ControlNet原理和应用

PLC知识
一、概述
ControlNet是近年来推出的面向控制层的实时性现场总线络，在同一物理层介质链路上提供时间关键性I／O数据和报文数据，包括程序的上载／下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集络，I／O性能和端到端通讯性能都较传统络有较大的提高。

二、ControlNet系统原理
ControlNet是基于生产者/消费者模式(Producer／Consumer Model)的络。

ControlNet允许在同一链路上有多个控制器共存，支持输入数据或端到端的多路发送，这就大大的减少了络上的交通量，提高了络效率和络性能。

ControlNet是高度确定性、可重复性的络。

ControlNet能预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，同时数据的传输时间不受络节点添加/删除情况或络繁忙状况而保持恒定的能力。

在实际应用中，通过络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。

生产者/消费者模式允许络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。

最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。

因为数据将同时到达每一个节点。

生产者－消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。

节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。

ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。

ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I／O控制的性能。

因此，ControlNet非常适用于一些控制关
系有复杂关联、要求控制控制信息同步、协调实时控制、数据传输速度要求较高的应用场合。

ControlNet的明显优点是：同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态等信息应用的多样要求；是确定性、可重复性的控制络，适合离散控制和过程控制；同一链路上允许有多个控制器同时共存；输入数据和端到端信息的多路发送支持；可选的介质冗余和本征安全；安装和维护的简单性；络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现络存取；灵活的拓扑结构（总线型、树型、星型等）和介质选择（同轴电缆、光纤和其它）。

三、可建造ControlNet的设备
1. ControlLogix，ProcessLogix，FlexLogix系列
1756系列ControlLogix55xx控制器，集成多种控制功能：顺序控制控制、传动控制和过程控制。

络的桥接无需控制器。

高速控制平台上的高速数据传输。

1757系列ProcessLogix控制器，5兆数据速率的高吞吐量工业络。

使用扩展的诊断方法，维护简单，多点传输(Multicast)特性允许多个控制器共享输入数据，可选的络冗余，增加可靠性。

1794系列FlexLogix 54xx控制器，面向分布式控制的中小型系统，无与伦比的灵活性，与ControlLogix等同样采用RSLoqix5000编程，多种编程语言支持，就地安装可以扩充多达16个FlexI ／0模块，可以安装任何两个可选的ControlNet(可选同轴或者光纤介质)、DeviceNet或者lOOMbpsEtherNet／IP。

扩展现场I ／O和智能设备，通过ControlNet或者EtherNet／IP，实现对等通讯、数据采集、程序下载或者实时互锁。

2. PLC与SLC控制器系列
PLC-5可编程控制器内置ControINet通讯,,通过ControINet口，
提供高速通讯能力,允许处理器输入中断和可选的定时中断。

SLC扫描器口适配器模块，性能最佳的络扩展远程I／0解决方案—增强的系统性能适宜于SLC逻辑监视的故障设备的出错诊断列表。

PLC-5热备系统，提供高性能的、确定性的数据传递，控制程序在主控制器和后备控制器中同步执行．包括两种模式的热备操作：同步和异步SLC报文发送模块，程序上传／下载，支持RSView等用户人—机界面软件实现数据采集。

3. 基于PC的控制器系列
SoftLogix5800系列，RSLogix5000软件编程，PCI格式的通讯卡(DeviceNet扫描器，ControlNet扫描器，EtherNet／IP通讯卡，运动控制卡等)，ISA／EISA总线扫描器卡，IOLinx系列软件。

PCI扫描器卡，能够维护重要的络规划和组态参数，备份络上的其他数据，标准的即插即用型本地PCI总线卡，兼容当前所有的吏面计算机和工业终端，ISA／EISA总线扫描器卡双BNC 接头，支持介质冗余，通过LED组态指示灯的显示可以观察络和控制卡的诊断信息SoftLogix5800软件，多个编程选项简化维护和升级工作，多种灵活可选的I／O和络，多个MMI(人—机界面)选项。

4. I／0框架型和模块型
FLEXI／0系列，每个适配器可连接多达128点离散I／0或64个模拟通道。

可以对故障或是移走的I／0模块进行诊断．独立的部件，可以任意混合使用不同I／0类型，减少了外部接线端子成本，短路保护，本质安全模块。

1771 PLC-5机架I／0，多个控制器和终端能够共享模块输入数据，品种齐全包括各种特殊应用模块。

Domain:/低压配电柜Mo re:kflwwk 1746 SLC-500 I／0，可以与PLC5热备系统配合使用，具有节点
地址和模块，组态显示，SLC机架供电。

