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1、台达PLC在网络上的应用1引言美国Echelon公司于1991年提出了LonWorksLocalOperatingNetworks,部分操纵网络网络,简称L0N网。LonWorks是一种完好的、全开放的、可互操纵的、成熟的和低本钱的分布式控制网络技术,诸多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。到目前为止,全世界已有2500多家公司利用LonWorks技术消费各种各样的LonWorks产品,以知足当代化楼宇、工厂、交通运输系统、城市根底设施水、电、气等、家庭等环境自动化系统的分布式控制网络要求。在1995年,LonWorks控制网络被美国确定为楼宇自动化控制网络标准的一部
2、份。目前,世界大的楼宇控制公司,如霍尼韦尔、安德沃、西比、江森、兰吉尔、萨切维尔等都正在采用LonWorks技术改造产品,已形成世界技术潮流。L0N网标志着控制系统网络的新纪元。2L0N网与其它工业总线网前期LONWORKS产品的市场开拓过分集中于和传统的PLC/IPC现场总线的竞争。然而，在Profibus、Interbus、CAN总线盛行的工业环境中，显然没有很强的竞争才能。因此，LONWORKS转而在楼宇以及一些孤立的工业现场例如染色机获得了宏大进展。很多工程实例说明：通过精心设计，大楼可以只装备单独的一个LONWORKS网络，使得HVAC供热、透风和制冷、电力照明、阳光屏蔽和平安功能以
3、及开放式控制设备能在网络上互操纵，参见图1。图一LONWORKS的网络图示与之相反，LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到认可，自身也碰到很多的困难。原因就是对分布式智能控制的原理承受缺乏。然而，LONWORKS以其出色的稳定性以及灵敏的自由拓扑布线技术领先于基于RS485的传统现场通讯布线技术。LONWORKS可以巧妙而经济地知足特殊要求。可以以功能简表的形式为开发商提供解决方案的根底。对很多设备诸如发动机、泵、变频器、PLC、阀门、传感器等都有功能简表。由于LONWORKS在工业现场的应用前景并没有得到大家的认可，转而在楼宇自控行业得到很大的开展。而对于楼宇自控中的机电设备的控制，
4、LONWORKS并没有大的上风，这反而是传统的PLC/IPC的天下。PLC/IPC以其通用性、可靠性以及低廉的本钱上风牢牢地占据着传统的产业机械/工业设备控制的根据地。这也是LONWORKS在多年来与PLC/IPC竞争工业现场后无法得到很大开展的原因。然而，毕竟LONWORKS以其对等设计和智能分布式现场设备在技术上领先今天的工业自动化系PLC/IPC现场总线整整一代。随着工业自动化以及网络技术的开展，对传统PLC的网络要求也越来越高，工业以太网这个新颖名词也随之出现。而且也有了取代现场总线的趋势。固然组建控制网络的方法有很多，但是对于自动化控制而言，平坦的、对等式P2P体系构造是最好的。P2
5、P体系构造和其它任何一种分级的体系构造相比，不再具有分级体系构造与生俱来的单点故障。在传统的体系构造中，来自某一个设备的信息要传递给目的设备，必须先传送到中央设备或网关。因此，每两个非中央设备之间的通讯包括了一个额外的步骤，或讲增加了故障的可能性。P2P体系构造的设计相比之下，它允许两个设备之间直接通讯，这防止了中央控制器的故障可能性，并且排除了瓶颈效应。此外，在P2P设计中，设备的故障更多的可能是只影响到一个设备，而不象非平坦的、非对等式体系构造中潜伏的影响到很多设备。由图2可以看出通过监控的传统的主从通讯网络与P2P体系通讯网络的优劣。图2网络组织比照图3L0N网原理LonWorks网络中
6、设备的通讯是采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现的。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通讯的底层协议组成。LonTalk协议提供的通讯效劳，使得设备中的应用程序可以在网络上同其他设备发送和接收报文而无需知道网络的拓扑构造或网络的名称、地址，或者其他设备的功能。LonWorks协议可以有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络治理效劳的支持使得远程网络治理工具可以通过网络和其他设备互相作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动/停顿/复位设备的应用程序。LonTalk也就是LonWorks系统可
7、以在任何物理媒介上通讯，这包括电力线，双绞线，无线RF，红外IR，同轴电缆和光纤。而所谓互操纵性意味着每个网络中的装置可以根据自己需要发布的信息变成数字式串行数据通过网络直接到达另一个装置。数据转移通常涉及一个信息发送者，一个或者一个以上的接收者。发送者和接收者之间一定要有某种形式的连接，数据才能以一连串的开关状态转移。所有连接到某一特定信道的装置必须有同一速率运行的兼容收发器，如此才可以到达互操纵的目的。但是可互操纵的网络并不是传统的主从式通讯网络点对点可以到达的，网络装置间串行数据的转移要求一套通讯协议，协议通常以嵌入软件或者固件代码形式存在于每个网络装置中。包含这个协议代码和某种类型的操
