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现场总线技术及应用第3章ControllerLink网络的应用设计一、现场总线概述——产生的背景气动仪表：简单的测控功能，独立工作状态；不便于了解整个生产情况电气仪表：输出标准电信号，方便传输；长距离传输时抗干扰性差计算机：计算机控制系统，数字式，速度快精度高；系统整体可靠性差嵌入式微处理器：分散控制，集中管理；数字模拟混合，信息孤岛3.1ControllerLink网络•ControllerLink（控制器网）是OMRON主要的FA（工厂自动化）级别的网络。•可以在PLC与PLC、PLC与个人计算机之间方便、灵活地发送和接收大容量数据包；•支持能共享数据的数据链接，和在需要时发送和接收数据的信息服务（即报文服务）。；•可构建范围包括多达3级的互连网络；•采用令牌通信方式；•采用屏蔽双绞线电缆或光缆连接，网络的基本结构包括三种：双绞线总线型、光缆总线型、光缆环网型；一、ControllerLink网络的结构及功能ControllerLink网络的基本结构包括三种：双绞线总线型、光缆总线型、光缆环网型ControllerLink网络介质采用屏蔽双绞线或光缆（光缆系统只支持CS1、CVM1/CV系列PLC）ControllerLink网络节点可以是OMRON公司CS系列、CJ系列、CQM1H系列、C200HZ/HX/HG/HE、及CV系列可编程控制器和个人计算机ControllerLink每个节点需要安装相应的通信单元，网络采用令牌通信方式CPUCPUCPUCJ系列PLCCQM1系列PLCCS1W-CLK21CJ1W-CLK21CQM1H-CLK21ControllerLink支持卡双绞线图（a）双绞线总线型结构CPUCPUCPUCS1系列PLCCV系列PLCCS1系列PLCCS1W-CLK12CVM1-CLK12CS1W-CLK12ControllerLink支持卡H-PCF光缆24VDC后备电源（b）光缆总线型结构CPUCPUCS1系列PLCCS1系列PLCCS1W-CLK52CS1W-CLK52ControllerLink支持卡GI光缆24VDC后备电源CPUCV系列PLCCVM1-CLK52CPUCV系列PLCCVM1-CLK52（c）光缆环网型结构•①兼容不同的节点配置•②通信介质可采用光缆或双绞线电缆•③灵活的互连网络连接•④灵活、大容量的数据链接•⑤信息服务（报文服务）•⑥改进的错误处理1、ControllerLink网络的通信性能2、ControllerLink网络的通信方法数据链接ControllerLink网络通信功能报文通信自动设置人工设置SEND/RECVCMNDControllerLink网络通信功能•报文服务又称信息服务，通过在用户程序中执行通信指令SEND、RECV、CMND来实现PLC与PLC、PLC与计算机之间的信息交换，包括数据的传输、状态信息的读/写、操作方式的改变等操作；•数据链接是一种能在网络的节点之间自动交换存放在预置数据区内的数据的通信方法，交换数据的过程不需要人为编制特定的程序，简单实用；预置共享数据区域（又称为数据链接区），数据链接区可设置为接收区和发送区，一旦某节点向发送区写数据，此数据就会自动发送到其他节点的接收区，而不需要在PLC或计算机上编制通信程序ControllerLink网络中的每个节点需要安装相应的通信单元，PLC上要安装ControllerLink通信模块，个人计算机上要插上ControllerLink支持卡3、ControllerLink网络通信单元常见ControllerLink单元的技术规格ControllerLink网络通信单元的设置LED指示器：指示单元和网络状态单元号设置开关：为CLK单元设置一位16进制数的单元号节点号设置开关：为CLK单元设置两位十进制数的节点号DIP开关：设置通信波特率终端电阻开关：设置是否接入终端电阻通信电缆连接块：连接网络通信电缆双绞线CS1W-CLK21-V1面板结构图•（1）LED状态指示灯面板上各指示灯可以指示节点单元自己的状态，也可以指示网络的状态。