关于 PLC 的一切：网络和通信

　　PLC 这个名字将会持续很长一段时间。无论工业控制器内部包含什么功能，无论是包括 I/O、网络还是操作系统，它仍然被称为可编程逻辑控制器。信号仍将与现实世界的 I/O 设备共享；我们只是添加与其他设备和整个世界互动的新方式。随便叫它们——PLC、PAC、IPC——这些都是有效的名字，但PLC的标签注定很难被推翻。
　　将先进的通信模块纳入组合是现代 PLC 系统的终构建块，添加到我们已经讨论过的组件中：电源单元、CPU和 I/O 连接。
　　PLC 中的通信系统
　　与当今 PLC 内部的许多功能一样，我们可以找到直接嵌入到 CPU 模块中的通信系统或安装附加模块来扩展系统以获得更大的灵活性。
　　编程接口
　　在某些 PLC 中，我们必须立即区分编程和网络。有时，这些是通过相同的接口端口实现的，因此实际上没有区别。然而，专用编程端口通常以两种方式之一到达。
　　USB 端口（通常为B 型、迷你型、微型型或 C 型）是一种点对点连接，专门用于 PLC 中，用于将程序和上传到主 IDE 计算机。虽然极其简单和可靠，但如果您需要编辑或监控 PLC，它确实需要将计算机物理放置在控制柜几英尺的范围内。
　　或者，通常在稍旧的设备上使用 9 针 DB9 串行接口。我们不能立即假设这仅限于编程，因为该端口还带有用于 Modbus 等通信系统的通用 RS-232 接口。然而，由于这也是一种点对点接口，因此在大型网络上看不到。 DB9 连接器的一种变体是 6 针 RJ11，类似于 CAT5/6 连接器的窄版。
　　嵌入式网络接口
　　“嵌入式”是我们在设备的计算单元（在本例中为 PLC 的 CPU）中内置某些东西时使用的术语。大多数CPU模块至少有一个网络接口；有些有很多。有时，设计人员甚至看起来像是一场竞赛，看谁能将多的网络端口塞进模块的前面。
　　这些嵌入式端口通常包括以下一项或多项：以太网、PROFINET、RS-485 和 RS-232。以太网和 PROFINET 显示为 RJ45 插头，适用于所有熟悉的以太网。如前所述，RS-232 可能会显示为 DB9 连接器、简单的螺丝端子，或者可能会直接形成与 RS-485 共享的更简单的 4 线束。
　　在这些选项中，RS-232 是指定用于单个点对点连接的选项。这限制了它在网络中的功能，但在传统设备中很常见，所以它仍然存在。
　　其他三种网络类型是多点的，这意味着它们可以跨多个设备进行通信，每个设备都有一个的地址。 RS-485 是一个较旧的标准，现在通常用于跨 Modbus、PROFIBUS 和其他专有网络进行链接，例如 Allen-Bradley 的数据高速公路 (DH485)。
　　工业以太网和 PROFINET 是原始以太网标准的变体。大多数大公司倾向于选择这两种协议之一并坚持使用。尽管如此，一些 PLC 允许使用任一协议运行控制器作为扫描仪或主机，有时甚至同时运行，因为物理端口是相同的。如果您的自动化过程依赖于许多品牌和多代设备，所有这些设备都与同一控制器通信，那么您选择专用于每项任务的正确模块。
　　模块化网络接口卡
　　PLC制造商有两种不同的策略。要么通信全部集中到 CPU 模块中，要么 CPU 保持非常基本的状态，我们使用附加卡来支持网络丢弃。第二种策略通常是在处理具有超过 2-3 个网络点的大型系统时的情况。
　　您可以购买与前面提到的系统兼容的模块，包括以太网、PROFINET、RS-232 和 RS-485，但还有很多其他系统。这里有一些例子——还有更多：
　　这通常是具有物理光纤网络的以太网模块。您不太可能找到许多内置光纤的 CPU。
　　EtherCAT
　　该协议由 Beckhoff Automation 创建，是以太网的高速变体，专门用于控制自动化技术（因此称为 CAT）。某些控制器确实将此作为嵌入式协议包含在内。
　　设备网
　　该网络由 Allen-Bradley 创立，基于 CAN 技术构建，但现在已转为开源以实现更广泛的集成。它使用扁平或圆形多芯电缆。
　　可高速公路寻址的远程传感器是一种基于 4-20 mA 模拟信号的数字协议，允许将 HART 设备安装到现有的模拟系统中。然而，HART 确实需要专用模块；简单的模拟输出模块无法转换 HART 协议。
　　IO-Link
　　越来越流行的协议允许通过普通 M12 电缆进行数据和配置，简单的分立设备可以与智能 IO-Link 设备并存，这是实现现场级灵活性的强大功能。
　　许多其他协议可以在模块中找到，并嵌入到 CPU 中以用于特殊应用。
　　安装和配置模块
　　所有 PLC 型号的过程都大致相同。模块化卡安装在机箱中或与线束连接。 IDE 始终包含一个硬件管理器，用于检查所有模块和嵌入式网络的配置。这些可以扫描或手动离线添加。
　　图 5. 安装和调试模块化网卡包括将其添加到硬件管理器中并设置地址。
　　大多数网络需要一个很容易设置的地址或节点号。后，网卡正在运行，它可以扫描自己的网络以查找新设备或手动添加这些设备。确切的步骤因 IDE 而异，但这是一个非常一致的过程。
　　PLC 通信系统故障排除
　　大多数技术人员不喜欢网络故障排除，因为它通常比 I/O 信号困难得多。高速数据无法使用简单的手持工具进行追踪，而且应用程序比离散开/关更新更依赖软件。但随着控制器处理许多任务的能力变得越来越强，它们必须足够灵活才能与许多设备进行通信，这意味着网络协议！
　　图 6. 各种各样的现场设备意味着每个 PLC 都必然包含不同的 I/O 和通信接口。
　　该领域的一个建议是参加来自 OEM 和独立来源的在线或面对面课程，因为这可能是向与您有相似背景并了解您的痛点的人士学习的好方法，以一种更深入的方式解释系统。让您感到舒适并准备好应对未来不可避免的挑战。