摘要: 通過現場總線CAN-bus，可以將多達數十臺的中/小型PLC 聯網，構成一個智能PLC 網絡；同時，主控制器可以與指定的遠程PLC 實現遠程配置、控制通信，以及實現組態環境中的應用。 關鍵詞:程序控制器PLC; 現場總線CAN-bus; 虛擬串口; CAN232MB 轉換器; PC-CAN 接口卡 1 PLC 特點與PLC 網絡 可編程控制器簡稱PLC（Programmable Logic Controller），是一種數字控制專用電子計算機，它使用了可修改的程序存儲器儲存指令，執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能，并通過模擬和數字輸入、輸出等功能組件，控制各種機械或工作程序。長期以來，PLC一直在各個行業的自動化控制領域得到廣泛的使用，為各種各樣的自動化設備提供了非?？煽康目刂茟谩? PLC 系統的工作任務相對簡單，且需要傳輸的數據量一般不會太大，所以常見的PLC系統為一層網絡結構。PLC 一般應用在小型自控場所，比如設備的控制或少量模擬量的控制及聯鎖。小范圍的集中式控制環境是PLC 發揮功能的最佳舞臺。 目前，只有少量型號的PLC 集成有以太網Ethernet 或現場總線CAN-bus 通訊接口，價格也較昂貴；一般常見PLC 型號沒有隨本機集成通訊功能，不便于組建多臺PLC 構成的中型控制網絡。但是，隨著應用技術的發展，經常會出現一些應用場合，在面積較大的范圍內，需要n 臺PLC 協同完成一個系統的綜合控制。此時，原有集中控制的單一PLC 控制方案就顯得無可奈何，PLC 網絡的需求也應運而生。 本文提出了一種基于現場總線CAN-bus çš„PLC 網絡方案，能夠對多臺聯網的PLC 實現遠程配置、數據通信，并能夠在投入較低硬件成本的基礎上，實現良好的系統運行性能。這個方案也充分發揮了現場總線CAN-bus 的通信特點：實時、可靠、高速、遠距離、易維護等。此方案是現場總線技術與集中控制技術的有機結合，聯網后的PLC 網絡可以構成一個性能優秀的DCS 系統；用戶在同一個主控制器上可以遠程監控、改變任何一臺聯網PLC 的程序或狀態。 2 PLC 網絡的幾種方式 通用PLC 一般都會提供1～2 個RS-232 標準或RS-485 標準的通訊端口，用于與其他控制設備或主控制器PC 通訊；這些集成的通訊端口支持自行規定的通訊協議，或者Modbus協議，實現PLC 設備的通訊與配置。構建PLC 網絡，即利用PLC 本機的這一類通訊端口，將其擴展成為能夠與多臺設備聯網，實現多點通訊的現場總線CAN-bus 通訊接口。 根據網絡中主控制器的不同，PLC 網絡可以分為以下方式： 􀁺 ●多臺PLC 聯網，各PLC 地位平等，可外擴HMI 人機界面。 􀁺 ●多臺PLC 聯網，由1 臺工控PC 作為主控制器與操作界面。 下面將分別描述，從應用區別、硬件配置、軟件設置等方面加以說明。 2.1 多臺PLC 串行聯網 通過一個RS-232/RS-485 轉CAN-bus 網關進行信號轉換，獨立PLC 就具有了現場總線CAN-bus 通訊接口。多臺具有現場總線CAN-bus 通訊接口的PLC 之間相互連接，即可以組建PLC 網絡。 每一臺連接PLC 單元的RS-232/RS-485 轉CAN-bus 網關都可以設定一個獨立的設備ID號，長度為11 位或29 位，用作為該PLC 單元的地址。每一臺聯網的PLC 單元在發送數據時，可設定在數據流中自動添加本地網關的設備ID 號；同理，每一臺PLC 單元在接收數據時，可設定由網關檢查數據流中的設備ID 號，自動接收符合要求的數據。 通過上述方式組建的PLC 網絡，各臺PLC 地位平等，任何一臺PLC 均可以主動發起數據通訊，由CAN-bus 網關起硬件自動仲裁作用，保障每一次通訊的數據不丟失；網絡中的PLC 數量不受限制，數百、上千臺PLC 都可以連接在同一現場總線CAN-bus 網絡中。同時，這個PLC 網絡中還可以連接具有CAN-bus 通訊接口的HMI 人機界面，或由其中一臺PLC通過其他的串行通訊端口連接HMI 人機界面。 