plc及其網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)nbs或iso模型要求的大部分功能，至少可以實(shí)現(xiàn)4級(jí)以下nbs模型或iso模型功能。
plc要提供金字塔功能或者說要實(shí)現(xiàn)nbs或iso模型要求的功能，采用單層子網(wǎng)顯然是不行的。因?yàn)椴煌瑢铀鶎?shí)現(xiàn)的功能不同，所承擔(dān)的任務(wù)的性質(zhì)不同，導(dǎo)致它們對(duì)通信的要求也就不一樣。在上層所傳送的主要是些生產(chǎn)管理信息，通信報(bào)文長(zhǎng)，每次傳輸?shù)男畔⒘看螅笸ㄐ诺姆秶脖容^廣，但對(duì)通信實(shí)時(shí)性的要求卻不高。而在底層傳送的主要是些過程數(shù)據(jù)及控制命令，報(bào)文不長(zhǎng)，每次通信量不大，通信距離也比較近，但對(duì)實(shí)時(shí)性及可靠性的要求卻比較高。中間層對(duì)通信的要求正好居于兩者之間。
由于各層對(duì)通信的要求相差甚遠(yuǎn)，如果采用單級(jí)子網(wǎng)，只配置一種通信協(xié)議，勢(shì)必顧此失彼，無法滿足所有各層對(duì)通信的要求。只有采用多級(jí)通信子網(wǎng)，構(gòu)成復(fù)合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在不同級(jí)別的子網(wǎng)中配置不同的通信協(xié)議，才能滿足各層對(duì)通信的不同要求。
plc網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)與生產(chǎn)金字塔的分層不是—一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，相鄰幾層的功能，若對(duì)通信要求相近，則可合并，由一級(jí)子網(wǎng)去實(shí)現(xiàn)。采用多級(jí)復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅使通信具有適應(yīng)性，而且具有良好的可擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)投資情況及生產(chǎn)的發(fā)展，從單臺(tái)plc到網(wǎng)絡(luò)、從底層向高層逐步擴(kuò)展。下面列舉幾個(gè)有代表性公司的plc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
1．三菱公司的plc網(wǎng)絡(luò)
三菱公司plc網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)使用的melsec網(wǎng)絡(luò)，并使其在性能、功能、使用簡(jiǎn)便等方面更勝一籌。q系列plc提供層次清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)各種用途提供最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如圖1所示。
圖1 三菱公司的plc網(wǎng)絡(luò)
（1）信息層/ethernet（以太網(wǎng)） 信息層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層，主要是在plc、設(shè)備控制器以及生產(chǎn)管理用pc之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，信息層使用最普遍的ethernet。它不僅能夠連接windows系統(tǒng)的pc、unix系統(tǒng)的工作站等，而且還能連接各種fa設(shè)備。q系列plc系列的ethernet模塊具有了日益普及的因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能，使用戶無論在世界的任何地方都可以方便地收發(fā)生產(chǎn)信息郵件，構(gòu)筑遠(yuǎn)程監(jiān)視管理系統(tǒng)。同時(shí)，利用因特網(wǎng)的ftp服務(wù)器功能及melsec專用協(xié)議可以很容易的實(shí)現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。
（2）控制層/melsecnet/10（h） 是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間層，在是plc、cnc等控制設(shè)備之間方便且高速地進(jìn)行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò)。作為melsec控制網(wǎng)絡(luò)的melsecnet/10，以它良好的實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無程序的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點(diǎn)獲得了很高的市場(chǎng)評(píng)價(jià)，被采用的設(shè)備臺(tái)數(shù)在日本達(dá)到最高，在世界上也是屈指可數(shù)的。而melsecnet/h不僅繼承了melsecnet/10優(yōu)秀的特點(diǎn)，還使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性更好，數(shù)據(jù)容量更大，進(jìn)一步適應(yīng)市場(chǎng)的需要。但目前melsecnet/h只有q系列 plc才可使用。
（3）設(shè)備層/現(xiàn)場(chǎng)總線cc-link 設(shè)備層是把plc等控制設(shè)備和傳感器以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接起來的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡(luò)。采用cc-link現(xiàn)場(chǎng)總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。而且，不只是on/off等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連接id系統(tǒng)、條形碼閱讀器、變頻器、人機(jī)界面等智能化設(shè)備，從完成各種數(shù)據(jù)的通信，到終端生產(chǎn)信息的管理均可實(shí)現(xiàn)，加上對(duì)機(jī)器動(dòng)作狀態(tài)的集中管理，使維修保養(yǎng)的工作效率也大有提高。在q系列plc中使用，cc-link的功能更好，而且使用更簡(jiǎn)便。
在三菱的plc網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信時(shí)，不會(huì)感覺到有網(wǎng)絡(luò)種類的差別和間斷，可進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控、修改、調(diào)試等工作，而無需考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和類型。
melsecnet/h和cc-link使用循環(huán)通信的方式，周期性自動(dòng)地收發(fā)信息，不需要專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)定即可。melsecnet/h和cc-link是使用廣播方式進(jìn)行循環(huán)通信發(fā)送和接收的，這樣就可做到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)共享。
