基于Anybus 網關的PLC 間通信研究

韋 波，劉 星，王 雪

（1.廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠，廣西柳州 545026；2.北京航天拓撲高科技有限責任公司，北京 100176）

0 引言

隨著科技的發展，工業PLC 已廣泛應用于煙草自動化控制領域。PLC 稱為可編程邏輯控制器。它采用的是可編程序存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的設備或生產過程。羅克韋爾（簡稱AB）、西門子等著名的工業自動化公司等都廣泛應用PLC 產品。羅克韋爾公司使用的通信網絡主要為ControlNet、DeviceNet 和 EtherNet/IP、西門子公司所使用的通信網絡主要是Profibus-PA、Profibus-DP、Profinet-PN 等。不同的通信網絡由于通信協議、傳輸速度、傳輸介質等存在差異，所以不同品牌、不同網絡的PLC 之間是無法通信的。例如柳州卷煙廠制絲車間采用的是西門子S7-1500 的網絡控制系統，后期由于工藝需要新增兩臺AB Control Logix 5000 控制系統的設備，現在就需要設計出一種實現兩者通信網絡配合的方案。通過Anybus 網關（AB7649-F）實現兩者的通信，而且通信很穩定。以在柳州卷煙廠制絲車間為例，主要探討在工業自動化控制中常用的羅克韋爾PLC 與西門子S7-1500PLC 的一種通信控制方法[1]。

1 西門子PLC 的Profinet 網絡協議

Profinet 是IEC61158 公布的第10 類現場總線/工業以太網標準，它屬于實時以太網。其中，實時是指Profinet 通信的響應時間小于10 ms；Profinet 還支持等時同步通信（IRT），用于運動控制等時間要求嚴苛的場合，其響應時間小于1 ms；Profinet 是一種基于以太網的通信協議，它的基礎是百兆以太網。百兆以太網的傳輸介質可以是雙絞線或光纖，使用雙絞線時，只需要使用網線中的1、2、3、6 號線，這就是Profinet 網線只有4 根線的原因。

在OSI 參考模型中，Profinet 位于第5～7 層，第1～4 層是百兆以太網，OSI 參考模型如圖1 所示。

圖1 OSI 參考模型

2 羅克韋爾PLC 的EtherNet/IP 工業以太網協議

EtherNet/IP 指的是以太網工業協議（Ethernet Industrial Protocol）。它定義了一個開放的工業標準，將傳統的以太網與工業協議相結合。該標準是由國際控制網絡（ControlNet International，CI）和開放設備網絡供應商協會（ODVA）在工業以太網協會（Industrial Ethernet Association，IEA）的協助下聯合開發的，并于2000 年3月推出。EtherNet/IP 是基于TCP/IP 系列協議，因此采用以原有的形式OSI 層模型中較低的4 層。所有標準的以太網通信模塊，如PC 接口卡、電纜、連接器、集線器和開關都能與EtherNet/IP 一起使用。該協議的各層結構如圖2所示。

由圖2 可以看出EtherNet/IP的應用層協定是以使用在DeviceNet、CompoNet 及ControlNet 的通用工業協定（CIP）為基礎。將網絡上的設備視為許多的“物件”。EtherNet/IP為通用工業協定為基礎而架構，可以存取來自ControlNet 及DeviceNet 網絡上的物件[2]。

圖2 協議結構

3 基于Anybus 網關實現羅克韋爾PLC 與西門子PLC 通信

羅克韋爾公司PLC 的EtherNet/IP 通信協議和西門子PLC的Profinet 工業以太網通信協議，兩者在通信協議、通信速率、傳輸方式、傳輸材料方面有相應區別，因此無法直接連接使用[3]。

經過對兩者網絡研究發現，其網絡層和傳輸層都可以實現高效的I/O 數據交換；所以從理論上論述是可以通過I/O 數據映射來實現相應數據交換的。而Anybus 網關可以實現該功能，通信數據流程如圖3 所示。

圖3 數據流程

4 具體解決方案

4.1 羅克韋爾PLC 與西門子PLC 的硬件連接

以柳州卷煙廠制絲車間為例，為了實現設備的控制，要求將羅克韋爾公司AB-ControlLogix1756 控制系統接入到西門子S7-1500 PLC 控制系統中，羅克韋爾PLC 的CPU 為1756-L63，西門子PLC 的CPU 為S7 1518-4PN/DP，均為十分常見的類型。由于兩個PLC 之間傳輸數據量較大，采用以太網通信的控制方式。而羅克韋爾公司的1756 系列中并沒有可支持Profinet 通信方式的功能模塊，在這里選用Anybus 網關（AB7649-F），該產品支持西門子Profinet 通信協議，而且還可以與ControlLogix 系列CPU進行EtherNet/IP 網絡的通信。網絡控制如圖4 所示。

圖4 網絡控制

羅克韋爾PLC 用EtherNet 的通信協議方式，采用美國羅克韋爾公司AB-Logix1756 系列控制器，通信模塊1756-ENBT[4]。西門子PLC 通過PN 接口與Anybus 網關（AB7649-F）采用Profinet 通信協議通信，Anybus網關（AB7649-F）與羅克韋爾PLC通過工業交換機以以太網方式通信，這樣建立起西門子PLC 與羅克韋爾公司PLC 的通信，完全滿足控制要求。

4.2 硬件組態及參數設置

（1）使用Anybus IPconfig Setup軟件設置Anybus 網關的IP，并用超級終端設置Anybus 網關的參數（圖5）。

圖5 Anybus 網關參數

（2）在RSLogix5000 中配置Anybus EtherNetIP 適配器—網關。羅克韋爾公司PLC 組態按照網絡控制圖需要組態以太網通信模塊ENBT，配置EtherNet/IP 網絡并在PLC 配置中添加Anybus 網關（AB7649-F）EtherNet/IP 從站模塊EtherNet-Module。羅克韋爾PLC 對Anybus 網關（AB7649-F）的組態及配置如圖6所示。

圖6 Anybus 網關AB 組態配置

（3）在西門子的PLC 中組態配置Anybus 網關（AB7649-F）[5]，西門子PLC 對Anybus 網關（AB7649-F）的組態配置如圖7 所示，Anybus 網關西門子配置如圖8 所示。

圖7 Anybus 網關西門子組態配置

圖8 Anybus 網關西門子配置

（4）在PLC 中相關控制指令的編寫。羅克韋爾PLC 程序編寫畫面如圖9 所示，西門子PLC 程序編寫如圖10 所示。

圖9 羅克韋爾PLC 程序

圖10 西門子PLC 程序

5 通信調試過程應該注意的問題

（1）在RSLogix5000 中配置Anybus EtherNetIP 適配器—網關和在西門子的PLC 中組態配置Anybus Communicator Profinet 時先要在先導入相應的EDS，GDS 文件，Anybus 網關（AB7649-F）才能被組態軟件所識別。

（2）Anybus 網關（AB7649-F）在兩PLC 通信中的參數設置時注意：西門子PLC 輸出字節就是Anybus 網關（AB7649-F）輸入字節，同時也是羅克韋爾PLC 輸出字節；西門子PLC 輸入字節就是Anybus 網關（AB7649-F）輸出字節，同時也是羅克韋爾PLC 輸入字節。參數設置中INPUT/OUTPU 的大小一定要設置正確。

6 結語

綜上所述，通過Anybus 網關可以將西門子PLC 的PN 網與羅克韋爾公司PLC 的EtherNet/IP 網實現了數據聯通，從而實現不同品牌PLC 不同控制網絡內設備的要求。