無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端(AP)在永宏P(guān)LC上的應用

1. 引言
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)滲透生活每個(gè)空間，無(wú)論死民用還是工業(yè)使用，在多年的使用中已經(jīng)相當的穩定和可靠，成本也不在主要的問(wèn)題。協(xié)議的透明化，配合廠(chǎng)家產(chǎn)品自動(dòng)打包數據幀，能讓更多的用戶(hù)無(wú)需掌握更多的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議知識，就能很好的將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與工業(yè)通訊滲透到一起。本章節內容主要介紹永宏P(guān)LC的以太網(wǎng)接口，結合常見(jiàn)的民用級別路由器和無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)接點(diǎn)，將有限的通訊，透過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸。在不便于布線(xiàn)的場(chǎng)合能得到更好的應用，在保證其可靠性和穩定性的前提下，大大降低客戶(hù)的系統成本。供讀者參考。

2. 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)接口介紹

2.1 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)模塊
      網(wǎng)絡(luò )通訊由于具有無(wú)邊界限定與信息易于流通的特性,隨著(zhù)制造業(yè)的計算機整合制造/管理(CIM)已成為趨勢，以及因特網(wǎng)的發(fā)展方興未艾更進(jìn)一步將網(wǎng)絡(luò )應用于產(chǎn)業(yè)界。為因應此趨勢永宏公司特研發(fā)出一系列的以太網(wǎng)絡(luò )/串行通訊接口橋接模塊提供客戶(hù)經(jīng)濟、有效的 FBs-PLC 網(wǎng)絡(luò )聯(lián)機解決方案。
永宏P(guān)LC提的以太網(wǎng)絡(luò )串行通訊接口有FBs-CBE、FBs-CM25E和FBs-CM55E。除FBs-CBE僅提供以太網(wǎng)絡(luò )與FBs-PLC 的鏈接； FBs-CM25E/CM55E亦提供兩個(gè)串行通訊端口Port3、Port4 以提供用戶(hù)的通訊應用。Port4 固定為RS485，只用于連接以太網(wǎng)絡(luò )的轉換信號，而Port3 可為RS232(CM25E)或RS484(CM55E)界面,可運用于與其他外圍控制的應用。
以太網(wǎng)通訊轉換器的工作原理
      以太網(wǎng)絡(luò )通訊轉換器的工作原理是透過(guò)本模塊為中介，將網(wǎng)絡(luò )上欲傳給FBs-PLC的以太網(wǎng)絡(luò )信號解出后轉為PLC主機可接受的串行信號，當為CM25E或 CM55E時(shí)是透過(guò)Port4傳送給直接連接的PLC主機或與Port4連接的其它PLC主機,當為CBE模塊時(shí)其系透過(guò)PLC主機的 Port1(Fatek Protocol)或Port2(ModBus Protocol)與PLC主機溝通。此轉換過(guò)程完全為透通(Transparent)方式。換句話(huà)說(shuō)對PLC主機而言，其完全不知道此信號系由網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)，其回傳信號與一般的串行通訊并無(wú)二致。當本模塊收到主機回傳的串行信號后再將其打包為網(wǎng)絡(luò )封包并將其傳回網(wǎng)絡(luò )上。CM25E與CM55E僅提供單一的 client或server角色。CBE雖同樣不能同時(shí)擔任client與server角色但其卻可在工作中動(dòng)態(tài)變化。

2.2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路架構方式
依據不同的網(wǎng)絡(luò )應用型態(tài)，本模塊提供了伺服模式(Server mode)與客戶(hù)模式(Client mode) 兩種工作模式。在伺服模式下本模塊會(huì )等待網(wǎng)絡(luò )傳來(lái)的信息，譯碼之后將此信息傳到串行通訊端口給PLC主機。PLC主機回復的信息待本模塊接收后會(huì )再將其打包并回傳至網(wǎng)絡(luò )上，如此即完成一筆命令的循環(huán)。
本章主要介紹無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構的方式。系統架構如下圖所示：

