PLC之间非实时数据共享设计与实现.pdf

PLC 之间非实时数据共享设计与实现 赵艳领 【摘要】针对 PLC 之间非实时数据共享组态复杂、通信不可靠等问题,提出了一种 PLC 之间非实时数据共享方案.方案的实现需要组态软件和 PLC 固件程序的配合,组 态软件主要负责配置各个 PLC 之间数据共享的关系,固件程序解析组态软件下发的 配置信息,采用主动请求的方式建立 PLC 与 PLC 之间的数据共享关系.该方案采用 UDP 协议,并考虑通信数据的完整性与机密性,同时详细分析了调度、数据属性、数 据可靠性保证的实现.测试验证了该方案满足设计目标. 【期刊名称】《自动化仪表》 【年(卷),期】2016(037)003 【总页数】4 页 (P9-12) 【关键词】可编程控制器;用户数据报协议;数据完整性 ;数据共享 ;可靠性;信息源 【作者】赵艳领 【作者单位】机械工业仪器仪表综合技术经济研究所网络控制研究中心,北京 100055 【正文语种】中 文 【中图分类】TH7;TP319 国家 863 基金资助项目 (编号 :2013AA040304) 。 修改稿收到日期:2015－09 －17。 作者赵艳领 (1984 －)，男，2009 年毕业于哈尔滨工业大学控制科学与工程专业， 获硕士学位，工程师 ;主要从事工业自动化系统开发、工控系统信息安全、嵌入式 软件开发、楼宇自动化等方面的研究。 PLC 控制系统通常由工程师站、操作员站、PLC 和生产现场设备组成［1］。随着 自动化控制水平的不断提高，PLC 之间的数据交换要求也越来越高［2 ］。由于企 业升级改造，一条主作业线上可能并存西门子、ABB 、GE 等多家的 PLC 系统，对 于这种情况，经常使用现场总线或者 OPC 集成技术进行不同厂家 PLC 之间数据的 交换和共享［3 ］。 总体而言，一般厂商都提供本品牌 PLC 之间数据共享解决方案，如西门子 S7 － 300 分布式 PLC 之间的数据共享采用全局数据包 (global data，GD) 的方式［4 ］。 目前PLC 之间的数据共享大多数是类似 GD 这种方式，存在通信速率低 (有的不使 用以太网)、组态繁琐(要求接收方和发送方都要组态相同的数据个数、顺序、类 型)、限制数据报文长度、明文传输、校验机制简单、不支持网络冗余等问题。 本文利用独立开发组态软件和 PLC 固件程序的优势，确定 PLC 之间的数据共享关 系，采用数据名称+ 数据类型的组合作为 PLC 之间共享数据项的通信唯一标志; PLC 之间数据的交换和共享采用高效的用户数据报协议 (userdatagram protocol， UDP) ，并采用通信可靠性等技术手段确保数据传输的可靠、机密和稳定。 基于类似 GD 全局数据包方式，不同 PLC 之间数据共享与交换的技术原理如图 1 所示。 假设有 3 台 PLC 设备，PLC1 的 IP地址是 192. 168. 1. 10，PLC2 的 IP地址是 192. 168. 1. 11，PLC3 的 IP地址是 192. 168. 1. 12。 PLC1 与 PLC2 和 PLC3 之间的数据共享和交换的步骤如下。 ①组态软件组态出 PLC1 有两组需要供应给 PLC2 和 PLC3 的数据组(如果 PLC1 需 要共享 PLC2 的数据，则称 PLC1 为消费方，PLC2 为供应方)，数据组 1 包含一个 Bool 类型的 A 变量和浮点类型的 B 变量，数据组 2 包含一个 Bool 类型的 C 变量 和浮点类型的 D 变量。 ②组态软件组态出 PLC2 有一组需要从 PLC1 消费的数据组 1(包含一个 Bool 类型 的 A 变量和浮点类型的 B 变量)。 ③组态软件组态出 PLC3 有一组从 PLC1 消费的数据组 2(包含一个 Bool 类型的 C 变量和浮点类型的 D 变量)。 ④把组态信息下载到 PLC 之中。 ⑤PLC1 周期性地向 PLC2 和 PLC3 发送数据。 ⑥PLC2 和 PLC3 实时地接收数据。 这种方案的优点是传输数据不用包括变量的任何信息，只需要传输数据值，因此通 信效率高，但也存在很多缺点。 ①组态复杂。如 PLC2 需要增加一个消费 PLC1 的数据点项，则 PLC1 和 PLC2 都 需要重新组态。 ②无法发现数据长度一致但类型不一致的问题。如 B 在 PLC1 中是Float类型，在 PLC2 中是 int类型 (假设用户组态错误)，报文无法识别该类错误。 ③无法发现顺序颠倒，如 P