可编辑控制器网络通信及应用.docx

1、现 代 工 业 企 业 自 动 化 丛 书可 编 程 控 制 器 网 络 通 信 及 应 用主 编 邱 公 伟 参 编 杨 富 文 巫 淑 萍 林 军 王 高 峰 张 小 清 杨 震 力清 华 大 学 出 版 社( 京 ) 新 登 字 158 号内 容 简 介这 是 一 本 专 门 介 绍 PL C 网 络通 信 及 应 用 的 著 作 。 全 书 共 分 8 章 。 第 1 章 导 论 介 绍 P LC 联 网 通 信 的 基 础 。 第 2 章 论 述 个 人 计 算 机 与 P LC 网 络 的 联 网通 信 。 第 3 章 第 7 章 分 别 介 绍 最 有 代 表性 的 A -B 公

2、 司、 西 门 子 公司 、 欧 姆 龙 ( OM RON ) 公 司 及 松 下 电 工 公 司 的 P LC 网 络 的 通信 机 理 、 网络 配 置 、 系 统 组 态 、 通 信 程 序 编 制 方 法 等 。 第 8 章 通 过 典 型 实 例 介 绍 了 P LC 网 络 的 应 用 。P LC 及 其 网 络 品 种 繁 多 , 本 书 注 意 突 出 典 型 性 、 同 一 性 及 实 用 性 。 通 过 对 典 型 P LC 网 络 的 剖 析 , 抓 住 不 同 公 司 P LC 网 络 内 在 的 一 致 性 , 达 到 举 一 反 三 的 效 果 , 并 使 读 者

3、能 较 快 进 入 自 主 开 发 。本书 是 由 院 校 、 工 厂 、 研究 所 的 科 技 人 员 联 合 编 写 的 , 是 “产 学 研 ”结 合 的 产 物 。 本 书 适 用 于 广 大 从 事P L C 及 其 网 络 开 发 应 用 的 技 术人 员 及 大 、 中专 自 动 化 专 业 师 生 使 用 。版 权 所 有 , 翻 印 必 究 。 本 书 封 面 贴 有 清 华 大 学 出 版 社 激 光 防 伪 标 签 , 无 标 签 者 不 得 销 售 。书 名 : 可 编 辑 控 制 器 网 络 通 信 及 应 用作 者 : 邱 公 伟 主 编出 版 者 : 清 华 大

4、学 出 版 社 ( 北 京 清 华 大 学 学 研 楼 , 邮 编 100084) ht tp: / / w ww. tup. tsinghua . edu . cn印 刷 者 : 清 华 大 学 印 刷 厂发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所开 本 : 787 1092 1/ 16 印 张 : 24.75 字 数 : 613 千 字版 次 : 2000 年 3 月 第 1 版 2000 年 3 月 第 1 次 印 刷书 号 : ISBN 7-302-01460-4/ T P575印 数 : 0001 3000定 价 : 32.00 元 现 代 工 业 企 业 自 动 化

5、 丛 书 编 委 会名 誉 主 任 : 张 钟 俊 顾 问 : 吴 钦 炜 主 任 : 白 英 彩副 主 任 : 邵 世 煌 王 行 愚 吴 启 迪 孙 廷 才编 委 : ( 按 姓 氏 笔 划 )于 海 川 王 行 愚 白 英 彩 孙 振 飞 孙 廷 才江 志 道 刘 元 元 邵 世 煌 吴 启 迪 张 兆 琪杨 德 礼 周 德 泽 柴 天 佑 虞 孟 起 魏 庆 福序当 今 世 界 先 进 工 业 国 家 正 处 于 由 “工 业 经 济 ”模 式 向 “信 息 经 济 ”模 式 转 变 的 时 期 , 其 中 技 术 进 步 因 素 起 着 极 为 重 要 的 作 用 , 它 在 经 济

6、 增 长 中 占 70% 80% 。 “以 高 新 技 术 为 核 心 , 以 信 息 电 子 化 为 手 段 , 提 高 工 业 产 品 附 加 值 ”已 经 成 为 现 代 工 业 企 业 自 动 化 重 要 的 发 展 目 标 。 从 我 国 经 济 发 展 史 来 看 , 其 工 业 经 济 增 长 主 要 是 依 靠 投 入 大 量 资 金 和 劳 动 力 来 实 现 的 , 尚 未 充 分 发 挥 技 术 进 步 在 工 业 经 济 增 长 中 的 “二 次 效 益 倍 增 器 ”的 作 用 “如 何 加 快 发 展 电 子 信 息 技 术 、 调 整 产 业 结 构 , 适 应

