通过现场总线CAN-bus网络对多台PLC进行联网控制

图3 OMRON公司PLC应答帧格式
识别码、正文取决于PLC接收到的上位机联结命令,结束字表示命令完成的状态(即是否有错误发生),当应答帧的长度超过132字符,它必须分成若干帧。
结束字是应答帧中表示PLC应答的信息。结束字代码为00表示正常结束,13表示FCS错误,14表示格式错误,15表示入口码数据错误,18表示帧长度错误,A3表示传输数据时因FCS错误引起终止,A8表示传输数据时,因帧长度错误引起终止。
5.PLC与网关CAN232MB的连接
CPM系列PLC集成1个RS-232串行通讯端口,采用DB9孔型插座;CAN232MB转换器集成1个RS-232串行通讯端口,也采用DB9孔型插座。
串行通信电缆一端连接CAN232MB转换器,另一端连接CPM系列PLC。注意,通讯电缆的两个DB9端口不可互换。通讯电缆的连接示意如图 4所示。

图4 PLC通信电缆的引脚连接
6.PLC与网关CAN485MB的连接
OMRON公司的CXP软件可以在一个RS-485标准的串行通讯端口上连接多达32台CPM2A系列PLC设备;每台PLC设备都需要预先设定一个唯一的5位地址编号,用于在RS-485网络中区分各台PLC设备。
RS-485标准是一种多点网络通讯方式。通过网关CAN485MB转换器,可以建立一个符合RS-485标准的虚拟串口。CPM2A系列PLC可以借助于RS-232转RS-485电平转换器,得到一个RS-485标准的通讯端口。（http://www.diangon.com/版权所有）多台预设地址编号的PLC可以通过RS-485串行通讯方式联网,并与CAN485MB转换器组成1~32个节点、1Km距离范围内、RS-485标准的PLC网络。
按上述方式,整个地区的PLC网络可以由多个网关CAN485MB转换器构建面成,而每一个网关CAN485MB转换器都可以组建一个RS-485标准的小型PLC网络构成。这样,就可以形成大型的星形PLC 网络。
7.PLC网络的组态开发
通过网关CAN232MB/CAN485MB转换器可以建立多个虚拟串口,用于连接PLC设备。虚拟串口的操作方式与PC标准串口完全相同。
通常的组态环境(例如昆仑通态MCGS、组态王KingView等)都可以按串行通讯设备驱动的方式支持OMRON公司PLC设备的开发。如果组态环境可以支持按多串口方式扩展的多台PLC设备,同样也可以支持基于现场总线CAN-bus网络的虚拟串口方式构建的串行PLC网络。
需要注意的是,串行PLC网络基于现场总线CAN-bus而构建,每一条命令帧/响应帧都需要一定的传输时间。例如,当CAN-bus总线的通讯波特率设置为10Kbps时,传输30字节的命令帧至少约需60mS传输时间;加上响应帧的延迟,PLC网络中的任何一台PLC与工控PC需要约150mS才能够执行1次完整的通讯过程。这一时间即单台PLC通讯周期。按此参数计算,当使用1条现场总线CAN-bus网络,建立有30台PLC设备构成的PLC网络时,工控PC主动查询一遍所有PLC设备的状态,大概需要花费约30倍的单台PLC通讯周期。应用组态环境开发PLC网络时,用户必须重视网络的通讯延迟因素,并在组态环境中设置相关的定时参数;否则,可能会导致组态环境不能够正常运行。
我们可以通过一些方法来提高PLC网络的响应速度。解决方法之一是增加CAN-bus网络的数量,由此减少每一个CAN-bus网络中的PLC设备数量;另外,提高CAN-bus网络的通讯波特率也可以获得相同的效果,其代价是会缩短CAN-bus网络的通讯距离。

7、结语
本文介绍的实例“通过现场总线CAN-bus网络对多台PLC进行联网控制”已经通过了实际项目的运行考验,现场作业的网络长度达到7Km以上。在系统的实际运行中,现场总线CAN-bus的稳定性、抗干扰能力得到充分的体现。在这个工程项目中,不需要改变原有的PC控制平台,可以将现有控制设备无缝地嵌入先进的现场总线网络,构成新一代的DCS分布式控制系统。方案以较低的成本投入,换取了现场自动化网络的大跨度提升。