•（2）DIP开关设置波特率DIP开关设置波特率含义•（3）单元号、节点地址、终端电阻等的设置CS1W-CLK21通信单元作为组合式PLC的一个专用I/O单元，必须设置一个与其它专用I/O单元不同的单元号，以使CPU为各个单元分配不同的数据存储区域。单元号的设置范围也是一位16进制的数，即0—15。所有ControllerLink网络中的节点需要设置不同的节点地址（也称为节点号），以区别各自在网络中的身份，节点地址的设置范围可以在0—32之间。处于网络两端的节点还需设置终端电阻，以减少信号的衰减，防止回波，提高网络的抗干扰性能。•3.2.1ControllerLink网络的数据链接数据链接是一种能在网络的节点之间自动交换存放在预置数据区内的数据的通信方法，交换数据的过程不需要人为编制特定的程序，简单实用3.2ControllerLink网络的通信过程•每个节点可以设置两个数据链接区域：第1区和第2区；•每个区可设置为接收区或发送区；•可以通过软件输入数据链接表来进行人工设置（建立数据链接表是用来定义数据链接的，这些表可以自由定义数据链接区的位置）；•也可以通过编程设备自动设置。•1、人工设置数据链接人工设置数据链接区有5种类型发送和接收节点次序自由节点只发送不接收节点只接收不发送节点接收指定数量的字节点接收指定位置指定数量的字[例3-1]下图所示的ControllerLink网络中，参与数据链接的节点1、2为C200HXPLC，节点3、4为CVM1PLC。在第1区在CIO区建立数据链接，第2区在DM和EM区建立数据链接。节点2不接收节点3的数据，节点3不接收节点1的数据，节点4不发送数据，它只接收来自其他3个节点的数据。ControllerLink网络组成结构图•第1步：确定每个节点的数据链接区数据链接关系图•第2步：设置设备信息（节点地址、机型）设备信息图•第3步：在CX-Integerator软件中编辑数据链接表节点号与该节点有数据交往的节点数，包括自己节点CPU类型LinkstartwordLinkwordnumberSourceword数据链接表各项含义•数据链接表填写内容如下：•2、自动设置数据链接使用编程设备或支持软件，在启动节点的DM参数区设置自动链接模式，就可以使网络中所有参与数据链接的节点具有相同容量的数据链接区（发送和接收区），并共享完全相同的数据。区域1：位区域区域2：数据存储区域N：N自动设置数据链接#1#2#3#4#1#1#1#2#3#4（a）普通型数据链接#1A#1B#1C#2#3#4#1A#1A#1A#2#3#4#1D#1B#1C#1D（b）1：1型数据链接#1A#1B#1C#2#3#4#1A#1A#1A#2#2#4#1D#1B#1C#1D#3#3（c）链型数据链接1：N型数据链接主节点发送数据，所有从节点接收；主节点接收区容量是所有从节点发送区容量之和。每个从节点接收主节点发送的部分共同数据，同时每个从节点只接收主节点发送给本节点的数据；主节点接收所有从节点的数据；数据链接区只有一个区域。每个从节点接收主节点发送的部分共同数据，同时每个从节点只接收主节点发送给本节点的数据；主节点接收所有从节点的数据；每个从节点接收前一节点发送的数据，然后发送数据给下一节点，因此数据是以节点号上升顺序传送；数据链接区只有一个区域。•使用编程设备或支持软件，设置启动节点CPU的DM参数区中的设定值就可以自动建立相应的数据链接类型，使网络中所有参与数据链接的节点具有相同容量的数据链接区（发送和接收区），并共享完全相同的数据。