研究。
　　二 關(guān)鍵字：以太網(wǎng)， 令牌總線(N:N網(wǎng)絡(luò))，RS485
　　N:N網(wǎng)絡(luò)相當于三級總線型結(jié)構(gòu)的中間一級，即控制層，最低一層為遠程I/O鏈路，負責與現(xiàn)場設(shè)備通信，收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，驅(qū)動執(zhí)行器，在遠程I/O鏈路中配置周期I/O通信機制，這一層也可配置AS-I(傳感器－執(zhí)行器接口)鏈路，除了N:N網(wǎng)絡(luò)外，比較通用的有主從總線（1：N）方式，爭用總線方式，令牌環(huán)方式，浮動主站（N:M）方式，目前已存在若干種現(xiàn)場總線，現(xiàn)場總線的體系結(jié)構(gòu)，省略了網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，回話層及表示層這四層，包括應用層（APPLICATION）,數(shù)據(jù)鏈路層（DATALINK），物理層（PHYSICAL）,這主要時針對工業(yè)過程的特點，使數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)流動中盡量減少中間環(huán)節(jié)，加快數(shù)據(jù)的傳輸速度，提高網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)處理的實時性，他們之間區(qū)別最大之處在于數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，尤其是這層中的介質(zhì)訪問控制（MAC）子層，MAC協(xié)議可分為如下三個類型。（1）集中式輪詢協(xié)議。1：N（2）令牌總線協(xié)議N:N（3）總線仲裁協(xié)議。
　　SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事物管理自動化最為有效的計算機軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個層次的含義：一是分步式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機；另一個是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，即上位機HMI（Human Machine Interface）系統(tǒng)。
　　三 RS232C和RS422/485串行通信接口介紹
　　RS232C和RS422/485串行通信接口，RS232C地電氣接口電路是單端驅(qū)動，單端接收地電路，有公共地線，這種接口電路不能區(qū)分有用信號和干擾信號，抗干擾能力差，故其傳輸速率和傳輸距離收到很大限制。 RS422/485采用平衡驅(qū)動，差分接收電路，取消了信號地地接法，平衡驅(qū)動器相當于兩個單端驅(qū)動器，當輸入同意信號時其輸出是反相的，如有共模信號干擾時，接收器只接收差分信號電壓，從而大大提高了抗共模干擾的能力，并能在較長距離內(nèi)明顯提高傳輸速率。其傳輸距離可達1200M（10KB/S）傳輸速率可達10MB/S，分別是RS232C的100倍和500倍。
　　 RS485是RS422的變形，二者的區(qū)別是RS422為全雙工型，RS485為半雙工型，在使用RS485互聯(lián)時，某一時刻只有一個站點可以發(fā)送數(shù)據(jù)，其他站點只能接收，因此，其發(fā)送電路必須由使能端加以控制，
　　用FX2N所組成地N:N網(wǎng)絡(luò)地總站點數(shù)最大為8個，使用專用協(xié)議時，最多16個站，包括A系列的可編程控制器，半雙工通訊，38400bps，
　　N:N網(wǎng)絡(luò) RS485連線的選擇是 一對導線 ,單對子布線的情況下，在端子RDA和RDB之間連接端子電阻（110歐，1/2瓦棕棕棕），雙對子布線的情況下，在端子SDA和SDB之間連接端子電阻，（220歐姆，1/4瓦），而在RDA和RDB之間也是這樣。（橙橙棕），
　　優(yōu)點： 1節(jié)省配線，2提高處理速度，3實時性好。
　　 四N:N網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
　　1硬件設(shè)計， PLC可選用FX2N,FX2NC,FX1N,FX0N,通訊選用FX2N-485-BD,或者FX1N-485-BD，FX0N-485-BD，在本設(shè)計中，選用兩個FX2N-485-BD,兩個FX1N-485-BD。一個FX1N-32MR,一個FX1N－485-BD
　　2軟件設(shè)計， 由于使用了三個FX2N可編程控制器，在軟件設(shè)計中，要分別對每個可編程控制器進行編程，選一個PLC為主站， 將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)寫在這個主站中.
　　其他程序見附表， 分別為每個可編程控制器寫好程序。其通訊通過以下操作實現(xiàn)：
　　1） 主站點的輸入點X000到X003（M1000到M1003）輸出到站點號1和2的輸出點Y010到Y013。
　　2） 站點1的輸入點X000到X003（M1064到M1067）輸出到主站點和站點2的輸出點Y014到Y017。
　　3） 站點2的輸入點X000到X003（M1128到M1131）輸出到主站點和站點1的輸出點Y020到Y023.
　　4） 主站點中的數(shù)據(jù)寄存器D1指定為站點1中計數(shù)器C1的設(shè)定值。
　　計數(shù)器C1的接觸(M1070)狀態(tài)反映在主站點的輸出點Y005上。
　　5） 主站點中的數(shù)據(jù)寄存器D2指定為站點2中計數(shù)器C2的設(shè)定值。
　　計數(shù)器C2的接觸(M1140)狀態(tài)反映在主站點的輸出點Y006上。
　　6） 站點1中數(shù)據(jù)寄存器D10的值和站點2中數(shù)據(jù)寄存器D20的值被加入主站點，并被存入數(shù)據(jù)寄存器D3中。
　　7） 主站點中數(shù)據(jù)寄存器D0的值和站點2中數(shù)據(jù)寄存器D20的值被加入站點1，并被存入數(shù)據(jù)寄存器D11中。
　　8） 主站點中數(shù)據(jù)寄存器D0的值和站點1中數(shù)據(jù)寄存器D10的值被加入站點2，并被存入數(shù)據(jù)寄存器D21中。
　　五 結(jié)果分析
　　在本試驗中，N=3， 在這個網(wǎng)絡(luò)中，通過485BD的通訊功能，鏈接了這個網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，這種通訊是通過在刷新范圍內(nèi)的字軟元件和位軟件的數(shù)值和狀態(tài)交換來實現(xiàn)的，可以通過改變一個站點的數(shù)值，來改變整個網(wǎng)絡(luò)的控制狀態(tài)。
　　此網(wǎng)絡(luò)的最大總站點數(shù)最大為8個，為半雙工通訊，可以根據(jù)需要來決定站點數(shù)的多少，當增加站點數(shù)的時候， 可以通過修改N=3的程序，寫入增加站點的程序，并在原有的站點進行相應的改變即可實現(xiàn)。
　　此網(wǎng)絡(luò)適用于多點分散控制， 實時性要求高的場合， 且處理速度快。能節(jié)省配線， 。但存在的問題是有通訊距離的限制，在此系統(tǒng)中不使用FX2N-485-BD或FX1N-485-BD時，最大延伸距離是500M，（使用時：最大50M）。
　　
　　 參考資料
　　《FX 通訊用戶手冊》
　　《FX編程手冊》
　　《現(xiàn)代電氣控制》