新智能制造技术应用系列 第一讲 基于透传技术的PLC数据交互

专家：李方园 领域：PLC&PAC 行业：未设置 日期：21-04-22 17:28 点击数：188

摘要：在“互联网+制造”技术路线中，要求基于PLC的现场监控和作业设备不仅需要具备高度自动化的性能，而且需要具有丰富的网络通信功能，才能使得各类不同型号和品牌的PLC信息可以集成到一个云控制平台上。本文主要介绍基于透传技术的PLC数据交互。

关键词：透传技术；PLC；数据交互

1　前言

过去几年，我国工业界大力推进“互联网+制造”。一方面，一批数字化制造基础较好的企业成功实现了数字化网络化升级；另一方面，大量原来还没有完成数字化改造的企业，采用并行推进数字化制造和“互联网+制造”的技术路线，完成了数字化制造的“补课”，同时跨越到“互联网+制造”阶段。作为已成为现代工业控制标准设备的PLC，在石油、化工、矿山等工业领域，受地域分散、工作环境特殊、气象条件复杂等生产、环境条件的限制，要求基于PLC的现场监控和作业设备不仅需要具备高度自动化的性能，而且需要具有丰富的网络通信功能，才能使得信息可以集成到一个云控制平台上，实现智能控制系统。本文主要介绍基于透传技术的PLC数据交互。

2　PLC透传技术工作原理

目前，几乎所有的PLC厂家，都推出了基于现场总线技术的开放、半开放网络，并提供相应的通讯接口或专用通讯模块，以实现PLC-DCS多级分布式控制系统，满足工矿企业自动化系统发展的需求。然而，传统的通信电缆布线方式受到站点环境条件的限制，有线控制系统不能解决所有的信息交换和数据通讯的任务，所以就需要根据控制系统的需求和特点，设法在PLC及其相关设备之间建立无线通讯联系。

如图1所示，假设PLC现场端有数据s要通过一个网络，这个网络的入口为A，出口为B，数据s到达A处，由A负责对s进行封装，如s是IP数据，A就用二层格式进行封装，在整个网络中，都是利用二层进行传输。到了出口B，再把封装解开，还原成s本来的IP结构，并进入到其他控制端。对于s来说，通过这个网络，没有改变它的任何结构和数据。因此对于s，这个通过的网络是“透明”的，这就是透传。透传是双向的，即既可以将PLC现场端的数据传到其他控制端，也可以将其他控制端的数据传到PLC现场端。

图1 PLC透传技术工作示意

在PLC透传技术中，不管所传数据是什么样的位组合，都应当能够在网络上进行封装、传输和解封。但是当所传数据中的位组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是该控制信息，这样就能保证PLC数据网络层的传输是透明的。

PLC透传技术在HDLC协议中、PPP协议的同步传输链路中都使用零位填充法，而在PPP协议异步传输中、BSC协议中使用的是字符填充法。

所谓零位填充法就是一帧中两个控制字段之间不会出现连续6个1：当发送端出现连续5个1，则立即填入一个0；当接收端出现连续5个1时，删除其后的一个0。

如0100 1111 1100 0101 0，

发送：0100 1111 10100 0101 0

接收：0100 1111 1100 0101 0

所谓字符填充法，是在这种帧同步方式中，为了不使数据信息位中与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符，可以在这种数据帧的帧头填充一个转义控制字符（DLE STX，Data Link Escape–Start of Text），在帧的结尾则以DLE ETX（Data Link Escape-End of Text）结束，以示区别，从而实现数据的透明性。若帧的数据中出现DLE字符，发送方则插入一个“DLE”字符，接收方会删除这个DLE字符。如现在要发送一个如图2（a）所示的字符帧，在帧中间有一个“DLE”字符数据，所以发送时会在其前面插入一个“DLE”字符，如图2（b）所示；在接收方接收到数据后会自己删除这个插入的“DLE”字符，结果仍得到原来的数据，但帧头和帧尾仍在，如图2（c）所示。

（a）

（b）

（c）

图2 字符填充法

3　三菱FX5U的透传技术应用

三菱FX5U支持PLC透传技术与远端的控制器进行组网，如海为云组态软件，其示意图如图3所示。

图3 FX5U透传组网

打开GX Works3 PLC编程软件新建工程，选择以太网端口，进行对象设备连接配置设置，如图4所示。将右边SLMP连接设备拖拽到左边的列表即成功添加新的端口。需要注意的是端口号设置，其透传时端口号改为配置的端口号（111），未配置默认端口号为5562。完成将配置下载到PLC中。

图4 三菱FX5U以太网设置

在海为云组态软件中，需要在以太网驱动中添加三菱FX5U设备，如图5所示。同时，点击添加变量，建立一个Y0、M0（如果有需要建立连续变量，可以添加批量建立），并绑定对应图元，如图6所示。

图5 添加FX5U设备

图6 添加变量

需要注意的是，在图7的三菱FX5U的通讯传输设置中，其IP地址是图3海为云组态的电脑IP地址，这就是虚拟网卡接口。

图7 三菱FX5U的通讯传输设置

之后，在组态软件工具里打开数据透传工具，并在设备管理器中选择对应的物联设备进行工程下载，登录云账户，即可看到穿透信息（如图8所示），透传路径（如图9所示）。

图8 穿透信息

图9 透传路径

4　结束语

在PLC透传技术中， 网络通道可以选择2G/3G/4G/5G，也可以通过Wi-Fi进行无线传输；而A、B接口则可以采用虚拟串口、网卡，从而将PLC与其他控制器（如组态软件）联系起来，透传技术相当于在PLC和其他控制器（如组态软件）之间建立了通讯延长线，从而实现数据的交互。

作者简介：

李亚峰（1980-），山西朔州人，副教授，博士，现就职于浙江工商职业技术学院，研究方向为通信与人工智能。

李方园（1973-），男，浙江舟山人，副教授，高级工程师，硕士，现就职于浙江工商职业技术学院，长期从事智能制造新技术应用与研究工作。

参考文献：

[1] 李方园. 智能工厂设备配置研究[M]. 北京：电子工业出版社，2018.

摘自《自动化博览》2021年3月刊