1. 引言
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透生活每個(gè)空間，無(wú)論死民用還是工業(yè)使用，在多年的使用中已經(jīng)相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定和可靠，成本也不在主要的問(wèn)題。協(xié)議的透明化，配合廠家產(chǎn)品自動(dòng)打包數(shù)據(jù)幀，能讓更多的用戶無(wú)需掌握更多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識(shí)，就能很好的將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)通訊滲透到一起。本章節(jié)內(nèi)容主要介紹永宏P(guān)LC的以太網(wǎng)接口，結(jié)合常見(jiàn)的民用級(jí)別路由器和無(wú)線訪問(wèn)接點(diǎn)，將有限的通訊，透過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。在不便于布線的場(chǎng)合能得到更好的應(yīng)用，在保證其可靠性和穩(wěn)定性的前提下，大大降低客戶的系統(tǒng)成本。供讀者參考。
2. 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)接口介紹
2.1 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)模塊
網(wǎng)絡(luò)通訊由于具有無(wú)邊界限定與信息易于流通的特性,隨著制造業(yè)的計(jì)算機(jī)整合制造/管理(CIM)已成為趨勢(shì)， 以及因特網(wǎng)的發(fā)展方興未艾更進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)界。為因應(yīng)此趨勢(shì)永宏公司特研發(fā)出一系列的以太網(wǎng)絡(luò)/串行通訊接口橋接模塊提供客戶經(jīng)濟(jì)、有效的 FBs-PLC 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)解決方案。
永宏P(guān)LC提的以太網(wǎng)絡(luò)串行通訊接口有FBs-CBE、FBs-CM25E和FBs-CM55E。除FBs-CBE僅提供以太網(wǎng)絡(luò)與FBs-PLC 的鏈接； FBs-CM25E/CM55E亦提供兩個(gè)串行通訊端口Port3、Port4 以提供用戶的通訊應(yīng)用。Port4 固定為RS485，只用于連接以太網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換信號(hào)，而Port3 可為RS232(CM25E)或RS484(CM55E)界面,可運(yùn)用于與其他外圍控制的應(yīng)用。
以太網(wǎng)通訊轉(zhuǎn)換器的工作原理
以太網(wǎng)絡(luò)通訊轉(zhuǎn)換器的工作原理是透過(guò)本模塊為中介，將網(wǎng)絡(luò)上欲傳給FBs-PLC的以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)解出后轉(zhuǎn)為PLC主機(jī)可接受的串行信號(hào)，當(dāng)為CM25E或 CM55E時(shí)是透過(guò)Port4傳送給直接連接的PLC主機(jī)或與Port4連接的其它PLC主機(jī),當(dāng)為CBE模塊時(shí)其系透過(guò)PLC主機(jī)的 Port1(Fatek Protocol)或Port2(ModBus Protocol)與PLC主機(jī)溝通。此轉(zhuǎn)換過(guò)程完全為透通(Transparent)方式。換句話說(shuō)對(duì)PLC主機(jī)而言，其完全不知道此信號(hào)系由網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)，其回傳信號(hào)與一般的串行通訊并無(wú)二致。當(dāng)本模塊收到主機(jī)回傳的串行信號(hào)后再將其打包為網(wǎng)絡(luò)封包并將其傳回網(wǎng)絡(luò)上。CM25E與CM55E僅提供單一的 client或server角色。CBE雖同樣不能同時(shí)擔(dān)任client與server角色但其卻可在工作中動(dòng)態(tài)變化。
2.2 無(wú)線網(wǎng)路架構(gòu)方式
依據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用型態(tài)，本模塊提供了伺服模式(Server mode)與客戶模式(Client mode) 兩種工作模式。在伺服模式下本模塊會(huì)等待網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的信息，譯碼之后將此信息傳到串行通訊端口給PLC主機(jī)。PLC主機(jī)回復(fù)的信息待本模塊接收后會(huì)再將其打包并回傳至網(wǎng)絡(luò)上，如此即完成一筆命令的循環(huán)。
本章主要介紹無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的方式。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：