7、世 界 经 济 发 展 需 求 ”是 当 前 我 国 工 业 企 业 自 动 化 界 研 究 的 重 要 课 题 之 一 。工 业 自 动 化 是 一 门 应 用 学 科 , 它 主 要 包 括 单 机 系 统 自 动 化 、 工 业 生 产 过 程 自 动 化 和 工 业 系 统 管 理 自 动 化 等 三 个 方 面 。 企 业 自 动 化 包 括 企 业 生 产 管 理 信 息 电 子 化 、 信 息 处 理 的 自 动 化 以 及 网 络 化 。 现 代 工 业 企 业 自 动 化 涉 及 到 自 动 化 技 术 、 计 算 机 技 术 、 通 信 技 术 、 先 进 制 造 技 术

8、和 管 理 学 等 诸 多 学 科 , 它 需 要 各 学 科 的 专 家 和 工 程 技 术 人 员 通 力 合 作 , 从 而 形 成 “多 专 业 知 识 与 技 术 集 成 ”的 现 代 工 业 自 动 化 发 展 思 路 。 目 前 工 业 企 业 自 动 化 系 统 主 要 呈 现 开 放 性 、 集 散 性 、 智 能 性 和 信 息 电 子 化 与 网 络 化 的 特 点 。 在 现 代 工 业 企 业 自 动 化 中 , 计 算 机 控 制 技 术 充 当 了 极 为 重 要 的 角 色 , 它 是 计 算 机 技 术 和 控 制 理 论 有 机 的 结 合 。 自 动 控

9、制 理 论 的 发 展 是 伴 随 着 被 控 制 对 象 的 复 杂 性 、 不 确 定 性 等 因 素 的 研 究 成 果 而 发 展 的 , 它 由 经 典 控 制 理 论 ( 频 域 方法 ) 和 现 代 控 制 理 论 ( 时 域 方 法 ) 发 展 到 第 三 代 控 制 理 论 智 能 控 制 理 论 。 计 算 机 控 制 系 统 分 为 数 据 采 集 与 处 理 系 统 、 计 算 机 在 线 操 作 指 导 控 制 系 统 、 直 接 数 字 控 制 系 统 、 监 督 控 制 系 统 、 分 级 控 制 系 统 和 集 散 控 制 系 统 以 及 分 布 式 智 能 控

10、 制 系 统 。 从 当 前 计 算 机 技 术 和 自 动 控 制 技 术 发 展 状 况 来 看 , 高 性 能 工 业 控 制 机 系 统 、 智 能 控 制 系 统 和 基 于 网 络 系 统 的 虚 拟 企 业 自 动 化 系 统 将 是 未 来 工 业 企 业 自 动 化 的 重 要 发 展 方 向 。从 系 统 工 程 的 角 度 来 看 , 工 业 自 动 化 技 术 研 究 与 应 用 过 程 分 为 三 个 阶 段 : 自 动 化 技 术 研 究 阶 段 、 科 研 成 果 向 实 用 转 化 阶 段 和 产 品 应 用 阶 段 。 经 过 我 国 科 技 工 作 者 半

11、个 世 纪 卓 有 成 效 的 研 究 , 在 自 动 化 技 术 研 究 与 应 用 方 面 取 得 可 喜 的 成 绩 , 并 给 我 国 的 工 业 自 动 化 事 业 带 来 了 深 刻 影 响 和 变 革 , 产 生 了 巨 大 的 社 会 和 经 济 效 益 , 其 中 有 的 技 术 已 经 接 近 或 达 到 世 界 先 进 水 平 , 但 从 应 用 以 及 成 果 向 产 品 的 转 化 的 总 体 发 展 角 度 来 看 , 仍 存 在 着 一 些 问 题 , 仍 需 花 大 力 气 进 一 步 探 索 和 研 究 。 例 如 , 我 国 在 工 控 机 及 其 配 套

12、设 备 的 生 产 方 面 尚 需 进 一 步 构 成 规 模 经 济 ; 建 立 并 发 展 企 业 网 络 及 其 协 议 和 数 据 库 集 成 技 术 , 为 全 面 实 现 我 国 “金 企 工 程 ”提 供 技 术 和 手 段 ; 开 发 系 列 的 工 控 机 软 件 包 、 实 时 操 作 系 统 , 以 提 高 工 控 机 系 统 的 总 体 水 平 ; 充 分 运 用 以 工 控 机 为 核 心 的 电 子 信 息 技 术 来 改 造 我 国 各 类 传 统 工 业 的 工 装 设 备 及 产 品 ; 在 我 国 的 部 分 现 代 企 业 中 大 力 倡 导 推 行 M

