无线客户端(AP)在永宏PLC上的应用

2015-06-26 11:33:51 人评论 次浏览 分类:永宏应用案例

1. 引言
     无线网络已经渗透生活每个空间,无论死民用还是工业使用,在多年的使用中已经相当的稳定和可靠,成本也不在主要的问题。协议的透明化,配合厂家产品自动打包数据帧,能让更多的用户无需掌握更多的网络协议知识,就能很好的将无线网络与工业通讯渗透到一起。本章节内容主要介绍永宏PLC的以太网接口,结合常见的民用级别路由器和无线访问接点,将有限的通讯,透过无线网络进行传输。在不便于布线的场合能得到更好的应用,在保证其可靠性和稳定性的前提下,大大降低客户的系统成本。供读者参考。

2. 永宏PLC以太网接口介绍 
     

2.1 永宏PLC以太网模块
      网络通讯由于具有无边界限定与信息易于流通的特性,随着制造业的计算机整合制造/管理(CIM)已成为趋势, 以及因特网的发展方兴未艾更进一步将网络应用于产业界。为因应此趋势永宏公司特研发出一系列的以太网络/串行通讯接口桥接模块提供客户经济、有效的 FBs-PLC 网络联机解决方案。
永宏PLC提的以太网络串行通讯接口有FBs-CBE、FBs-CM25E和FBs-CM55E。除FBs-CBE仅提供以太网络与FBs-PLC 的链接; FBs-CM25E/CM55E亦提供两个串行通讯端口Port3、Port4 以提供用户的通讯应用。Port4 固定为RS485,只用于连接以太网络的转换信号,而Port3 可为RS232(CM25E)或RS484(CM55E)界面,可运用于与其他外围控制的应用。
以太网通讯转换器的工作原理
      以太网络通讯转换器的工作原理是透过本模块为中介,将网络上欲传给FBs-PLC的以太网络信号解出后转为PLC主机可接受的串行信号,当为CM25E或 CM55E时是透过Port4传送给直接连接的PLC主机或与Port4连接的其它PLC主机,当为CBE模块时其系透过PLC主机的 Port1(Fatek Protocol)或Port2(ModBus Protocol)与PLC主机沟通。此转换过程完全为透通(Transparent)方式。换句话说对PLC主机而言,其完全不知道此信号系由网络传来,其回传信号与一般的串行通讯并无二致。当本模块收到主机回传的串行信号后再将其打包为网络封包并将其传回网络上。CM25E与CM55E仅提供单一的 client或server角色。CBE虽同样不能同时担任client与server角色但其却可在工作中动态变化。 
     

 2.2 无线网路架构方式
     依据不同的网络应用型态,本模块提供了伺服模式(Server mode)与客户模式(Client mode) 两种工作模式。在伺服模式下本模块会等待网络传来的信息,译码之后将此信息传到串行通讯端口给PLC主机。PLC主机回复的信息待本模块接收后会再将其打包并回传至网络上,如此即完成一笔命令的循环。
本章主要介绍无线网络架构的方式。系统架构如下图所示: 

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                           图2.1无线网络架构
     在永宏PLC原先的网络通讯基础上,只需添加2台网络设备即:无线路由器和一个无线访问接点(支持客户端模式)就能将原先的有线通讯转换为无线界面。下面将介绍系统的配置。 
  

  2.3 硬件配置 


        2.3.1 FBs-CM25E与无线路由的连线
        在通讯扩展单元中,FBs-CM25E/CM55E模块采4 针欧式端子而FBs-CBE则采用标准的RJ-45,4 针欧式端子网络线的接线方法列表于下。 

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             表2.1永宏PLC以太网络规格
本单元里采用无线路由器与FBs-CM25E进行网络信息的交换,一头使用RJ-45水晶头与路由器链接,在网络模块单元按线号顺序接上去即完成无线路由器与FBs-CM25E的连线。连线正常后,FBs-CM25E面板上的“LINK”指示灯会常亮。实际的系统总选择一款ALPHA的家用无线路由器。

2.3.2 FBs-CM25E与无线AP的连线
      FBs-CBE采用标准的RJ-45接口,根据无线AP的品牌不同,在与通讯模块连线是使用对等网线还是交叉网线,这个要依据AP的说明而对,版本越新的 AP设备,基本上都采用直通网线就可以实现无线AP与FBs-CBE的联系。这里我们采用的是一款D-LINK的无线AP,采用交叉线,将网线做好后连接到FBs-CBE与AP设备。此时设备的链路指示灯都会亮,表示链路正常。