                           圖2.1無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構
     在永宏P(guān)LC原先的網(wǎng)絡(luò )通訊基礎上，只需添加2臺網(wǎng)絡(luò )設備即：無(wú)線(xiàn)路由器和一個(gè)無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)接點(diǎn)(支持客戶(hù)端模式)就能將原先的有線(xiàn)通訊轉換為無(wú)線(xiàn)界面。下面將介紹系統的配置。

2.3 硬件配置

2.3.1 FBs-CM25E與無(wú)線(xiàn)路由的連線(xiàn)
在通訊擴展單元中，FBs-CM25E/CM55E模塊采4 針歐式端子而FBs-CBE則采用標準的RJ-45，4 針歐式端子網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)的接線(xiàn)方法列表于下。

表2.1永宏P(guān)LC以太網(wǎng)絡(luò )規格
本單元里采用無(wú)線(xiàn)路由器與FBs-CM25E進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )信息的交換，一頭使用RJ-45水晶頭與路由器鏈接，在網(wǎng)絡(luò )模塊單元按線(xiàn)號順序接上去即完成無(wú)線(xiàn)路由器與FBs-CM25E的連線(xiàn)。連線(xiàn)正常后，FBs-CM25E面板上的“LINK”指示燈會(huì )常亮。實(shí)際的系統總選擇一款ALPHA的家用無(wú)線(xiàn)路由器。

2.3.2 FBs-CM25E與無(wú)線(xiàn)AP的連線(xiàn)
FBs-CBE采用標準的RJ-45接口，根據無(wú)線(xiàn)AP的品牌不同，在與通訊模塊連線(xiàn)是使用對等網(wǎng)線(xiàn)還是交叉網(wǎng)線(xiàn)，這個(gè)要依據AP的說(shuō)明而對，版本越新的 AP設備，基本上都采用直通網(wǎng)線(xiàn)就可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)AP與FBs-CBE的聯(lián)系。這里我們采用的是一款D-LINK的無(wú)線(xiàn)AP，采用交叉線(xiàn)，將網(wǎng)線(xiàn)做好后連接到FBs-CBE與AP設備。此時(shí)設備的鏈路指示燈都會(huì )亮，表示鏈路正常。

2.3.3 無(wú)線(xiàn)路由器與無(wú)線(xiàn)AP的設定
由于網(wǎng)絡(luò )設備的品牌不同，出廠(chǎng)時(shí)默認的網(wǎng)絡(luò )設定信息也會(huì )存在差異。所以我們必須先對每個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備做相關(guān)的LAN端口信息設定，將他們規劃到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )中來(lái)。以下為默認的IP信息：

本次將網(wǎng)絡(luò )規劃到192.168.0.1網(wǎng)關(guān)當作來(lái)。所以事先先將APLHA的網(wǎng)絡(luò )信息修改。永宏網(wǎng)絡(luò )模塊在后面可以使用永宏公司提供窗口版設定軟件-“Ether_cfg”再做修改。

圖2.2ALPHA無(wú)線(xiàn)路由設定頁(yè)面
下一步將是做無(wú)線(xiàn)AP與無(wú)線(xiàn)路由器之間的鏈路搭建。首先我們要先將APLHA路由器的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )處于開(kāi)啟狀態(tài)，并作為AP模式(即服務(wù)器模式)。然后使用網(wǎng)線(xiàn)將電腦與D-LINK無(wú)線(xiàn)AP連接起來(lái)。這里電腦需要現在做網(wǎng)絡(luò )端口的設定，講IP端設定在192.168.0.1的網(wǎng)段內，才能在開(kāi)啟的IE瀏覽器里面進(jìn)入AP的設定頁(yè)面。
然后進(jìn)入AP的設定頁(yè)面：打開(kāi)瀏覽器，輸入IP：192.168.0.30，回車(chē)鍵后輸入正確密碼即可進(jìn)入設定的頁(yè)面。
進(jìn)入Wireless頁(yè)面。選擇Infrastructue模式(即客戶(hù)端模式)。然后通過(guò)選擇Site Survey來(lái)搜索無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。

圖2.3 D-LINK無(wú)線(xiàn)AP設定頁(yè)面
點(diǎn)擊我們使用的ALPHA-WLAN網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)行Connect鏈接。在鏈接成功后，Wireless頁(yè)面中的SSID將顯示“ALPHA-WLAN”的名稱(chēng)。此時(shí)網(wǎng)絡(luò )搭建將完成。若需要驗證網(wǎng)絡(luò )的搭建是否成功，可以使用電腦連接到ALPHA路由器后進(jìn)行PING命令來(lái)測試網(wǎng)絡(luò )的響應。