ControlLogix 1756 I／0，无需硬件设置开关完全的软件逐点组态，可软件逐点组态的浮点数和工程定标，模块自行计算，无需编程，不占用处理器资源，完全带电拔插，减少停机日寸间，适用于ControlLoqix和ProcessLoqix控制器。

1734 Point I／0，2至4点的I／0密度您精打细算，ControlNet 适配器支持冗余介质和络接入口(NAP)，通过Control、DeviceNet、Profibus／DP等适配器灵活扩展，小尺寸，大身手：带电拔插，逐点指示和诊断，多种I／O类型和接线端子，电子模块和接线段子底座可分离设计。

可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

本文以四层教学仿真电梯系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。

2 SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32
SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广
泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。

STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。

程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。

3 工控组态软件—组态王V6.5
组态王是北京亚控科技发展有限公司开发的一个集成人机界面（HMI）系统和监控管理系统的工业上位监控软件，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。

而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通信设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通信。

在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

4 四层教学仿真电梯系统
四层教学仿真电梯系统在各类院校的PLC实践教学中得到了广泛的利用，其基本控制要求如下：当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯的楼层小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行；当同时有多层呼梯信号时，电梯先按照同方向
依次暂停。

系统I/O分配如表1所示。

表1 系统输入输出地址分配表
可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

本文以四层教学仿真电梯系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。

2 SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32
SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编
程语言编制的程序可以相互转换。

STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。

程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。

3 工控组态软件—组态王V6.5
组态王是北京亚控科技发展有限公司开发的一个集成人机界面（HMI）系统和监控管理系统的工业上位监控软件，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。

而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通信设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通信。

在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

4 四层教学仿真电梯系统
四层教学仿真电梯系统在各类院校的PLC实践教学中得到了广泛的利用，其基本控制要求如下：当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯的楼层小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行；当同时有多层呼梯信号时，电梯先按照同方向依次暂停。

系统I/O分配如表1所示。

表1 系统输入输出地址分配表
可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强
有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

本文以四层教学仿真电梯系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。

2 SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32
SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

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可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。

而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通信设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通信。

在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

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SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使
其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。

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程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的PC/PPI电缆传送程序至PLC。

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组态王是北京亚控科技发展有限公司开发的一个集成人机界面（HMI）系统和监控管理系统的工业上位监控软件，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。

而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通信设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通信。

在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

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四层教学仿真电梯系统在各类院校的PLC实践教学中得到了广泛的利用，其基本控制要求如下：当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯的楼层小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行；当同时有多层呼梯信号时，电梯先按照同方向依次暂停。

系统I/O分配如表1所示。

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可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

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S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握；便捷的操作；丰富的内置集成功能；实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块等。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，
包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。

STEP 7-Micro/WIN 32提供两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。

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而其软件系统与用户最终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通信设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通信。

在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。

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自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

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2 SIMATIC S7-200系列PLC及其编程软件STEP 7-Micro/WIN 32
SIMATIC 小型S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成络皆能实现复杂控制功能。

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S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

STEP 7-Micro/WIN 32是西门子公司专门为S7-200系列PLC设计在个人计算机Windows操作系统下运行的编程软件，它的功能强大，使用方便，简单易学，可用梯形图（LAD）、语句表（STL）和功能块图三种编程语言编制程序，不同的编程语言编制的程序可以相互转换。

STEP 7-Micro/WIN 32提供
两套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和国际标准指令集（IEC1131-3方式）。

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组态王是北京亚控科技发展有限公司开发的一个集成人机界面（HMI）系统和监控管理系统的工业上位监控软件，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。

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4 四层教学仿真电梯系统
四层教学仿真电梯系统在各类院校的PLC实践教学中得到了广泛的利用，其基本控制要求如下：当呼叫电梯的楼层大于电梯所停的楼层时，电梯上升到呼叫层，电梯停止运行；当呼叫电梯的楼层小于电梯所停的楼层时，电梯下降到呼叫层，电梯停止运行；当同时有多层呼梯信号时，电梯先按照同方向依次暂停。

系统I/O分配如表1所示。

表1 系统输入输出地址分配表
可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。

自20世纪60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。

本文以四层教学。