圖2.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在永宏P(guān)LC原先的網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)上，只需添加2臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備即：無(wú)線路由器和一個(gè)無(wú)線訪問(wèn)接點(diǎn)(支持客戶端模式)就能將原先的有線通訊轉(zhuǎn)換為無(wú)線界面。下面將介紹系統(tǒng)的配置。
2.3 硬件配置
2.3.1 FBs-CM25E與無(wú)線路由的連線
在通訊擴(kuò)展單元中，F(xiàn)Bs-CM25E/CM55E模塊采4 針歐式端子而FBs-CBE則采用標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45，4 針歐式端子網(wǎng)絡(luò)線的接線方法列表于下。
表2.1永宏P(guān)LC以太網(wǎng)絡(luò)規(guī)格
本單元里采用無(wú)線路由器與FBs-CM25E進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的交換，一頭使用RJ-45水晶頭與路由器鏈接，在網(wǎng)絡(luò)模塊單元按線號(hào)順序接上去即完成無(wú)線路由器與FBs-CM25E的連線。連線正常后，F(xiàn)Bs-CM25E面板上的“LINK”指示燈會(huì)常亮。實(shí)際的系統(tǒng)總選擇一款A(yù)LPHA的家用無(wú)線路由器。
2.3.2 FBs-CM25E與無(wú)線AP的連線
FBs-CBE采用標(biāo)準(zhǔn)的RJ-45接口，根據(jù)無(wú)線AP的品牌不同，在與通訊模塊連線是使用對(duì)等網(wǎng)線還是交叉網(wǎng)線，這個(gè)要依據(jù)AP的說(shuō)明而對(duì)，版本越新的 AP設(shè)備，基本上都采用直通網(wǎng)線就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線AP與FBs-CBE的聯(lián)系。這里我們采用的是一款D-LINK的無(wú)線AP，采用交叉線，將網(wǎng)線做好后連接到FBs-CBE與AP設(shè)備。此時(shí)設(shè)備的鏈路指示燈都會(huì)亮，表示鏈路正常。
2.3.3 無(wú)線路由器與無(wú)線AP的設(shè)定
由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的品牌不同，出廠時(shí)默認(rèn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定信息也會(huì)存在差異。所以我們必須先對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備做相關(guān)的LAN端口信息設(shè)定，將他們規(guī)劃到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。以下為默認(rèn)的IP信息：
本次將網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃到192.168.0.1網(wǎng)關(guān)當(dāng)作來(lái)。所以事先先將APLHA的網(wǎng)絡(luò)信息修改。永宏網(wǎng)絡(luò)模塊在后面可以使用永宏公司提供窗口版設(shè)定軟件-“Ether_cfg”再做修改。
圖2.2ALPHA無(wú)線路由設(shè)定頁(yè)面
下一步將是做無(wú)線AP與無(wú)線路由器之間的鏈路搭建。首先我們要先將APLHA路由器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)處于開(kāi)啟狀態(tài)，并作為AP模式(即服務(wù)器模式)。然后使用網(wǎng)線將電腦與D-LINK無(wú)線AP連接起來(lái)。這里電腦需要現(xiàn)在做網(wǎng)絡(luò)端口的設(shè)定，講IP端設(shè)定在192.168.0.1的網(wǎng)段內(nèi)，才能在開(kāi)啟的IE瀏覽器里面進(jìn)入AP的設(shè)定頁(yè)面。
然后進(jìn)入AP的設(shè)定頁(yè)面：打開(kāi)瀏覽器，輸入IP：192.168.0.30，回車(chē)鍵后輸入正確密碼即可進(jìn)入設(shè)定的頁(yè)面。
進(jìn)入Wireless頁(yè)面。選擇Infrastructue模式(即客戶端模式)。然后通過(guò)選擇Site Survey來(lái)搜索無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
圖2.3 D-LINK無(wú)線AP設(shè)定頁(yè)面
點(diǎn)擊我們使用的ALPHA-WLAN網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行Connect鏈接。在鏈接成功后，Wireless頁(yè)面中的SSID將顯示“ALPHA-WLAN”的名稱。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)搭建將完成。若需要驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的搭建是否成功，可以使用電腦連接到ALPHA路由器后進(jìn)行PING命令來(lái)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)。