2.3.3 无线路由器与无线AP的设定
由于网络设备的品牌不同,出厂时默认的网络设定信息也会存在差异。所以我们必须先对每个网络设备做相关的LAN端口信息设定,将他们规划到同一个网络中来。以下为默认的IP信息: 

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本次将网络规划到192.168.0.1网关当作来。所以事先先将APLHA的网络信息修改。永宏网络模块在后面可以使用永宏公司提供窗口版设定软件-“Ether_cfg”再做修改。 

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                 图2.2ALPHA无线路由设定页面
      下一步将是做无线AP与无线路由器之间的链路搭建。首先我们要先将APLHA路由器的无线网络处于开启状态,并作为AP模式(即服务器模式)。然后使用网线将电脑与D-LINK无线AP连接起来。这里电脑需要现在做网络端口的设定,讲IP端设定在192.168.0.1的网段内,才能在开启的IE浏览器里面进入AP的设定页面。
然后进入AP的设定页面:打开浏览器,输入IP:192.168.0.30,回车键后输入正确密码即可进入设定的页面。
进入Wireless页面。选择Infrastructue模式(即客户端模式)。然后通过选择Site Survey来搜索无线网络。 

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               图2.3 D-LINK无线AP设定页面
点击我们使用的ALPHA-WLAN网络,进行Connect链接。在链接成功后,Wireless页面中的SSID将显示“ALPHA-WLAN”的名称。此时网络搭建将完成。若需要验证网络的搭建是否成功,可以使用电脑连接到ALPHA路由器后进行PING命令来测试网络的响应。

2.4 永宏通讯模块设定
      配合以太网络界面转换模块应用,永宏公司提供窗口版设定软件-“Ether_cfg”此软件 

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              图2.4 “ther_cfg”软件操作界面
软件主要进行:内容包括网络IP信息、串行通讯速率、工作模式、模块相关批注等设定。 

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            图2.5 “ther_cfg”参数设定界面
以及当模块工作在客户模式时为了能将本地站号(对主PLC而言)对应至网络上的从站PLC,应用时必须先设定此对应表,进行地址的镜像设定。 

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         图2.5 “ther_cfg”软件IP镜像界面
本通讯将192.168.0.31(FBs-CBE)镜像成从站5站号。在PLC做程序时,只需在表格里填写5号站号即可。

3. 永宏PLC以太网接口的应用
      通过网络设定后得到以下一个网络: 

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                              图3.1 虚拟网络示意图
虚拟网络的信息只需要在主站1对从站5进行数据的读写就可以完成数据的交换,以太网单元单元就不需要在进行任何的配置。

3.1 程序操作
     永宏PLC使用功能块作为通讯命令,支持3种操作模式,再配合通讯命令表格,一个表格可以完成254条的通讯命令,而且只需在主站中使用通许命令即可,使得通讯更为便捷,易读。在做通讯命令时,先要做通讯端口参数的设定,因为FBs-CBE的通讯速率固定为115200,所以这个必须以此为准。 

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                       图3.2 FUN151指令符号
M50为启动接点,在启动后将进行通讯;M1938为通讯端口4的特殊继电器:当端口4在空闲时M1938为ON状态,当端口4正在通讯时M1938为OFF状态。这里使用M1938是实现通讯指令的不断循环进行中,直至M50断开为止。FUN151指令中:
PT:为指定数据送出的端口号码,可选1~4口,永宏PLC提供共5个通讯口,其他FBs-CMXXE通讯模块的以太网界面占端口4.
SR:通讯命令表格起始地址;即存放通讯命令的寄存器空间开始地址。
WR:通讯命令运作表格;内部操作使用,使用空间不要重叠即可。
在该应用中,配合通讯表格内容如下:。 

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         图3.3 通讯命令表格

4. 结束语
        PLC 在运用互联网与PLC 进行远程通信, 具有使用简单、可靠性高、运行稳定、调节灵活等优点。加之能很便利的组网,使得应用会越加广泛,本论文主要起到抛砖引玉的作用,告诉读者如何做硬件上的配置。在相关的场合如边远地区,不便布线空间,以及移动设备当作可以很好的运用。



参考文献:
[1] 永宏可编程控制器使用手册I 和使用手册II.台湾永宏电机股份有限公司
[2] 永宏PLC编程软件使用手册.台湾永宏电机股份有限公司
[3] 基于以太网的PLC 通信技术研究. 西安工业大学.吴琼,于帆
[4] ALPHA路由器使用说明书. ALPHA公司
[5] D-LINK无线客户端使用手册. D-LINK公司





作者简介:
孙恒孝(),毕业于合肥工业大学自动化系
主要从事自动化行业的技术支持与行业应用工作