13、IS, M R P- 和 CIM S/ CIPS 以 及 信 息 网 络 系 统 , 以 提 高 企业管 理 水 平 和 竞 争 能 力 等 。 在 20 世 纪 40 年 代 , 计 算 机 刚 问 世 不 久 , 它 的 应 用 除 在 军 事 、 政 要 部 门 之 外 , 主 要 是 在 各 传 统 工 业 领 域 的 应 用 。 在 60 年 代 70 年 代 , 各 国 的 工 业 计 算 机 应 用 极 为 普 遍 , 促 进 了 其 工 业 企 业 自 动 化 高 速 发 展 , 而 我 国 的 工 业 企 业 自 动 化 非 但 没 有 大 踏 步 前 进 , 反 而 停 滞

14、 不 前 。 到 了 90 年 代 这 个 问 题 就 显 得 十 分 严 重 了 , 因 此 我 们 必 须 “补 上 这 一 课 ”。 我 们 编 写 了 现 代 工 业 企 业 自 动 化 丛 书 ( 以 下 简 称 丛 书 , 目 前 暂 定 42 册 , 并 根 据 实 际 需 要 不 断 增 加 新 的 书 目 ) , 该 丛 书 内 容 既 包 括 工 业 生 产 过 程 自 动 化 , 又 包 括 现 代 企 业 管 理 自 动 化 技 术 , 如 基 于 总 线 工 控 机 系 统 、 工 程 数 据 库 、 CIM S/ CIPS 以 及 企 业 网 络 技 术 等 。 其

15、 编 写 原 则 为 “理 论 与 实 践 密 切 结 合 , 为 实 现 工 业 企 业 自 动 化 提 供 典 型 示 范 系 统 ”。 编 委 会 特 邀 请 了 国 内 在 该 领 域 有 扎 实 理 论 基 础 和 富 有 实 践 经 验 的 专 家 分 别 承 担 各 分 册 的 编 审 任 务 , 以 期 在向 读 者 展 示 国 内 外 相 关 技 术 的 最 新 成 果 和 发 展 动 态 的 同 时 , 提 供 解 决 现 代 企 业 自 动 化 的 思路 、 方 法 、 技 术 和 设 备 等 。该 丛 书 以 工 程 技 术 人 员 为 主 要 读 者 对 象 。 我

16、们 相 信 该 丛 书 的 出 版 必 将 在 推 动 我 国 工 业 企 业 自 动 化 应 用 的 普 及 和 发 展 进 程 中 起 到 积 极 的 作 用 , 为 进 一 步 提 高 我 国 工 业 企 业 自动 化 水 平 做 出 贡 献 。清 华 大 学 出 版 社 颇 具 魄 力 和 眼 光 , 高 瞻 远 瞩 , 及 时 提 出 策 划 组 织 这 套 丛 书 的 任 务 , 他 们 为 编 好 丛 书 做 了 认 真 、 细 致 的 准 备 工 作 , 并 为 该 丛 书 的 出 版 提 供 了 许 多 有 利 的 条 件 , 在 此 深 表 谢 意 。 同 时 对 于 参

17、加 各 分 册 编 审 任 务 的 专 家 、 学 者 所 付 出 的 艰 辛 劳 动 表 示 衷 心 感 谢 。编 审 丛 书 的 任 务 十 分 繁 杂 而 艰 巨 , 加 之 时 间 仓 促 , 书 中 出 现 疏 漏 、 欠 妥 之 处 也 是 难 免 的 , 希望 广 大 读 者 不 吝 赐 教 , 以 使 我 们 逐 步 完 善 这 个 丛 书 系 列 。中 国 科 学 院 院 士 、 上 海 交 通 大 学 教 授前 言可 编 程 控 制 器 ( PL C) 及 其 网 络 是 构 成 CI M S 系 统 的 基 础 , 是 现 代 工 业 自 动 化 三 大 支 柱( P L

18、C、 机 器 人 、 CA D/ CAM ) 之 一 。 从 世 界 范 围 看 , PL C 及 其 网 络 的 产 量 、 销 量 、 用 量 高 居 各 种 自 动 化 设 备 的 榜 首 。 PL C 及 其 网 络 在 我 国 也 同 样 受 到 广 泛 的 重 视 , 其 用 量 呈 直 线 上 升 , 几乎 在 国 民 经 济 的 所 有 部 门 都 得 到 了 迅 速 的 普 及 与 推 广 。P LC 产 品 五 花 八 门 , 不 同 公 司 的 产 品 使 用 起 来 差 异 很 大 , 这 给 用 户 开 发 应 用 造 成 许 多困 难 。 PLC 网 络 组 成 比