對(duì)于q系列plc使用的ethernet、melsecnet/h、cc-link網(wǎng)絡(luò)，可以在gx developer軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及各種功能，簡(jiǎn)單方便。
另外，q系列plc除了擁有上面所提到的網(wǎng)絡(luò)之外，還可支持 profibus、modbus、devicenet、asi等其它廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進(jìn)行 rs-232/rs-422/rs－485等串行通信，通過數(shù)據(jù)專線、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等多種通信方式。
2．siemens公司的plc網(wǎng)絡(luò)
西門子plc的網(wǎng)絡(luò)是適合不同的控制需要制定的，也為各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次之間提供了互連模塊或裝置，利用它們可以設(shè)計(jì)出滿足各種應(yīng)用需求的控制管理網(wǎng)絡(luò)。西門子s7系列plc網(wǎng)絡(luò)如圖2所示，它采用3級(jí)總線復(fù)合型結(jié)構(gòu)，最底一級(jí)為遠(yuǎn)程i/o鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信，在遠(yuǎn)程i/o鏈路中配置周期i/o通信機(jī)制。中間一級(jí)為profibus現(xiàn)場(chǎng)總線或主從式多點(diǎn)鏈路。前者是一種新型現(xiàn)場(chǎng)總線，可承擔(dān)現(xiàn)場(chǎng)、控制、監(jiān)控三級(jí)的通信，采用令牌方式與主從輪詢相結(jié)合的存取控制方式；后者為一種主從式總線，采月主從輪詢式通信。最高一層為工業(yè)以太網(wǎng)，它負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。在工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的下層中配置以802.3為核心的以太網(wǎng)協(xié)議，在上層向用戶提供tf接口，實(shí)現(xiàn)ap協(xié)議與mms協(xié)議。
圖2 siemens公司的plc網(wǎng)絡(luò)
3．omron公司的plc網(wǎng)絡(luò)
omron plc網(wǎng)絡(luò)類型較多，功能齊全，可以適用各種層次工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的不同需要。如圖3所示為omron公司的plc網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系示意圖。
圖3 omron公司的plc網(wǎng)絡(luò)
omron的plc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系大體分為三個(gè)層次：信息層、控制層和器件層。信息層是最高層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與決策，除了ethemet網(wǎng)外，host link網(wǎng)也可算在其中，因?yàn)閔ost link網(wǎng)主要用于計(jì)算機(jī)對(duì)plc的管理和監(jiān)控?？刂茖邮侵虚g層，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，該層的網(wǎng)絡(luò)有sysmac net、sysmac link、controller link和plc link網(wǎng)。器件層是最低層，為現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)，直接面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)器件和設(shè)備，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集及執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)，有compobus/d、compobus/s和remote i/o網(wǎng)。
ethernet屬于大型網(wǎng)，它的信息處理功能很強(qiáng)，支持fins通信、tcp/ip和udp/ip的socket（接駁）服務(wù)、ftp服務(wù)。host link網(wǎng)是omron推出較早、使用較廣的一種網(wǎng)。上位計(jì)算機(jī)使用host通信協(xié)議與plc通信，可以對(duì)網(wǎng)中的各臺(tái)plc進(jìn)行管理與監(jiān)控。
sysmac net網(wǎng)屬于大型網(wǎng)，是光纖環(huán)網(wǎng)，主要是實(shí)現(xiàn)有大容量數(shù)據(jù)鏈接和節(jié)點(diǎn)間信息通信。它適用于地理范圍廣、控制區(qū)域大的場(chǎng)合，是一種大型集散控制的網(wǎng)絡(luò)。sysmac link網(wǎng)屬于中型網(wǎng)，采用總線結(jié)構(gòu)，適用于中規(guī)模集散控制的網(wǎng)絡(luò)。controller link網(wǎng)（控制器網(wǎng)）是 sysmac link網(wǎng)的簡(jiǎn)化，相比而言，規(guī)模要小一些，但實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。plc link網(wǎng)的主要功能是各臺(tái)plc建立數(shù)據(jù)鏈接（容量較小），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，它適用于控制范圍較大，需要多臺(tái)plc參與控制且控制環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)的場(chǎng)合。
compobus/d是一種開放、多主控的器件網(wǎng)，開放性是其特色。它采用了美國(guó)ab公司制定的devicenet通信規(guī)約，只要符合devicenet標(biāo)準(zhǔn)，就可以接入其中。其主要功能有遠(yuǎn)程開關(guān)量和遠(yuǎn)程模擬量的i/o控制及信息通信。這是一種較為理想的控制功能齊全、配置靈活、實(shí)現(xiàn)方便的控制網(wǎng)絡(luò)。compobus/s也為器件網(wǎng)，是一種高速on/off現(xiàn)場(chǎng)控制總線，使用compobus/s專用通信協(xié)議。compobus/s的功能雖不及compobus/d，但它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通信速度更快，主要功能有遠(yuǎn)程開關(guān)量的i/o控制。remote i/o網(wǎng)實(shí)際上是plc i/o點(diǎn)的遠(yuǎn)程擴(kuò)展，適用于工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)控制。
controller link網(wǎng)推出時(shí)間較晚，只有新型號(hào)plc（如c200h、cv、cs1、cqm1h等）才能入網(wǎng)，隨著controller link網(wǎng)的不斷發(fā)展和完善，其功能已覆蓋了控制層其它三種網(wǎng)絡(luò)。
目前，在信息層、控制層和器件層這三個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次上，omron主推ethernet、controller link和compobus/d三種網(wǎng)。