2.4 永宏通訊模塊設(shè)定
配合以太網(wǎng)絡(luò)界面轉(zhuǎn)換模塊應(yīng)用,永宏公司提供窗口版設(shè)定軟件-“Ether_cfg”此軟件
圖2.4 “ther_cfg”軟件操作界面
軟件主要進(jìn)行：內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)IP信息、串行通訊速率、工作模式、模塊相關(guān)批注等設(shè)定。
圖2.5 “ther_cfg”參數(shù)設(shè)定界面
以及當(dāng)模塊工作在客戶模式時(shí)為了能將本地站號(hào)(對(duì)主PLC而言)對(duì)應(yīng)至網(wǎng)絡(luò)上的從站PLC，應(yīng)用時(shí)必須先設(shè)定此對(duì)應(yīng)表，進(jìn)行地址的鏡像設(shè)定。
圖2.5 “ther_cfg”軟件IP鏡像界面
本通訊將192.168.0.31（FBs-CBE）鏡像成從站5站號(hào)。在PLC做程序時(shí)，只需在表格里填寫(xiě)5號(hào)站號(hào)即可。
3. 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)接口的應(yīng)用
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定后得到以下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)：
圖3.1 虛擬網(wǎng)絡(luò)示意圖
虛擬網(wǎng)絡(luò)的信息只需要在主站1對(duì)從站5進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)就可以完成數(shù)據(jù)的交換，以太網(wǎng)單元單元就不需要在進(jìn)行任何的配置。
3.1 程序操作
永宏P(guān)LC使用功能塊作為通訊命令，支持3種操作模式，再配合通訊命令表格，一個(gè)表格可以完成254條的通訊命令，而且只需在主站中使用通許命令即可，使得通訊更為便捷，易讀。在做通訊命令時(shí)，先要做通訊端口參數(shù)的設(shè)定，因?yàn)镕Bs-CBE的通訊速率固定為115200，所以這個(gè)必須以此為準(zhǔn)。
圖3.2 FUN151指令符號(hào)
M50為啟動(dòng)接點(diǎn)，在啟動(dòng)后將進(jìn)行通訊；M1938為通訊端口4的特殊繼電器：當(dāng)端口4在空閑時(shí)M1938為ON狀態(tài)，當(dāng)端口4正在通訊時(shí)M1938為OFF狀態(tài)。這里使用M1938是實(shí)現(xiàn)通訊指令的不斷循環(huán)進(jìn)行中，直至M50斷開(kāi)為止。FUN151指令中：
PT：為指定數(shù)據(jù)送出的端口號(hào)碼，可選1~4口，永宏P(guān)LC提供共5個(gè)通訊口，其他FBs-CMXXE通訊模塊的以太網(wǎng)界面占端口4.
SR：通訊命令表格起始地址；即存放通訊命令的寄存器空間開(kāi)始地址。
WR：通訊命令運(yùn)作表格；內(nèi)部操作使用，使用空間不要重疊即可。
在該應(yīng)用中，配合通訊表格內(nèi)容如下：。
圖3.3 通訊命令表格
4. 結(jié)束語(yǔ)
PLC 在運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)與PLC 進(jìn)行遠(yuǎn)程通信, 具有使用簡(jiǎn)單、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)。加之能很便利的組網(wǎng)，使得應(yīng)用會(huì)越加廣泛，本論文主要起到拋磚引玉的作用，告訴讀者如何做硬件上的配置。在相關(guān)的場(chǎng)合如邊遠(yuǎn)地區(qū)，不便布線空間，以及移動(dòng)設(shè)備當(dāng)作可以很好的運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)：
[1] 永宏可編程控制器使用手冊(cè)I 和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司
[2] 永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊(cè).臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司
[3] 基于以太網(wǎng)的PLC 通信技術(shù)研究. 西安工業(yè)大學(xué).吳瓊,于帆
[4] ALPHA路由器使用說(shuō)明書(shū). ALPHA公司
[5] D-LINK無(wú)線客戶端使用手冊(cè). D-LINK公司
作者簡(jiǎn)介：
孫恒孝(),畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系
主要從事自動(dòng)化行業(yè)的技術(shù)支持與行業(yè)應(yīng)用工作