19、 较 复 杂 , 规 模 较 大 , 一 次 性 投 资 大 。 如 果 预 先 不 搞 清 楚 它 的 工 作 机 理 , 没 有 对 多 种 PLC 网 络 进 行 分 析 、 对 比 就 匆 忙 购 置 , 将 会 造 成 很 大 的 损 失 。 目 前 市 面 上 还 见 不 到 一 本 专 门 介 绍 PL C 网 络 的 著 作 , 这 与 迅 速 推 广 及 普 及 PL C 与 PLC 网 络 的 形 势 不 相 适 应 , 社 会 迫 切 希 望 有 PL C 网 络 方 面 的 著 作 , 本 书 正 是 在 这 一 背 景 下 编 写 的 。P LC 网 络 品 种 繁

20、多 , 不 同 公 司 的 产 品 相 差 甚 远 , 就 是 同 一 公 司 的 不 同 PL C 网 络 也 有 许多 不 同 , 而 且 每 种 PL C 网 络 都 涉 及 到 浩 繁 的 资 料 , 为 了 在 这 种 纷 杂 的 局 面 中 抓 住 中 心 , 在 编 写 本 书 时 我 们 突 出 了 PL C 网 络 的 同 一 性 、 典 型 性 及 实 用 性 。尽 管 各 种 PL C 网 络 差 异 很 大 , 但 是 从 本 质 上 看 , 同 一 性 却 是 主 要 的 。 透 过 外 表 的 差 别 , 认 识 到 内 在 的 一 致 性 , 就 如 同 找 到

21、了 一 条 红 线 , 把 散 乱 的 珍 珠 穿 在 了 一 起 。 不 同 PL C 网 络 的 同 一 性 既 表 现 在 网 络 拓 扑 结 构 的 同 一 性 、 通 信 机 理 的 同 一 性 上 , 也 表 现 在 编 写 PL C 通 信 程 序 的 同 一 性 、 系 统 配 置 与 系 统 组 态 的 同 一 性 上 。 抓 住 了 PL C 网 络 的 同 一 性 就 能 从 更 深 层 次 上 认 识 PL C 网 络 , 达 到 举 一 反 三 的 效 果 。 当 读 者 遇 到 一 种 从 未 见 过 的 PL C 网 络 时 , 才 会 有 一 种 似 曾 相 识

22、 的 感 觉 , 这 将 明 显 缩 短 学 习 新 的 PL C 网 络 的 过 程 。全 世 界 制 造 PL C 及 其 网 络 的 公 司 有 200 多 家 , 生 产 着 400 多 个 系 列 的 产 品 。 但 若 按 其 发 展 的 历 史 渊 源 及 所 受 的 地 域 影 响 来 划 分 , 大 体 可 分 为 三 个 流 派 , 即 美 国 产 品 、 日 本 产 品 及 欧 洲 产 品 。 本 书 从 三 个 流 派 中 选 出 各 自 的 典 型 代 表 加 以 介 绍 以 突 出 典 型 性 。 在 美 国 产 品 中 选 了 A -B 公 司 的 P LC 网

23、络 , 在 欧 洲 产 品 中 选 了 西 门 子 ( SI EM E N S) 公 司 的 P LC 网 络 , 日 本 产 品 中 以 欧 姆 龙 ( OM R ON ) 公 司 的 PLC 网 络 为 代 表 , 另 外 还 把 近 年 来 世 界 P LC 市 场 上 的一 匹 黑 马 松 下 电 工 的 PL C 网 络 加 以 介 绍 。 典 型 产 品 不 仅 占 有 市 场 份 额 大 , 使 用 面 广 , 而 且 在 技 术 上 具 有 代 表 性 与 先 进 性 。 同 一 流 派 的 其 它 许 多 产 品 在 技 术 上 与 它 们 一 脉 相承 。 突 出 典 型

24、性 既 是 为 了 通 过 对 典 型 产 品 的 剖 析 , 达 到 对 所 属 流 派 PLC 网 络 的 深 入 了 解 , 又是 为 了 通 过 不 同 典 型 产 品 的 比 较 , 认 识 到 不 同 流 派 的 PL C 网 络 的 差 异 。 有 对 比 才 可 能 有 所 发 现 , 有 所 创 新 。P LC 及 其 网 络 是 用 得 最 多 , 应 用 范 围 最 广 的 自 动 化 产 品 , 也 可 以 说 是 最 实 用 的 自 动 化设 备 。 本 书 特 别 注 重 了 实 用 性 , 论 述 中 避 免 了 单 纯 的 机 理 分 析 , 而 将 工 作 机

