PLC网络类型及配置指南

PLC网络的类型是很多的，可以说是一个PLC公司一个样。而且相互多不兼容。有的即使是同一公司的网络，但网络类型不同，PLC机型不同，网络也不完全相同，也不兼容。这也是PLC网络的悲哀！当然，事情也在变化。由于PLC网络标准化的推进，各PLC厂家的网络，已逐渐向若干公认的标准靠近。有的厂家还生产有可接入这些公认网络的模块。有了它，也可使自身的PLC接入这些公认网络。

尽管PLC网络千差万别，但还是可从实现功能及站点角色上对其作分类说明。

（1）从网络功能角度分类

1）设备网（Field），也称现场网络，有的称现场通信网或现场总线（有的也把一些控制网归类到现场总线中）。主要用于PLC与现场设备及传感器/执行器之间的通信，以实现PLC对现场设备及智能装置的数据采集与工作控制。有了设备网，可以减少硬接线，减少安装时间及安装费用。同时，还便于实施对现场及现场设备实时诊断。

设备网处于企业网络的下层，交换数据量小。但通信的可靠性、实时性要求高。即使短时间的数据交换停止，将影响PLC控制功能的实现。

2）控制网（Control），相当于车间级或生产线级的网络，有的称为数据及现场通信网，主要用于PLC间的连网、通信，以实现PLC对多台设备或生产线控制的协调，以扩大PLC的控制范围，增强PLC的控制能力。

控制网处于企业网络的中层。它交换数据量也不大，但通信的可靠性、实时性要求也很高。一般讲，即使短时间的数据交换停止也是不允许的。

3）信息网（Information），也就是企业级网络，有的称为数据通信网，主要用于PLC与计算机连网通信。以使PLC与计算机或计算机与计算机交换信息、传达命令，以实现企业的供、产、销的信息共享，及人、财、物的资源管理。在此，PLC起到对生产一线的数据采集、上传，管理命令下达等不可代替的作用。

信息网也是企业的局域网，是小范围的网络，覆盖范围可在十几千米以内，结构简单，布线容易。但它处于企业网络的上层，其通信的数据量大，要求通信的速度高。但通信的实时性要求可低些。即使较长时间停止数据交换也是允许的。

这3层网络还可互连。其办法是有的站点有两个通信接口。分别与不同层的网络相连。由于有这样网络互连，可很容易把工厂底层的信息上传到信息层；或把信息层的命令下达到现场。

要指出的是，这样划分也是相对与变化发展的。如控制网，虽主要用在PLC之间的通信、交换数据，但也可在计算机与PLC以及I/O设备与PLC之间通信、交换数据。再如信息网，情况也类似。特别是随着以太网技术的应用以及以太网技术的进步，除了以太网自身的网速高、组网简单、成本低廉、软件丰富、互连容易、使用方便、应用广泛这些固有的优点外，它在工业应用中的环境适应性、组装方便性、工作可靠性、信息安全性以及通信实时性也都有很大长进。因而已出现“e网包打天下”的局面。极有这样可能，在未来PLC的3种网络中，都使用以太网。果真那样，也许PLC的组网将会变得更简单、更方便与更低廉，其应用也更广泛、更普及与更有效。那将是控制自动化、信息化、网络化发展的幸事！

（2）从站点角色分工分类

1）主从网（Master/Slave，M/S）。在这样网络中，多数站点为从站，只有一个或个别几个站为主站。主站管理从站，并发起通信。而从站则接受管理，响应通信。PLC网络大多数为此类网络。如Profibus-DP网，就有主站、从站之分。

主、从网较复杂，在组网时，要进行相应组态或设定。但是它较易实现集中管理与监控，安全性高，较适合作为控制网与设备网。

2）客户机、服务器网（Cline/Server，C/S）。在这种网络中，多数站点为客户机（Cli-ent），只有一个或个别几个站为服务器。

计算机网络很多是这样系统。这里的服务器（Server）一般为高性能的计算机。客户机一般是指普通计算机，也可称网络工作站。服务器运行网络操作系统，进行网络管理，提供共享资源。处理各个网络工作站的服务请求。如访问服务器硬盘上的文件系统、申请共享打印服务等。客户机，也即网络工作站，是用户使用网络的接口，也是用户工作的平台。它接受网络服务器管理与服务，共享网络的资源。

PLC网络的C/S系统，服务器则多为PLC，用以采集数据，而计算机则可能是工作站，用以访问PLC，读取数据。将要介绍的SCADA系统就是这么处理的。

3）网站（网页）、浏览器网（Brower/Server，B/S）。将要提到的因特网就是这样的网络。在这种网络上，有无限多的站点。但这些站点大致可分为两类：一类是提供服务的，另一类是接受服务的。前者设有网址，以网页的形式提供数据、画面或多媒体数据，供后者访问。后者使用通用的浏览器，通过登录访问前者，接收前者服务。

PLC网络的B/S系统，服务器也多为PLC。这时，PLC要有可以提供生成网页的以太网模块。用它可建立PLC实时数据网页，以让计算机通过浏览器访问。这比用SCADA更为简便，成本也较低。只是由于B/S产品人机交互界面比较差，远程打印瓶颈问题，还有报表设计问题，安全问题、接入速度问题等等，制约了B/S产品的普及。

4）对等网。在这种网络中，各个站点不分主次。每个站点都可以对等地与其他站点通信。此类网络比较简单，组网方式灵活方便。著名的以太网就是对等网。PLC串口自由协议通信，通信双方也是对等的。