這種方式建立的PLC 網絡如圖 1 所示。 [align=center] 圖 1 多臺PLC 串行聯網[/align] 采用這種方式組建PLC 網絡，與選擇集成CAN-bus 通訊功能的PLC 設備相比，具有更加靈活的系統擴展能力，也能夠獲得更好的性價比。 2.2 多臺PLC 與工控PC 并行聯網 工控PC 能夠深入地配合PLC 廠商提供的各種軟件，從而實現更多強大的功能，比如系統配置、人機界面、組態開發等，在PLC 領域的作用也越來越不可或缺。通常，工控PC與單臺PLC 通過1 個串口連接通訊，實現各種擴展功能；但串口的通訊距離、節點數量都受到了串口本身的性能限制。比如，RS-232 標準只可以實現“點－點”通訊，RS-485/422標準能夠實現32 個節點以內的通訊，但通訊距離、抗干擾能力都比較弱，并不能夠滿足實際工業現場多臺PLC 聯網應用的需求。 工控PC 內置PC-CAN 接口卡，可以建立起1 條或者多條現場總線CAN-bus 網絡，并通過連接在CAN-bus 網絡中的網關RS-232/RS-485 轉CAN-bus 轉換器，借助于CAN-bus 網絡配套的“虛擬串口”軟件，建立多達2047 個標準的串行通訊端口，從而連接多達2047條串行網絡。也就是說，可以在同1 條普通雙絞線上連接多達2047 臺PLC 設備，工控PC訪問連接在這條CAN-bus 網絡上的PLC 設備，也與操作標準串口完全一致。這種方式可以充分發揮工控PC 的作用，通訊效率也比較高。 通過工控PC 組建多臺PLC 網絡的系統結構如圖 2 所示。按這一種方式的建立PLC 網 絡的通訊效率較高，應用靈活，是一般PLC 網絡建設的主流方向。 [align=center] 圖 2 多臺PLC 與工控PC 并行聯網[/align] 3 PLC 網絡的硬件組成與連接 建立PLC 網絡，除了實現具體功能的PLC 設備，還需要一些建立現場總線CAN-bus網絡的設備，主要有RS-232 轉CAN-bus 網關、PC-CAN 接口卡等。下面將簡要介紹一下這些設備。 3.1 RS-232 轉CAN-bus 網關 CAN232MB 轉換器即一種常用型號的RS-232 轉CAN-bus 網關。 CAN232MB 轉換器集成有1 個RS-232 通道、1 個CAN-bus 通道，可以很方便地連接到PLC 設備的RS-232 標準通訊端口，使PLC 設備具有與現場總線CAN-bus 網絡通訊的能力。CAN232MB 轉換器提供三種工作模式——透明轉換、透明帶標識轉換、Modbus 協議轉換，分別可以支持不同通訊協議的PLC 設備。 CAN232MB 轉換器的RS-232 通道支持多種通訊波特率，范圍是600bps～115200bps。CAN-bus 通道支持國際主流的15 種標準通訊波特率，也支持用戶自定義波特率，波特率范圍為5Kbps～1Mbps。CAN232MB 轉換器內設1024 字節的數據緩沖區；一般工作模式中，用戶可以軟件設定CAN232MB 轉換器的CAN-bus 通訊波特率為RS-232 波特率的2 倍以上，用以保證大批量數據傳輸時數據緩沖區不致溢出。 通過PC 配置軟件，CAN232MB 轉換器可設定一個獨立的11 位或29 位設備ID 號，可以用作為該網關所連接PLC 設備的地址編號，并對往來串口的數據流加以標注或識別。 CAN232MB 轉換器滿足工業級溫度范圍（-40℃～+85℃），內置硬件雙看門狗，能夠在惡劣的工作環境中連續運行。 [align=center] 圖 3 CAN232MB 轉換器[/align] 對于只集成有RS-485/422 通訊端口的PLC 設備，可以選擇RS-485 轉CAN-bus 網關；類似的產品型號有CAN485MB 轉換器，基本功能與CAN232MB 轉換器一致。 3.2 PC-CAN 接口卡 工控PC 內置或外接PC-CAN 接口卡，可以令工控PC 具有現場總線CAN-bus 通訊接口，從而成為CAN-bus 網絡中的一個主要功能節點。 