25、 理 与 具 体 实 现 ( 比如 配 置 PL C 网 络 , 进 行 系 统 组 态 , 编 写 通 信 程 序 ) 结 合 起 来 。 同 时 还 注 意 了 与 我 国 工 业 企 业 的 实 际 相 结 合 , 重 点 介 绍 了 把 廉 价 的 个 人 计 算 机 开 发 成 工 作 站 连 入 PL C 网 络 的 技 术 。全 书 分 8 章 。 第 1 章 导 论 介 绍 PL C 网 络 通 信 的 基 本 理 论 , 第 2 章 介 绍 了 个 人 计 算 机 与P LC 网 络 的 联 网 通 信 。 第 3 章 至 第 7 章 介 绍 了 A-B 公 司 、 西 门

26、子 公 司 、 欧 姆 龙 公 司 、 松 下 电 工 的 PL C 网 络 , 最 后 一 章 介 绍 了 PL C 网 络 的 应 用 。 本 书 是 院 校 、 工 厂 、 研 究 所 的 科 技 人 员 通 力 合 作 编 写 的 , 是 “产 学 研 ”结 合 的 产 物 , 并 包 含了 我 们 从 事 福 建 省 自 然 科 学 基 金 E 96010 的 主 要 研 究 成 果 。 在 本 书 的 编 写 与 出 版 过 程 中 , 我们 得 到 了 现 代 工 业 企 业 自 动 化 丛 书 编 委 会 、 清 华 大 学 出 版 社 的 悉 心 指 导 及 多 方 帮 助

27、, 各 编 者 所 在 单 位 的 领 导 、 同 行 给 予 了 全 力 支 持 与 关 心 , 在 此 一 并 致 谢 。由 于 水 平 有 限 , 错 误 及 不 妥 之 处 在 所 难 免 , 望 大 家 斧 正 。编 者1999 年 8 月目 录第 1 章 可 编 程 控 制 器 网 络 通 信 导 论 11.1 可 编 程 控 制 器 及 其 网 络 概 述 11.2 PL C 网 络 的 拓 扑 结 构 及 其 各 级 子 网 通 信 协 议 配 置 的 原 则 51.3 PL C 网 络 中 常 用 的 通 信 方 法 101.4 OSI 7 层 模 型 与 L AN -R M

28、 局 域 网 参 考 模 型 161.5 IE E E 802.4 令 牌 总 线 协 议 与 M AP 规 约 概 述 211.6 E ther net 协 议 与 T CP / IP 技 术 概 述 29第 2 章 个 人 计 算 机 的 通 信 机 制 及 其 与 PL C 网 络 的 联 网 通 信 342.1 个 人 计 算 机 与 PL C 联 网 通 信 的 条 件 342.2 个 人 计 算 机 的 异 步 通 信 适 配 器 362.3 用 汇 编 语 言 编 制 通 信 程 序 412.4 用 BA SIC 语 言 编 制 通 信 程 序 582.5 用 T ur bo P

29、as cal 语 言 编 写 通 信 程 序 662.6 个 人 计 算 机 与 PL C 联 网 通 信 的 C 语 言 通 信 程 序 编 制 举 例 712.7 IBM 微 型 机 通 过 电 话 网 的 互 联 通 信 80第 3 章 A- B 公 司 的 PL C-5 系 列 可 编 程 控 制 器 网 络 873.1 A -B 公 司 的 PL C 及 其 通 信 系 统 概 况 873.2 远 程 I/ O 链 路 943.3 DH+ 工 业 局 域 网 1123.4 PI 系 统 与 信 息 管 理 网 络 1213.5 DH 485 工 业 局 域 网 与 0# 通 道 通

30、信 链 路 127第 4 章 OM R ON 公 司 C 系 列 可 编 程 控 制 器 网 络 1354.1 OM R ON 的 C 系 列 可 编 程 控 制 器 及 其 网 络 概 况 1354.2 下 位 连 接 系 统 1384.3 同 位 连 接 系 统 1454.4 上 位 连 接 系 统 1554.5 OM R ON C 系 列 其 它 PLC 网 络 简 介 172第 5 章 松 下 电 工 的 FP 系 列 可 编 程 控 制 器 网 络 1815.1 松 下 电 工 的 PL C 与 PL C 网 络 概 况 1815.2 远 程 I/ O 系 统 1845.3 松 下

31、电 工 的 专 用 通 信 协 议 M EW T OCOL 1935.4 C-N E T 工 业 局 域 网 2015.5 P-L ink 工 业 局 域 网 205 5.6 FP 系 列 的 以 太 网 215第 6 章 西 门 子 公 司 SI MATI C S5 系 列 可 编 程 控 制 器 网 络 2236.1 西 门 子 的 可 编 程 控 制 器 及 PL C 网 络 概 况 2236.2 S5-115U 与 S5-155U 的 远 程 I / O 系 统 2276.3 数 据 管 理 功 能 块 2376.4 SI NE C-L 1 工 业 局 域 网 2486.5 SI NE