2.4 永宏通訊模塊設定
配合以太網(wǎng)絡(luò )界面轉換模塊應用,永宏公司提供窗口版設定軟件-“Ether_cfg”此軟件

圖2.4 “ther_cfg”軟件操作界面
軟件主要進(jìn)行：內容包括網(wǎng)絡(luò )IP信息、串行通訊速率、工作模式、模塊相關(guān)批注等設定。

圖2.5 “ther_cfg”參數設定界面
以及當模塊工作在客戶(hù)模式時(shí)為了能將本地站號(對主PLC而言)對應至網(wǎng)絡(luò )上的從站PLC，應用時(shí)必須先設定此對應表，進(jìn)行地址的鏡像設定。

圖2.5 “ther_cfg”軟件IP鏡像界面
本通訊將192.168.0.31（FBs-CBE）鏡像成從站5站號。在PLC做程序時(shí)，只需在表格里填寫(xiě)5號站號即可。

3. 永宏P(guān)LC以太網(wǎng)接口的應用
通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設定后得到以下一個(gè)網(wǎng)絡(luò )：

圖3.1 虛擬網(wǎng)絡(luò )示意圖
虛擬網(wǎng)絡(luò )的信息只需要在主站1對從站5進(jìn)行數據的讀寫(xiě)就可以完成數據的交換，以太網(wǎng)單元單元就不需要在進(jìn)行任何的配置。

3.1 程序操作
永宏P(guān)LC使用功能塊作為通訊命令，支持3種操作模式，再配合通訊命令表格，一個(gè)表格可以完成254條的通訊命令，而且只需在主站中使用通許命令即可，使得通訊更為便捷，易讀。在做通訊命令時(shí)，先要做通訊端口參數的設定，因為FBs-CBE的通訊速率固定為115200，所以這個(gè)必須以此為準。

圖3.2 FUN151指令符號
M50為啟動(dòng)接點(diǎn)，在啟動(dòng)后將進(jìn)行通訊；M1938為通訊端口4的特殊繼電器：當端口4在空閑時(shí)M1938為ON狀態(tài)，當端口4正在通訊時(shí)M1938為OFF狀態(tài)。這里使用M1938是實(shí)現通訊指令的不斷循環(huán)進(jìn)行中，直至M50斷開(kāi)為止。FUN151指令中：
PT：為指定數據送出的端口號碼，可選1~4口，永宏P(guān)LC提供共5個(gè)通訊口，其他FBs-CMXXE通訊模塊的以太網(wǎng)界面占端口4.
SR：通訊命令表格起始地址；即存放通訊命令的寄存器空間開(kāi)始地址。
WR：通訊命令運作表格；內部操作使用，使用空間不要重疊即可。
在該應用中，配合通訊表格內容如下：。

圖3.3 通訊命令表格

4. 結束語(yǔ)
PLC 在運用互聯(lián)網(wǎng)與PLC 進(jìn)行遠程通信, 具有使用簡(jiǎn)單、可靠性高、運行穩定、調節靈活等優(yōu)點(diǎn)。加之能很便利的組網(wǎng)，使得應用會(huì )越加廣泛，本論文主要起到拋磚引玉的作用，告訴讀者如何做硬件上的配置。在相關(guān)的場(chǎng)合如邊遠地區，不便布線(xiàn)空間，以及移動(dòng)設備當作可以很好的運用。

參考文獻：
[1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機股份有限公司
[2] 永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊.臺灣永宏電機股份有限公司
[3] 基于以太網(wǎng)的PLC 通信技術(shù)研究. 西安工業(yè)大學(xué).吳瓊,于帆
[4] ALPHA路由器使用說(shuō)明書(shū). ALPHA公司
[5] D-LINK無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端使用手冊. D-LINK公司

作者簡(jiǎn)介：
孫恒孝(),畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化系
主要從事自動(dòng)化行業(yè)的技術(shù)支持與行業(yè)應用工作