根據與PC 連接方式的不同，PC-CAN 接口卡可以分為很多種不同的類型，常見的型號有PCI-CAN 接口卡、ISA-CAN 接口卡、PC104-CAN 接口卡、USBCAN 接口卡、以太網轉CAN 接口卡，等等。根據型號的不同，同一個PC-CAN 接口卡可以集成1～4 個CAN-bus通道，同一PC 可以連接多達8 å¡ŠPC-CAN 接口卡，從而可以使同一臺PC 連接多個現場總線CAN-bus 網絡。 PC-CAN 接口卡一般都提供有強大的軟件支持，其中包括CAN-bus 測試工具、多語言版本（VC++、VB、Delphi、C++Builder）的API 開發例程，也提供有支持組態開發的OPC 服務器軟件，方便用戶針對不同的產品項目開發具體的應用程序。另外，支持工控PC 與多臺PLC 聯網的“虛擬串口服務器”軟件可以令用戶在不用修改原有PC 軟件的基礎上，開發新項目的實際應用。 根據不同的應用場合、參數需求，可以有多種不同型號的PC-CAN 接口卡適用。圖 4為一些經常使用的PC-CAN 接口卡。 [align=center] 圖 4 常見型號的PC-CAN 接口卡[/align] 3.3 通訊附件 通訊電纜是現場總線CAN-bus 網絡的重要組件。通訊電纜的合理選擇，對CAN-bus 網絡的通訊距離也有非常重要的影響。 使用國標AWG18（截面積為Φ0.75 mm2）的普通雙絞線作為CAN-bus 網絡的通訊電纜，一般可以保證在1Km 距離下實現可靠通訊；使用截面積為Φ1.5 mm2 的普通雙絞線，則可以達到6～7Km 的通訊距離。通常，隨通訊距離的加長，需要適當加大通訊電纜線的截面積。 現場總線CAN-bus 網絡在布線時，必須注意終端電阻的連接。主干線的最遠兩端必須各連接一個120Ω 的終端電阻，對于主干線上的其它任何CAN-bus 節點設備，則不用接終端電阻；如果使用了CANbridge 網橋分割成多個物理獨立的CAN-bus 子網，同樣要在每個CAN-bus 子網的最遠兩端各接一個120Ω 的終端電阻。 另外，CAN-bus 網絡的分支線不宜過長，建議每一條連接PLC 設備的分支線長度小于3 ç±³；為保障可靠的連接，分支線宜采用焊接或緊密絞接的方式，以保障CAN-bus 網絡中的等效阻抗不超出允許的范圍。 4 PLC 網絡的軟件配置與設置 連接PLC 設備的RS-232 轉CAN-bus 網關需要配置一些運行參數，以保障PLC 網絡中的每一臺PLC 設備都可以正常運行。配置參數包括網關的運行方式、RS-232 通訊波特率、CAN-bus 通訊波特率、設備ID 號等。 我們以組建一個OMRON 公司多臺PLC 設備的PLC 網絡為例，詳細說明各功能軟件的配置過程。 4.1 RS232 轉CAN-bus 網關的配置 å°‡CAN232MB 轉換器的CFG 引腳與GND 引腳短接，CAN232MB 即進入配置方式，可以通過隨機光盤的PC 配置軟件設置工作參數。 根據OMRON 公司PLC 設備的RS-232 端口數據格式，CAN232MB 轉換器應按以下步驟進行配置。 1. 配置網關的數據轉換方式，如圖 5 所示。 [align=center] 圖 5 配置網關的轉換方式[/align] 轉換模式為“雙向透明轉換”方式，透明轉換即意味著兩種通訊接口的接收數據不作任何修改的傳遞給對方通道。 2. 配置網關的串口通信格式，如圖 6 所示。 [align=center] 圖 6 配置網關的串口通訊參數[/align] 根據PLC 設備的RS-232 參數，設定RS-232 通道的波特率參數；示例中為9600bps，與PLC 的運行參數一致。 3. 配置網關的CAN 通信參數，如圖 7 所示。 [align=center] 圖 7 配置網關的CAN-bus 通訊參數[/align] CAN 通道的波特率主要是考慮CAN-bus 網絡的最遠通信距離；另外，CAN-bus 網絡中所有設備的CAN-bus 通訊波特率必須一致，也與PC-CAN 接口卡的波特率設置一致。 