32、 C-H1 工 业 局 域 网 273第 7 章 P ROFI BUS 现 场 总 线 2987.1 两 种 现 场 总 线 概 念 2987.2 SI NE C-L 2/ L 2F 0 工 业 局 域 网 的 结 构 与 组 成 3007.3 SI NE C-L 2 工 业 局 域 网 的 通 信 原 理 3027.4 PR OFI BU S-DP 的 数 据 传 输 方 式 3117.5 CP5430 通 信 模 板 的 初 始 化 组 态 333第 8 章 P LC 网 络 的 应 用 3468.1 点 对 点 式 PL C 网 络 在 高 炉 上 料 控 制 与 酸 洗 生 产 线 控

33、 制 中 的 应 用 3468.2 上 位 连 接 式 PL C 网 络 在 立 体 自 动 化 仓 库 及 群 控 电 梯 中 的 应 用 3598.3 带 工 作 站 的 PL C 网 络 在 带 钢 精 轧 、 板 坯 连 铸 及 人 造 板 生 产 线 上 的 应 用 3668.4 多 级 分 布 式 PL C 网 络 在 钢 铁 工 业 的 CIM S 系 统 中 的 应 用 377主 要 参 考 文 献 38310第 1 章 可 编 程 控 制 器 网 络 通 信 导 论在 介 绍 具 体 的 可 编 程 控 制 器 网 络 之 前 安 排 这 章 导 论 , 一 个 目 的 是

34、把 各 种 不 同 的 PL C 网 络 产 品 所 表 现 出 的 共 性 、 相 似 性 、 同 一 性 、 统 一 性 提 纲 挈 领 地 加 以 集 中 介 绍 , 它 将 成 为 贯 穿 于 各 家 公 司 不 同 PL C 网 络 产 品 中 的 一 条 主 线 , 让 读 者 认 识 到 , 尽 管 各 种 PL C 网 络 产 品 千 差 万 别 , 但 只 要 了 解 本 质 就 可 以 深 刻 地 理 解 与 抓 住 PLC 网 络 通 信 的 实 质 。 此 外 , 各 公 司 PL C 网 络 通 信 都 用 到 许 多 相 同 的 通 信 基 础 知 识 , 在 全

35、书 一 开 始 加 以 简 单 扼 要 地 回 顾 , 有 助 于 后 面 深 入 学 习 与 研 究 。 本 章 主 要 介 绍 了 PL C 网 络 的 复 合 型 拓 扑 结 构 、 各 级 PL C 子 网 通 信 协 议 的 配 置 规 律 、 PL C 网 络 常 用 的 通 信 方 法 、 ISO 7 层 模 型 、 L A N-R M 局 域 网 模 型 、 I E E E 802.4 标 准 、 M A P 规 约 、 E t her net 协 议 及 T CP/ I P 技 术 。1.1 可 编 程 控 制 器 及 其 网 络 概 述1.1.1 可 编 程 控 制 器 的

36、 发 展 演 变 历 史1968 年 , 美 国 通 用 汽 车 公 司 ( GM ) 根 据 市 场 形 势 与 生 产 发 展 的 需 要 , 提 出 了 “多 品 种 、 小 批 量 、 不 断 翻 新 汽 车 品 牌 型 号 ”的 战 略 。 要 实 现 这 个 战 略 决 策 , 依 靠 原 有 的 工 业 控 制 装 置 显 然 不 行 , 而 必 须 有 一 种 新 的 工 业 控 制 装 置 , 它 可 以 随 着 生 产 品 种 的 改 变 , 灵 活 方 便 地 改 变 控 制方 案 以 满 足 对 控 制 的 不 同 要 求 。 这 种 新 的 工 业 控 制 装 置 ,

37、 应 当 是 什 么 样 子 , 大 家 还 都 不 知 道 。 GM 公 司 用 它 应 当 达 到 的 十 项 功 能 指 标 描 述 了 这 个 设 想 中 的 全 新 的 工 业 控 制 装 置 , 并 向 社会 公 开 招 标 。 1969 年 著 名 的 美 国 数 字 设 备 公 司 ( DE C) , 按 GM 的 功 能 要 求 研 制 出 了 这 种 新 的 工 业 控 制 装 置 , 并 在 GM 公 司 的 一 条 汽 车 自 动 化 生 产 线 上 ( 位 于 底 特 律 ) 首 次 运 行 取 得 成 功 。 人 们 根 据 这 种 新 型 工 业 控 制 装 置