自动设置数据链接原理图•3、启动和停止数据链接编程设备CX-P中的CX-Net软件启动节点CS/CJ系列PLC：将启动位DM30000+100*N置为ONC200HX/HG/HE系列PLC:将启动位AR07置为ONCVM1/CV系列PLC:将启动位DM2000+100*N置为ONCQM1H系列PLC:将启动位AR07置为ONControllerLink编程设备使用编程设备或用户程序启动数据链接个人计算机ControllerLink支持软件、CX-NET(CX-Programmer软件中的)数据链接中的节点CS1系列PLC除外启动或停止数据链接使用一台连接到PLC节点的编程设备个人计算机启动或停止数据链接ControllerLink支持软件数据链接中的节点ControllerLink支持卡使用网络中的一个计算机节点个人计算机ControllerLink支持卡数据链接中的节点FINS命令：RUN/STOP从一个计算机节点发出FINS命令FINS命令：RUN/STOP数据链接中的节点CVM1,CV,CS/CJ,CQM1H从CS/CJ、CQM1系列PLC发出FINS命令•4、检查数据链接的状态•数据链接状态可以根据ControllerLink单元LED指示灯进行检查，也可以根据数据链接状态区的值检查。•检查单元面板上的LINK和M/A指示灯。•只要运行正常，所有加入数据链接节点的LINK指示灯都会亮。数据链接方式（人工/自动）可以用M/A指示灯来检查。•3.2.2ControllerLink网络的报文通信•通过在用户程序中执行通信指令SEND、RECV、CMND可以实现ControllerLink网络节点（PLC、个人计算机）间传输数据、读/写状态信息、操作方式改变等操作，这种数据通信方式称为报文服务。@SEND(90)SDC...S150源节点n：发送字的数量...D150目的节点NnS：源节点数据传输的起始字；D：目的节点接收数据的起始字；C：源节点第一个控制数据字SEND指令梯形图及功能@RECV(98)SDC...D150目的节点m...S150源节点S：源节点数据传输的起始字；D：目的节点接收数据的起始字；C：目的节点第一个控制数据字m：发送字的数量RECV梯形图及功能CMND(490)SDC...S150目的节点n字节命令数据源节点S：源节点数据传输的起始字；D：目的节点接收数据的起始字；C：目的节点第一个控制数据字...m字节响应数据D命令响应分析执行CMND梯形图及功能•3.3.1ControllerLink网络的通信原理•通过传递令牌来控制网络的存取，是一种使用令牌传递的总线网络3.3ControllerLink网络的通信机理令牌传送过程接到令牌有数据要发送没有数据发送数据将数据加到令牌后一起发送将令牌传递给下一节点令牌通信数据传送过程令牌循环周期发牌周期令牌循环周期发牌周期通讯周期通讯周期令牌通讯周期•3.3.2ControllerLink网络的网络参数•网络参数用来控制网络的操作。•ControllerLink网络启动前，可以使用ControllerLink支持软件设置以下三种网络参数：最大节点地址：由发牌节点检查的节点中最大的节点地址。每个通讯周期的接牌节点数：在每个发牌周期中由发牌节点检查的接牌节点的数量。每个通讯周期的事件桢数：在一个通讯周期中可以被传送的事件桢的最大数量。3.4ControllerLink网络的应用设计ControllerLink网络是企业的控制层，是实现系统功能的关键，其主要功能是接受管理层设置的参数和命令，通过主站PLC与从站PLC的协调，对现场生产过程进行控制，并将现场的过程参数上传，输送到管理层。信息传输具有一定的周期性和实时性，数据吞吐量较大，因此要求网络具有较大的带宽。第1步：确定网络拓扑结构及机型第2步：选择数据交换方式第3步：使用ControllerLink通信单元的硬开关进行相关设置第4步：器件安装及接线第5步：系统设置第6步：通信测试第7步：应用程序编制•实验内容简介：实验预习内容（根据提纲填写具体内容）•实验目的：ControllerLink网络的典型配置；通信单元的硬件设置；人工设置数据链接的类型和设置方法；自动设置数据链接的方法；数据链接的启、停。实验原