工业自动化网络结构与应用

现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式。PLC制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。这种金字塔结构的特点是：上层负责生产管理，底层负责现场监测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。国际标准化组织（ISO）对企业自动化系统确立了初步的模型，如图7-13所示。

工厂自动化系统中，不同生产厂家的网络结构的层数及各层的功能分布有所差异。但基本上都是由从上到下的各层在通信基础上相互协调，共同发挥着作用。实际工厂中一般采用2～4级子网构成复合型结构，而不一定是这6级，各层应采用相应的通信协议。

下半部分的控制部分包括参数检测及执行、设备控制、过程控制及监控对应着实际的现场设备层、单元层和工厂管理层。

图7-13 自动化系统模型

（1）现场设备层

执行器—传感器的主要功能是连接现场设备，例如分布式I/O、传感器、驱动器、执行机构和开关设备等，完成现场设备控制及设备间联锁控制。主站（PLC、PC或其他控制器）负责总线通信管理及与从站的通信。总线上所有设备生产工艺控制程序存储在主站中，并由主站执行。(www.xing528.com)

（2）单元层

单元层又称为车间监控层，用来完成车间主生产设备之间的连接，实现车间级设备的监控。车间级监控包括生产设备状态的在线监控、设备故障报警及维护等。通常还具有诸如生产统计、生产调度等车间级生产管理功能。车间级监控通常要设立车间监控室，有操作员工作站及打印设备。车间级监控网络可采用PROFIBUS-FMS或工业以太网，PROFIBUS-FMS是一个多主网络，这一级数据传输速度不是最重要的，但是应能传送大容量的信息。

（3）工厂管理层

车间操作员工作站可以通过集线器与车间办公管理网连接，将车间生产数据送到车间管理层。车间管理网作为工厂主网的一个子网，通过交换机、网桥或路由器等连接到厂区骨干网，将车间数据集成到工厂管理层。

S7-300/400具有很强的通信功能，CPU模块集成有MPI和DP通信接口，有PROFIBUS-DP和工业以太网的通信模块，以及点对点通信模块。通过PROFIBUS-DP或AS-i现场总线，CPU与分布式I/O模块之间可以周期性地自动交换数据（过程映像数据交换）。在自动化系统之间，PLC与计算机和HMI（人机接口）站之间，均可以交换数据。数据通信可以周期性地自动进行，或基于事件驱动（由用户程序块调用）。