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不要抛弃你的现有网络

作者:Trevor L. Lang, HMS工业网络2009.02.23阅读 2570


  诸如限制开关和接近传感器这样的设备未来也不会装配以太网,所以这里要介绍的就是如何将它们和以太网连接起来。

  尽管包括ArcnetDeviceNetModbusProfibus等等在内的工业以太网标准的使用都在持续增长,我们不应该过份纠缠于使用哪项标准或是以太网,而应该关注它们如何共存。只要现有的网络可以实现预期的功能,就很难替换所有的传感器、控制器、执行器以及其他相关的I/O模块,而要使它们连入以太网。除此之外,工业以太网的安装还必须权衡很多其他因素,比如要考虑线缆和基础设备(路由器、防火墙、管理型交换机等等),才能确定总成本。
  许多可以连入网络的设备都有这样的名字:网关、网桥、路由器、设备服务器、连接设备或者媒介转换器。而在工业以太网标准或者其他网络甚至现场总线中,这些设备也扮演着主站、从站的角色,或者两者兼而有之,以支持对等通信。事先了解这些,将会帮助你设计所需的功能。下面就是几个例子:

  桥连网关
  CIP: EtherNet/IP基于一个被称作通用工业协议(CIP)的底层协议,它是DeviceNet和ControlNet的基础。由于这些协议使用同样的一个基础通

信架构,所以将基于EtherNet/IP扫描仪的路由信息通过网关传递给DeviceNet设备是可能的。
  Modbus: 考虑到Modbus RTU与Modbus TCP之间的连通性CONTROL ENGINEERING China版权所有,Modbus RTU套装与 Modbus-TCP 套装的核心架构是一样的。这就简化了信息从以太网到现有Modbus串行网络之间的路由方式。

  I/O网关
  当信息需要在两个网络之间共享,协议可能基于不同的封装架构。在这些情况下,I/O网关可能用于双向传输I/O数据。I/O网关设计用于解释信息,以及从网关的以太网一端提取信息,然后建立新的封装、插入现有网络端所需的数据。
  主从式结构: 当你面向指定应用希望选择具有最佳性能的设备时,可以使用“主从”架构(也叫做父子架构),但是这些并不支持控制系统其他部分使用的工业以太网协议。这个问题可以通过下面的方法来解决:让网关在以太网一端担任从站而对于设备又是主站。  

主从i/o网关
  一个主从式I/O网关对于网络1上的终端设备是主机控制工程网版权所有,而在网络2上是I/O从站设备。它将网络2上控制器的
输出传送到网络2的设备上,它还扫描网络1上的设备用于输入,然后将这些作为输入传送到网络2的控制器上。

  举例来说,一台使用Modbus-TCP的PLC可能需要与一台内部安装Profibus设备的电机控制中心进行通讯。来自PLC的输出将会写入到网关的内存表格中,而网关会进行配置,将这些输出与多个Profibus从站匹配。网关一端的Profibus主站的配置方法与其他Profibus主站一致,都是使用配置工具www.cechina.cn,这种工具需要使用从站设备的GSD文件。网关将会持续的扫描设备以生成输入,将这些设备匹配到内存表格之中CONTROL ENGINEERING China版权所有,以便PLC通过以太网进行读取。
  代理服务器:对于Profinet来说,有一类特殊网关叫做代理服务器,代理服务器设备也会在现有网络的设备网络层扮演主站的角色。然而,这是基于Profinet应该与现有系统一同工作的方式。代理服务器可以以独立网关的形式存在,或者也可以集成到PLC里面。比如,一台PLC可以使用AS界面同时与一系列的启动器和传感器通讯,还可以同时连到Profinet网络。
  从从式结构: 有一些场合需要整合两种不同的网络技术进行分别的控制,比如机器中使用现场总线技术,而安装机器的工厂使用的是以太网技术。在这种情况下,机器上的PLC只需向工厂网络传送指定数据,网关在机器和工厂网络中都扮演I/O从站的角色,这使得每个网络上的控制器都可以控制将被传送的信息。  


从站-从站式I/O网关,对于两个网络上的控制器都是从站。
网络1上PLC的输出作为网络2上PLC的输入,反之亦然。

  串行网关: 由于在将所有的设备整合到以太网之前还需要一些时间,所以需要借助串行界面(RS-232/422/485)同一些设备进行通讯。

  设备服务器
  市面上有一种类型的网关被称作设备服务器或者串行服务器,它们被应用到那些需要将串行协议转换到以太网的场合,但是基础应用数据并不需要改变。这些协议通常可以支持在同一网络上对多台串行设备进行编程,并且使用软件将串行封装包映射成IP地址。  


  网关与以太网PLC之间的通讯是基于正在使用的协议。而网关和串行设备之间的通讯可以使用多种协议,无论是标准的还是专有型的。串行封装结构在网关中是可配置的,用于匹配协议的定义。最终www.cechina.cn,只有用户数据在两个网络之间传输。

  串行协议转换器
  在另外的一些情况,串行设备可能需要与正在使用工业以太网协议的PLC连接。这可以通过由串行以太网网关扮演协议转换器的角色来实现。这种类型的网关可

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