在对等网中，各方都可共享彼此的信息资源和硬件资源。但是它较难实现集中管理与监控，安全性也低。

5）链接网。使用各个站点间指定数据区共享、运用数据链接自动通信。在通信时，各个站点也是对等的。但与对等网不同的是，它要通过网络设定，指定有一个管理主站，以实施对网络管理。

（3）从网络覆盖范围分类(www.xing528.com)

如仅考虑计算机站点构成的网络，其覆盖范围相差很大，类型很多。最小的是个人网络，仅供一个人使用。例如，通过无线网络，将一台计算机与它的鼠标、键盘和打印机连接起来，就是这样的网络。最大的可以覆盖整个地球，可供全球人员使用。例如因特网。表0-1所示为站点之间距离、所处位置及网络例子。但是，PLC网络覆盖范围变化不大。

表0-1 计算机网络的不同覆盖范围

1）广域网（Wide Area Network）。可覆盖一个省、几个省、一个国家或几个国家的计算机网络。PLC无此网络，但可接入此网络。

2）城域网（Metropolitan Area Network）。可覆盖一个城市的计算机网络。目前，我国许多城市已建立或正在建立这样的网络。PLC多无此网络，但也可接入此网络。如特殊情况需要，也可建立此网络。例如，笔者曾参与编程的，山东威海市自来水公司组建的调度中心计算机，通过串口无线Modem与多个水站的西门子S7-200PLC（其串口也连接无线Modem），通过无线信道连网就是一例。该网覆盖的地域就是整个威海市，也是典型的城域网。

以上两个网络可以是公用的，公众付费即可使用这个网络。也可是专用的，如金融网络，虽也是城域网、广域网，但并不是任何计算机用户都可以接入。

显然，如果采集现场数据的PLC与读取PLC所采集的数据计算机都接入此公用网，也就可实现计算机对PLC数据的远程读取，实际也就是PLC的广域网或城域网。

3）局域网（Local Area Network）。覆盖地域不大的网络。以上介绍的企业信息网即为此网络。PLC常要接入此网络。

4）因特网（Internet，这里字母i是大写！）。是互联网（internet）的一种，指世界范围互联网，也是最大的广域网。其前身是1969年诞生在美国的阿帕网（ARPANET）。它用TCP/IP网络协议将各种不同类型、不同规模、位于不同地理位置的计算机网络连接成一个整体，提供有万维网、文件传输、电子邮件、远程登录等服务。而万维网则是它的最重要的应用。PLC也常要接入此网络。

这里的所谓万维网，是指环球信息网（World Wide Web，WWW），简称3W，有时也叫Web，是欧洲粒子物理实验室（CERN）于1989年研制的。它创建了超文本（hypertext）标记语言（HTML），使用“超级链接”，把因特网上的所有信息，如图像、动画、声音、3D世界等，连接在一起，形成巨大的分布资源，使得任何连接因特网的用户都可通过Web浏览器，访问这些资源，共享这些信息。

文件传输、电子邮件是人们上网很常见的使用。至于远程登录，是指通过因特网，允许一个用户登录到一个远程计算机系统中，就好像用户端直接与远程计算机相连一样。一般人使用不多。

提示：习惯上往往把因特网、万维网统称为互联网。

5）接入网（Access Network）。是指计算机或局域网到因特网之间的中介。一般由因特网服务商（ISP）提供。ISP提供的接入网有3种：

①电话网络接入。低速的可以用调制解调器（Modem）拨号入网；高速的可用ADSL宽带入网。

②有线电视网络（混合光纤电缆系统，HFC）接入。用Cable Modem入网。由于有线电视的普及，这种接入目前已用得很多。

③移动网络。计算机使用无线网卡，通过ISP供应商提供的账号接入因特网。这为笔记本计算机用户提供了很大方便。只是这样的ISP是很多的。也是多层次的。最高层次的ISP才拥有专用通信通道直接接入因特网。

当配置以太网模块或接口的PLC接入因特网后，也可设置网址，供用户远程访问。有的还可制成网页，用户利用浏览器即可直接读取PLC的数据。这样，就可以使PLC控制的状态信息传递到世界的任何可接入因特网的地方。也可从世界任何可接入因特网的地方得到PLC所需要的命令信息。PLC控制再也不是信息的孤岛了。这对实现控制信息化、网络化、远程化，提高PLC控制效益提供了很大的方便。

（4）从网络传输介质分类

1）有线网络。网络站点之间的物理连接均使用电缆或光缆这样的有线传输介质，是最常见的，也是最常用的PLC网络。

2）无线网络。网络站点之间的物理连接不完全使用有线传输介质，还使用电磁波、光波、红外线这样的传输介质。

计算机的无线网络类型很多。小的如系统无线连网，它用蓝牙技术实现计算机组件之间的连接，如键盘、鼠标与主板连接。大的有无线局域网（WLAN），这种网络的每个站点都用一个无线调制解调器及通信天线做物理连接，进而实现相互通信。更大的也可使用基于基站（基站间用有线通信）的移动通信以组成广域网，这是因为移动通信早已从模拟通信发展为数字通信，所以它除了传送话音，也可用于数据交换。此外，还可利用无线路由器，或移动网络接入因特网，其通信范围将不受限制。

无线网络接线简单，站点还可移动，网络站点接入、退出灵活，为它的广泛使用提供了很大方便，目前在PLC网络中也已用得越来越多。