發送標識符設置為十六進制的0x03 值，表示網關發送的CAN-bus 標準報文ID 為0x03值；過濾驗收碼設置成0x03 值，表示網關只能接收報文ID 為0x03 的標準報文。當使用虛擬串口通訊方式時，這兩個設置值必須為同一個值。注意，這里的數值0x03 與下一步配置虛擬串口時的虛擬串口號設置一致。也就是說，該網關設備所映射的虛擬串口號必須為COM3。同理，設置為0x04 值的網關設備所對應的虛擬串口號為COM4，以此類推。 4. 設置好參數后，點擊“寫配置”按鈕，如圖 8 所示。 [align=center] 圖 8 成功寫入網關的配置參數[/align] 然后，去除連接在CFG 引腳與GND 引腳之間的短路線，給CAN232MB 轉換器重新上電，使剛才的配置參數生效。網關CAN232MB 轉換器的設置即告完成。 4.2 虛擬串口的配置 在多臺PLC 與工控PC 并行聯網的應用場合，通過虛擬串口服務器軟件，工控PC 可以沿用標準串口通訊的方式，訪問連接在CAN-bus 網絡中的各臺PLC 設備。 4.2.1 虛擬串口服務器軟件 虛擬串口服務器，顧名思義，通過運行此虛擬串口服務器軟件，可以在PC 上構建一個或多個虛擬串口。這些虛擬串口的操作和真實串口操作一樣，只是在用戶調用虛擬串口的軟件內部，PC 通過所連接的PC-CAN 系列接口卡把串口通訊數據傳輸到CAN-bus 網絡，并且由連接在CAN-bus 網絡中的RS-232 轉CAN-bus 網關（例如CAN232MB 轉換器），再次將CAN-bus 數據再轉成RS-232 串口數據，這樣就實現了PC 和遠程串口之間的無縫透明銜接，使遠程虛擬串口的操作與應用看起來與本地串口沒什么不同。一般情況下，PC 串口程序升級到操作遠程虛擬串口時，基本無需進行任何修改，只需改變軟件操作的串口號即可。 虛擬串口服務器的軟件功能如下所列： 1. 支持操作系統Win2000/XP/2003ï¼› 2. 可添加多達2047 個虛擬串口ï¼› 3. 可以動態添加設備映射到任意已安裝的虛擬串口上，也可以動態刪除映射到任意虛擬串口上的設備ï¼› 4. 可保存當前配置到文件中； 5. 可設置服務器啟動條件（比如開機自啟動），也可以設置啟動時的默認配置。 虛擬串口服務器的應用如圖 9 所示。 [align=center] 圖 9 用于CAN 的虛擬串口服務器軟件[/align] 4.2.2 虛擬串口軟件設置 由于OMRON 公司系列PLC 設備的串口通訊格式（7/2/1/Even）與通常的PC 軟件串口通訊格式（8/1/1/None）有所區別，工控PC 需要運行用專門用于OMRON 公司PLC 的虛擬串口服務器“ZVComCANMgr（for OMRON PLC）”軟件。具體按以下步驟，在PC 上進行虛擬串口服務器軟件的設置。 1. 點擊“文件”菜單，新建一項配置；配置文件命名為OMRON_PLC，如圖 10 所示。 [align=center] 圖 10 新建一個配置文件[/align] 2. 建立虛擬串口，如圖 11 所示。 [align=center] 圖 11 建立虛擬串口的操作[/align] 建立虛擬串口時，首先選擇需要創建的虛擬串口數量。在“虛擬串口數”右邊的下拉框中，選擇需要建立的虛擬串口數量，值為0～2047，其中選擇0 表示不建立虛擬串口。如圖11 所示，列表數值為“10”表示選擇建立10 個虛擬串口設備。在“虛擬串口數”設置完成后，下一步點擊“創建虛擬虛擬串口”按鈕；PC 即自動加載驅動，完成虛擬串口設備的添加過程。這時，用戶可從計算機的設備列表中查找到這些新增的虛擬串口設備，如圖 12 所示。 [align=center] 圖 12 設備列表中新建的虛擬串口設備[/align] 3. 映射端口，如圖 13 所示。 虛擬串口建立之后，在“未映射串口”列表中顯示PC 已創建的虛擬串口號。此時，點擊“添加”（用于添加單個虛擬串口）或“批量添加”（用于添加所有的虛擬串口），將指定的虛擬串口與CAN-bus 網絡捆綁屬性，并添加到“已映射串口”列表中。 [align=center] 圖 13 添加到“已映射串口”[/align] 4. 