38、可 以 通 过 编 程 改 变 控 制 方 案 这 一 特 点 , 以 及 专 门 用 于 逻 辑 控 制 的 情 况 , 称 这 种 新 的 工 业 控 制 装 置 为 可 编 程 逻 辑 控 制 器 ( pr ogr ammable logic cont r oller ) , 简 称 为 PLC。从 1968 年 到 现 在 , P LC 经 历 了 四 次 换 代 : 第 一 代 PL C, 大 多 用 一 位 机 开 发 , 用 磁 芯 存 储 器 存 储 , 只 具 有 单 一 的 逻 辑 控 制 功 能 。 在 第 二 代 PL C 产 品 中 换 成 了 8 位 微 处 理 器

39、 及 半 导 体 存 储 器 , PLC 产 品 开 始 系 列 化 了 。 第 三 代 PL C 产 品 随 着 高 性 能 微 处 理 器 及 位 片 式 CPU 在 P LC 中 大 量 的 使 用 , PL C 的 处 理 速 度 大 大 提 高 , 从 而 促 使 它 向 多 功 能 及 联 网 通 信 方 向 发 展 。 第 四 代 PL C 产 品 不 仅 全 面 使 用 16 位 、 32 位 高 性 能 微 处 理 器 , 高 性 能 位 片 式 微 处 理 器 , R ISC ( r educed ins tr uction set computer ) 精 简 指 令 系

40、 统 CPU 等 高 级 CP U , 而 且 在 一 台 PL C 中 配 置 多 个 微 处 理 器 , 进 行 多 道 处 理 。 同 时 生 产 了 大 量 内 含 微 处 理 器 的 智 能 模 板 , 使 得 第 四 代P LC 产 品 成 为 具 有 逻 辑 控 制 功 能 、 过 程 控 制 功 能 、 运 动 控 制 功 能 、 数 据 处 理 功 能 、 联 网 通 信 功 能 的 真 正 名 符 其 实 的 多 功 能 控 制 器 。 同 一 时 期 , 由 PLC 构 成 的 PL C 网 络 也 得 到 飞 速 发展 。 PL C 与 PLC 网 络 成 为 工 厂

41、企 业 中 首 选 的 工 业 控 制 装 置 , 由 P LC 组 成 的 多 级 分 布 式 PL C 网络 成 为 CI M S( comput er -int egr ated manuf actur ing syst em ) 系 统 不 可 或 缺 的 基 本 组 成 部2分 。 人 们 高 度 评 价 PL C 及 其 网 络 的 重 要 性 , 认 为 它 是 现 代 工 业 自 动 化 的 三 大 支 柱 之 一 。 随 着 可 编 程 控 制 器 的 发 展 , 它 已 经 完 全 不 是 一 开 始 只 能 进 行 逻 辑 控 制 那 个 状 态 , 因 而 用“PL C

42、”是 不 能 描 述 其 多 功 能 的 特 点 的 。 1980 年 , 美 国 电 气 制 造 商 协 会 ( N E M A ) 给 它 一 个 新 的 名 称 “pr ogr ammable contr oller ”, 简 称 P C。 1982 年 国 际 电 工 协 会 ( IE C) 专 门 为 PC 下 了 严 格 的 定 义 。 然 而 PC 这 一 缩 写 在 我 国 早 已 成 为 个 人 计 算 机 ( per sonal comput er ) 的 代 名 词 , 为避 免 造 成 名 词 术 语 混 乱 , 因 此 在 我 国 仍 沿 用 PL C 表 示 可 编

43、 程 控 制 器 , 当 然 这 绝 不 意 味 着 P LC 只 具 有 逻 辑 控 制 功 能 。1.1.2 PL C 的 几 种 流 派1969 年 美 国 的 DE C 公 司 研 制 成 功 了 世 界 第 一 台 PL C。 1971 年 日 本 从 美 国 引 进 了 PL C 技 术 加 以 消 化 , 由 日 立 公 司 试 制 成 功 了 日 本 的 第 一 台 PL C。 欧 洲 走 的 是 独 立 研 制 PL C 的 道 路 , 1973 年 由 德 国 的 西 门 子 公 司 研 究 成 功 了 欧 洲 的 第 一 台 P LC。 从 70 年 代 初 开 始 ,