8、纵智能的装置称之为网络节点。它包括一片Neuron神经芯片、传感和控制设备、收发器用于建立Neuron芯片与传输之间的物理连接和电源。LonTalk通讯协议是LONWORKS技术的核心，该协议提供一套通讯效劳，使装置中的应用程序能在网上对其他装置发送和接收报文而无须知道网络拓扑、名称、地址或者其他装置的功能。LONTALK协议可以有选择地提供端到端的报文确认、报文证实、优先级发送以便设定事物处理时间。它是一个分层的以数据包为根底的对等的通讯协议，象有关的以太网和因特网协议一样。但是，LONTALK协议设计用于控制系统而不是数据处理系统的特定的要求。每个数据包由可变数目的字节构成，长度不定，并且
9、包含应用层的信息以及寻址和其他信息。信道上的每个装置监视在信道上传输的每个数据包以确定自己是否收信人。假设是，那么处理以判明是否包含本节点应用程序所需的信息或它是否是个网络治理数据包。LonTa1k协议是直接面向对象的网络协议,即,通过网络变量实现网络节点间的联结。当定义为输出的网络变量改变时,能自动地将网络变量的值发送出去,使所有该变量定义为输入的节点收到它的改变,以便激活相应的处理进程事件触发型。标准网络变量能使不同制造商的产品通过建立标准的数据传送形式、正确地翻译、传送数据,便于设备的互换和互操纵。另外,由于网络变量的长度有限,最多31B,又提供了四种类型的报文效劳：应答方式、恳求/响应
10、方式、非应答重发方式、非应答方式。为了简化网络配置和治理，可以把逻辑地址分配给节点，逻辑地址让用户把一个名字和物理装置与节点配合。使用LONTALK的控制网中的逻辑地址在网络配置时定义。所有逻辑地址有2个局部，第一局部是指定域的ID，这个指定域就是节点的集合他们之间可以互操纵。逻辑地址的第二局部以独特的15位节点地址规定域中的一个单一节点。而对于PLC参与到LONWORKS网络中，实现PLC数据/状态的实时监控，那么必须由网关节点的应用程序对PLC进展操纵。4L0N网在智能楼宇控制系统中的应用本文以上海某大型广场的智能楼宇控制系统中，涉及到台达PLC的LONWORKS系统的局部为例，介绍网关节
11、点与PLC通讯配置的网络变量以及命令格式。在该系统中，机电设备为中央空调风柜，PLC根据回风温度经过PID调节新风阀门的开度，以到达控制房间或者单元室温的目的。风柜网络原理图参看图3。图3风柜网络原理图网络变量nviConfig配制网络变量nvoDR07只读模拟量AInvoXR07只读数字量DInviMW012只写数字量DOnviDW031只写模拟量AO配制网络变量nviConfig输入格式：XXXXXXXXXXXX指令操纵号：设定值指令：R读设定值，W置设定值；操纵号：00通讯格式设定0108nvoDR07连接设定0916nvoXR07连接设定1729nvoMW012连接设定3061nvoD
12、W031连接设定设定值：通讯格式设定BBBBB_TTBBBBB波特率如09600,_空格,TT通讯秒间隔如01连接设定：SSIIAAAASS设备号如01，II指令如02，AAAA地址如1AFF连接量只读模拟量和只读数字量按通讯秒间隔自动读设备进展刷新，只写数字量和只写模拟量赋值网络变量时自动发送到设备。由于LONTALK协议规定网关节点的应用程序中已经包含该网关节点的逻辑地址，并且是以名称的形式存在于网关节点的应用程序中。因此，网关节点到PLC的通讯局部无须顾及PLC的通讯地址，而只需通用默认的PLC地址即可，参见图4。图4状态配置网络变量表图4中，变量规定为只读，在台达PLC的通讯协议中，D
13、0对应的地址为H1000，那么，D100对应的地址为H1064，依此类推。由于LONTALK协议的网关地址已经在网关节点的应用程序中得到确定，那么，网关节点与PLC的通讯就变成了标准的统一的程序，只需使用PLC默认的通讯地址即可，如图4、图5、图6所示PLC的通讯地址都统一为1。由图3，现场的监控由文本显示器TP04G来实现，远端的监控通过LONWORKS网关节点来实现。这样组成一个分布式智能控制系统。远端的上位计算机通过与末端的LON网关交换数据，网关节点根据从信道中承受到的数据包判定是否是适宜本网关的数据包，如是，那么网关节点应用程序再将数据下达至PLC，完成远端的监控。固然LON分布式智
14、能控制系统不要求末端的PLC提供地址，但是文本显示器与PLC的地址设置功能大大地方便了程序编写者与现场的调试人员，以下简单地介绍该功能的使用：TP04G提供了DELTAMx的DRIVER，该功能适用于DELTAPLC的多地址应用场合。我们知道，在标准设备的消费制造中，我们需要的是标准化的程序，以简化现场的调试以及方便程序文件的治理。那么，在标准设备的组网经过中，必不可少地需要改变PLC的地址，以到达组网控制的目的。假如通过传统的改变PLC程序来实现的话，一台标准设备就有一套程序。很不方便程序的治理。使用文本显示器的DELTAMx功能只需在文本的系统菜单中改变文本的通讯地址即可，而文本程序中需要
15、对PLC的D1121设置成相应地址即可实现。文本显示器提供的万年历功能为实现空调系统定时开/关机功能提供了方便，PLC可以通过万年历的时间实现对风机的定时开关机控制。网络功能的实现为楼宇机电设备的治理者提供了方便，治理人员可以通过网络对位于大楼任何位置的机电设备下达指令，也可以随时通过LON网络查看任何位置的机电设备的运行状态。实现了楼宇智能控制。5完毕语LonWorks技术已经逐渐成为小区/楼宇智能化系统的根本标准。LonWorks网络非常轻易与其他网络实现互连,如Internet网络,可以实现远程操纵和控制。LonWorks开放式、可互操纵性、成熟和低本钱的特点,使得诸多的制造厂和用户纷纷在其控制网络方案中采用LonWorks技术。另外,对于最终用户来讲,工程的初期投资大为减少,系统治理简单,增加新功能又特别简便。由此可以推断,LonWorks控制网络技术会越来越为人们重视和推广。PLC作为通用可靠的工业控制器，仍然在工业现场得到广泛的应用，在民用市场的网络要求越来越多的今天，相信日益强大的PLC的网络功能一定也会越来越多地进入人们的日常生活中。