啟動服務器，如圖 14 所示。 在“服務”菜單中啟動虛擬串口服務器，就可以使已映射的虛擬串口能夠正常通訊。 [align=center] 圖 14 啟動虛擬串口服務器[/align] 虛擬串口服務器的啟動參數可由用戶設置，方便系統的日常管理與運行，如圖 15 所示。 [align=center] 圖 15 設置服務器的系統參數[/align] 4.2.3 虛擬串口的測試 PC 運行虛擬串口服務器之后，便在設備列表中多出了一組虛擬串口；虛擬串口的編號一般會從COM3 開始，具體編號會取決于PC 機的硬件配置。 可以使用超級終端軟件，對新建的虛擬串口進行通信測試。將1 臺測試PC（標識A 機）的標準串口連接到CAN232MB 轉換器的RS-232 端口，在另1 臺運行虛擬串口服務器軟件的測試PC（標識B 機）建立一條CAN-bus 網絡并連接到CAN232MB 轉換器的CAN 端口。 首先，設置并啟動虛擬串口服務器。遠程的虛擬串口按以下步驟進行測試： 第一步，A æ©Ÿå’ŒB 機都打開超級終端軟件，設置所連接的串口屬性，例如將通訊波特率設為9600bps、數據位8、無奇偶校驗、停止位1、無流控制；這些參數要與CAN232MB轉換器的配置參數一致。 第二步，串行發送字符測試。在A 機的超級終端窗口中鍵入一些字符，在B 機的超級終端窗口中將會看到這些字符的出現。反之，在B 機的超級終端窗口中鍵入一些字符，在A機的超級終端窗口中也會出現同樣內容的字符。 [align=center] 圖 16 虛擬串口的串行發送字符測試[/align] 第三步，發送文件測試。點擊A 機的超級終端軟件菜單“傳送→發送文件…”，即可以發送指定的文件到B æ©Ÿ，文件保存在B 機的默認目錄中；反之亦然。 [align=center] 圖 17 虛擬串口的串行發送文件測試[/align] 有關虛擬串口的詳細說明，可以參考虛擬串口服務器的軟件幫助及技術文檔《構建CAN-bus 網絡中的虛擬串口》。 5 應用實例 在一個實際的油田控制系統中，需要由超過32 臺PLC 組建一個中型PLC 網絡。每一臺PLC 用于控制一套工作井站的現場設備。選用PLC 型號為OMRON 公司CPM2A 系列，不支持現場總線CAN-bus 網絡，但集成有1 個RS-232 通訊端口。單臺PLC 之間的最大距離超過了10Km 距離，但這個油田控制系統要求能夠在同一個主控制器上，對每一臺現場的PLC 實時監控。由于各個現場PLC 工作點距離很遠，主控制器PC 不可能實現每一臺PLC設備的單獨電纜連接。因此，將各臺PLC 設備通過現場總線CAN-bus 網絡連接，組建一個地區范圍內的PLC 網絡，從而實現PLC 遠程維護、數據實時監控，既能夠大大提高系統的管理效率，也可以有效地降低網絡建設成本。 井站的PLC 設備集成有1 個RS-232 串行通訊端口，通過CAN232MB 轉換器連接到現場總線CAN-bus 網絡。主控制器PC 內置1 å¡ŠPC-CAN 接口卡，型號為PCI-9840 接口卡，可以使PC 成為CAN-bus 網絡中的節點，能夠同時管理4 路物理獨立的CAN-bus 網絡。 5.1 CAN-bus 網絡的相關概念 現場總線CAN-bus 網絡的拓撲結構一般使用直線結構，如圖 18 所示。所有CAN-bus設備節點通過短分支線連接至CAN-bus 網絡的主干線；短分支線不宜過長，一般必須小于3～6 米。如果因網絡布線、地理環境等因素，需要改變CAN-bus 網絡的拓撲結構，則可以通過CANbridge 網橋或CANHub 集線器。 [align=center] 圖 18 CAN-bus 網絡的拓撲結構[/align] 在CAN-bus 網絡布線中，必須注意終端電阻的連接。CAN-bus 主干線的最遠兩端必須各端接一個120Ω 的終端電阻；主干線上的其它任何CAN-bus 節點則不用連接終端電阻。 設定為5Kbps 波特率時，使用截面積為Φ1.5 mm2 的普通雙絞線，CAN-bus 總線至少可以達到6～7Km 的通訊距離。通常，隨著通訊距離的加長，需要適當加大通訊電纜線的截面積。