44、在 不 到 30 年 时 间 里 , PL C 生 产 发 展 成 一 个 巨 大 的 产 业 , 据 不 完 全 统 计 , 现 在 世 界 上 生 产 PL C 及 其 网 络 的 厂 家 有 200 多 家 , 生 产 大 约 400 多 个 品 种 的 PL C 产 品 。 其 中 在 美 国 注 册 的 厂 商 超 过 100 家 , 生 产 大 约 200 个 品 种 ; 日 本 有 60 70 家 PL C 厂 商 , 也 生 产 200 多 个 品 种 的 PL C 产 品 ; 在 欧 洲 注 册 的 也 有 几 十 家 , 生 产 几 十 个 品 种 的 PL C 产 品 。

45、P LC 产 品 的 产 量 、 销 量 及 用 量 在 所 有 工 业 控 制 装 置 中 居 首 位 , 市 场 对 其 需 求 仍 在 稳 步 上 升 。 进 入 20 世 纪 90 年 代 以 来 , 全 世 界 PL C 年 销 售 额 已 达 百 亿 美 元 而 且 一 直 保 持 15% 的年增 长 势 头 。 面 对 200 多 PL C 厂 家 , 400 多 个 品 种 的 PL C 产 品 , 令 人 目 不 暇 接 、 眼 花 缭 乱 。 这 无 疑 会 给 广 大 的 PL C 用 户 在 选 择 、 开 发 、 使 用 及 学 习 PL C 时 造 成 许 多 困

46、难 。学 通 一 种 PL C, 是 否 能 举 一 反 三 , 一 通 百 通 呢 ? 如 果 说 对 于 单 纯 的 逻 辑 控 制 还 有 一 点 可 能 的 话 , 那 么 现 在 随 着 PL C 功 能 的 发 展 , 要 想 一 通 百 通 几 乎 是 完 全 不 可 能 了 。 熟 悉 西 门 子S5 系 列 PL C 的 人 都 知 道 , 它 是 采 用 结 构 化 编 程 的 方 法 , 尽 管 它 也 设 有 梯 形 图 、 逻 辑 图 等 多 种 其 它 编 程 语 言 , 但 稍 许 复 杂 一 点 的 问 题 就 必 须 采 用 语 句 表 , 通 过 ST E

47、P5 语 言 , 调 用 各 种 功 能 块 来 实 现 。 然 而 美 国 A-B 公 司 的 PL C-5 系 列 可 编 程 控 制 器 则 与 西 门 子 S5 系 列 PL C 相 去 甚 远 , A -B 的 P LC-5 根 本 就 没 有 语 句 表 , 它 所 有 的 程 序 都 要 依 靠 梯 形 图 编 制 , 因 而 A -B 的 梯 形 图 与 西 门 子 的 梯 形 图 在 形 式 、 含 义 、 功 能 及 用 法 上 相 差 很 大 。日 本 的 微 型 小 型 PL C 产 品 是 非 常 有 特 色 的 , 它 对 梯 形 图 、 语 句 表 并 重 , 而

48、 且 配 置 了 包 括 功 能 指 令 在 内 的 功 能 很 强 的 指 令 系 统 。 用 户 常 常 会 发 现 , 同 一 个 应 用 问 题 , 选 用 日 本 的 小 型 P LC 产 品 就 能 解 决 , 而 用 欧 美 产 品 常 要 选 中 型 乃 至 大 型 PL C 才 行 。 这 主 要 是 欧 美 小 型 PL C 产 品 指 令 系 统 太 弱 所 致 。随 着 P LC 功 能 的 发 展 , 企 图 学 通 一 种 就 一 通 百 通 显 然 是 不 可 能 的 , 那 么 是 否 要 对 每 种P LC 都 学 习 呢 ? 这 样 做 既 不 现 实 ,

49、也 没 有 必 要 。追 溯 PL C 的 发 展 历 史 可 以 看 到 , 世 界 上 200 多 家 PL C 厂 商 , 400 多 品 种 的 PL C 产 品 大 体 可 以 按 地 域 分 成 三 个 流 派 : 一 个 流 派 是 美 国 产 品 , 一 个 流 派 是 欧 洲 产 品 , 还 有 一 个 流 派 是日 本 产 品 。 同 一 地 域 的 产 品 相 互 借 鉴 比 较 多 , 相 互 影 响 比 较 大 , 技 术 渗 透 得 比 较 深 , 面 临 的 主 要 市 场 相 同 , 用 户 要 求 接 近 , 这 一 切 就 使 得 同 一 地 域 的 PL C 产 品 表 现 出 比 较 多 的 相 似 性 。美 国 PL C 技 术 的 形 成 与 欧 洲 P LC 技 术 的 形 成 是 在 相 互 隔 离 的 情 况 下 , 独 自 研 究 开 发获 得 的 , 因 此 美 国 的