通信距離與波特率的關系如圖 19 所示。 [align=center] 圖 19 CAN-bus 網絡的波特率與通訊距離的關系[/align] 隨著網絡中CAN-bus 節點數量的增加，最大通訊距離會有所降低，同一條CAN-bus 網絡中的節點數量達到100 個時，最大通訊距離至少會減少20%左右。通過在CAN-bus 網絡的合理位置安裝CANbridge 網橋，就可以使CAN-bus 網絡延長1 倍的通訊距離，并可以增加連接1 倍的CAN-bus 節點數目。 5.2 PLC 串行通訊協議 OMRON 公司CPM 系列中小型PLC 的串行通訊使用“命令－應答”通信方式，工控PC 可通過對串口編程的方式與CPM 系列PLC 實現數據通信。PC 與PLC 實現一次數據交換的過程，即傳輸的命令和應答之數據總和稱為一幀，一幀最多可包含131 個數據字符。OMRON 公司PLC 采用HOSTLINK 通訊協議。 5.2.1 HOSTLINK 命令幀格式 PC 機遵循HOSTLINK 命令幀的格式，向PLC 發送命令。HOSTLINK 命令幀如圖 20所示。 [align=center] 圖 20 OMRON 公司PLC 命令幀格式[/align] HOSTLINK 命令幀的規定如下： ●@符號必須置于每個命令的開頭ï¼› ●節點號，用來辨識每一臺PLC 的節點地址； ●讀/寫，指明PLC 的哪個寄存器單元，例讀寫IR/SR 區時它的識別碼設置分別為RRå’ŒWR，讀寫DM 區分別為RD å’ŒWD。 ●FCS，設置兩字符的幀檢查順序碼，是一個轉換成2 個ASCII 字符的8 位數據，這8 位數據為從幀開始到正文結束（即FCS 之前）所有數據執行“異或”操作的結果。 ●終止符設置“＊”和回車兩字符，表示命令結束。 HOSTLINK 命令幀可以有最多131 個字符長。一個等于或大于132 字符的命令必須分成若干幀。命令分段，使用回車定界符（CHR $（13））。 5.2.2 HOSTLINK 應答幀格式 PLC 對于接收到的正確命令幀，都會給予數據響應，發送HOSTLINK 應答幀，格式如圖 21 所示。 [align=center] 圖 21 OMRON 公司PLC 應答幀格式[/align] 識別碼、正文取決于PLC 接收到的上位機聯結命令，結束字表示命令完成的狀態（即是否有錯誤發生），當應答幀的長度超過132 字符，它必須分成若干幀。 結束字是應答幀中表示PLC 應答的信息。例結束字代碼為00 表示正常結束，13 表示FCS 錯誤，14 表示格式錯誤，15 表示入口碼數據錯誤，18 表示幀長度錯誤，A3 表示傳輸數據時因FCS 錯誤引起終止，A8 表示傳輸數據時，因幀長度錯誤引起終止。 5.3 PLC 與網關CAN232MB 的連接 CPM 系列PLC 集成1 個RS-232 串行通訊端口，采用DB9 孔型插座ï¼›CAN232MB 轉換器集成1 個RS-232 串行通訊端口，也采用DB9 孔型插座。 按下面的連接方法，可以快速制作CPM 系列PLC 與網關CAN232MB 之間連接的通信電纜；此通訊電纜也可用于PC 與OMRON 公司PLC 之間通訊。制作材料包括兩個DB9 針型直腳連接器，3 根細導線，少量焊接工具。 [align=center] 圖 22 DB9 針連接器和引腳定義[/align] 串行通信電纜一端連接CAN232MB 轉換器，另一端連接CPM 系列PLC。注意，通訊電纜的兩個DB9 端口不可互換。通訊電纜的連接示意如圖 23 所示。 [align=center] 圖 23 PLC 通信電纜的引腳連接[/align] 5.4 CXP 軟件與PLC 通訊 CXP 軟件是OMRON 公司CPM 系列PLC 的集成開發環境。這里，將通過CXP 軟件與PLC 的串行通訊功能，對建立的虛擬串口進行測試，驗證PLC 網絡的可靠性。 打開CX-Programmer 軟件，選擇一個通信端口。例如，選擇剛才由虛擬串口服務器軟件建立的串口COM3，如圖 24 所示。 [align=center] 圖 24 在CXP 軟件中選擇PLC 通信端口[/align] 點擊“PLC”菜單的“自動在線”項目，CXP 軟件會自動查找對應的PLC é¡žåž‹。一旦通過COM3 與PLC 成功建立了通訊連接，就可以對PLC 進行編程、擦除、調試等操作；這與使用標準串口COM1、COM2 的操作方式完全一致，如圖 25 所示。 [align=center] 圖 25 通過虛擬串口對PLC 進行遠程配置[/align] 5.5 PLC 與網關CAN485MB 的連接 OMRON 公司的CXP 軟件可以在一個RS-485 標準的串行通訊端口上連接多達32 臺CPM2A 系列PLC 設備；每臺PLC 設備都需要預先設定一個唯一的5 位地址編號，用于在RS-485 網絡中區分各臺PLC 設備。 RS-485 標準是一種多點網絡通訊方式。按照前面描述的方式，通過網關CAN485MB 轉換器，可以建立一個符合RS-485 標準的虛擬串口。CPM2A 系列PLC 可以借助于RS-232轉RS-485 電平轉換器，得到一個RS-485 標準的通訊端口。多臺預設地址編號的PLC 可以通過RS-485 串行通訊方式聯網，并與CAN485MB 轉換器組成1～32 個節點、1Km 距離范圍內、RS-485 標準的PLC 網絡。網絡結構如圖 26 所示。 [align=center] 圖 26 由網關CAN485MB 組建小型PLC 網絡[/align] 按上述方式，整個地區的PLC 網絡可以由多個網關CAN485MB 轉換器構建面成，而每一個網關CAN485MB 轉換器都可以組建一個RS-485 標準的小型PLC 網絡構成。這樣，就可以形成大型的星形PLC 網絡。 5.6 PLC 網絡的組態開發 通過網關CAN232MB 轉換器或CAN485MB 轉換器可以建立多個虛擬串口，用于連接PLC 設備。虛擬串口的操作方式與PC 標準串口完全相同。 通常的組態環境（例如昆侖通態MCGS、組態王KingView 等）都可以按串行通訊設備驅動的方式支持OMRON 公司PLC 設備的開發。如果組態環境可以支持按多串口方式擴展的多臺PLC 設備，同樣也可以支持基于現場總線CAN-bus 網絡的虛擬串口方式構建的串行PLC 網絡。 需要注意的是，串行PLC 網絡基于現場總線CAN-bus 而構建，每一條命令幀/響應幀都需要一定的傳輸時間。例如，當CAN-bus 總線的通訊波特率設置為10Kbps 時，傳輸30 字節的命令幀至少約需60mS 傳輸時間；加上響應幀的延遲，PLC 網絡中的任何一臺PLC 與工控PC 需要約150mS 才能夠執行1 次完整的通訊過程。這一時間即單臺PLC 通訊周期。按此參數計算，當使用1 條現場總線CAN-bus 網絡，建立有30 臺PLC 設備構成的PLC 網絡時，工控PC 主動查詢一遍所有PLC 設備的狀態，大概需要花費約30 倍的單臺PLC 通訊周期。應用組態環境開發PLC 網絡時，用戶必須重視網絡的通訊延遲因素，并在組態環境中設置相關的定時參數；否則，可能會導致組態環境不能夠正常運行。 我們可以通過一些方法來提高PLC 網絡的響應速度。解決方法之一是增加CAN-bus 網絡的數量，由此減少每一個CAN-bus 網絡中的PLC 設備數量；另外，提高CAN-bus 網絡的通訊波特率也可以獲得相同的效果，它的代價是會縮短CAN-bus 網絡的通訊距離。 6 結束語 本文介紹的實例“通過現場總線CAN-bus 網絡對多臺PLC 進行聯網控制”已經通過了實際項目的運行考驗，現場作業的網絡長度達到7Km 以上。在系統的實際運行中，現場總線CAN-bus 的穩定性、抗干擾能力得到充分的體現。在這個工程項目中，不需要改變原有的PC 控制平臺，可以將現有控制設備無縫地嵌入先進的現場總線網絡，構成新一代的DCS分布式控制系統。方案以較低的成本投入，換取了現場自動化網絡的大跨度提升。在煤礦遠傳、電力通信、石油采集等行業，該方案都有著廣泛的市場，較高的應用價值。 [align=center] 圖 27 克拉瑪依油田的小型PLC 網絡[/align]