学习PLC编程与PLC的总线

查百度得知

2024年TOP10国产PLC厂商市场份额合计约85%,其中台达、汇川、信捷位列国产前三。国产PLC凭借性价比和服务优势,在小型PLC领域替代率显著提升,中大型PLC在电力、船舶等行业逐步突破,但高端市场仍由西门子等外资主导。‌‌

PLC这类产品,最核心的不是硬件也不是软件,而是生态.

InoProShop是汇川技术基于CODESYS标准开发的自动化编程软件,主要用于工业自动化控制系统的开发。看了下面一篇学习文章,里面的帮助是codesys的.

[汇川PLC] 汇川Inoproshop使用快速入门 - 知乎d

CODESYS软件严格遵循IEC 61131-3 国际编程标准,为用户提供包括梯形图、功能块图、结构化文本在内的六种编程语言选择。同时,它也与IEC 61508安全标准相契合,确保在工业自动化领域的安全可靠

工业控制的软件一般不是太难,只是和业务紧密相关,需要知道业务。准备花点时间学习一下这个方面的知识也作为笔记。

现场总线:

  1. PROFIBUS

    • 主要特点 :德国主导,应用广泛。分为用于工厂自动化的PROFIBUS-DP (速度快)和用于过程自动化的PROFIBUS-PA(本质安全)。

    • 标志:紫色的专用电缆。

  2. Modbus (严格来说是应用层协议,但常被视为现场总线)

    • 主要特点 :开放、免费、简单易用,是工业设备间的"通用语言"。其Modbus RTU变种基于RS-485,是现场总线级别的典型应用。
  3. CANopen

    • 主要特点:基于汽车CAN总线技术发展而来,具有高可靠性、实时性好和抗干扰能力强的特点。
  4. DeviceNet

    • 主要特点:由罗克韦尔自动化推广,也基于CAN技术,主要用于连接底层的传感器和执行器。
  5. CC-Link

    • 主要特点:由三菱电机主导,在亚洲市场占有率很高。速度快,实时性好,布线简单。

更全面的现场总线列表,包含了其他一些常见的类型:

  • 欧洲主流

    • PROFIBUS (如上述)

    • INTERBUS

  • 北美主流

    • DeviceNet (如上述)

    • ControlNet

  • 亚洲主流

    • CC-Link (如上述)
  • 过程自动化领域专用

    • Foundation Fieldbus (FF)

    • HART (可视为一种混合协议,在4-20mA模拟信号上叠加数字信号)

简单来说,PROFIBUS、Modbus RTU、CANopen、DeviceNetCC-Link 是您在工业自动化领域最常遇到的几种经典现场总线。

主流工业以太网协议

1. PROFINET
  • 主导厂商/组织: 西门子、PROFIBUS & PROFINET International (PI)

  • 核心特点

    • 是PROFIBUS的以太网版本,已成为全球领先的工业以太网标准之一。

    • 提供不同等级的实时性:标准TCP/IP、实时(RT)、等时实时(IRT)。

    • 支持丰富的诊断功能,便于维护。

  • 标志 : 通常使用绿色的工业以太网电缆和接头。

  • 常见应用: 几乎所有自动化领域,特别是汽车制造、包装、物流等对速度和实时性要求高的场合。是西门子系统的核心通讯方案。

2. EtherNet/IP
  • 主导厂商/组织: 罗克韦尔自动化、ODVA

  • 核心特点

    • "IP"意为"工业协议"(Industrial Protocol),不是"互联网协议"。

    • 在标准以太网的TCP/UDP之上,使用通用的CIP协议,与DeviceNet和ControlNet共享应用层。

    • 兼容标准商用以太网设备,易于与IT系统集成。

  • 常见应用: 在北美市场占据领导地位,广泛应用于使用罗克韦尔(AB)PLC的系统,也受到众多其他厂商支持。

3. Modbus TCP
  • 主导厂商/组织: 施耐德电气(原Modicon),但已成为开放标准。

  • 核心特点

    • 极其简单: 将传统的Modbus协议直接封装在TCP/IP数据包中。

    • 普及度极高: 由于其简单性和开放性,几乎所有支持以太网的PLC、HMI、驱动器都支持该协议。

    • 是实现不同品牌设备间通讯最常用的"通用语言"之一。

  • 常见应用: PLC与上位机(SCADA/MES)、非实时性要求的设备间数据交换。

4. EtherCAT
  • 主导厂商/组织: 德国倍福(Beckhoff),ETG组织

  • 核心特点

    • 极高的实时性能和同步能力: 采用"网铃"或"飞读"技术,数据帧在通过每个节点时被即时处理,极大降低了延迟。

    • 效率高,带宽利用率极佳。

  • 常见应用 : 对实时性要求极苛刻的场合,如高速运动控制、机器人、高精度测量系统。

  • 主导厂商/组织: 三菱电机

  • 核心特点

    • 是CC-Link的工业以太网版本。

    • 提供千兆带宽,是最早实现千兆的工业网络之一。

    • 分为Control网络 (用于控制器间通讯)和Field网络(用于现场设备层)。

  • 常见应用: 主要应用于三菱电机的自动化系统,特别是在亚洲市场,适用于大型、高速、高精度的控制。

在选择时:

  • 西门子 设备,首选 PROFINET

  • 罗克韦尔(AB) 设备,首选 EtherNet/IP

  • 三菱 设备,首选 CC-Link IE

  • 需要极致的速度和同步 (如多轴伺服控制),考虑 EtherCAT

  • 需要简单、低成本地实现不同品牌设备互联Modbus TCP 是最普遍的选择。

主流工业无线网络

下面这个表格汇总了主流技术的特点和典型应用场景。

技术类型 主要技术 核心特点 典型应用场景
短距离无线 Wi-Fi 带宽高,部署灵活;但工业环境下需注意稳定性和抗干扰性。 PLC远程监控、程序上下载、移动设备(如AGV小车)通讯。
短距离无线 蓝牙/低功耗蓝牙(BLE) 低功耗,近距离通讯。BLE在功耗和安全性上表现较好。 设备近距离调试、数据采集、可穿戴设备。
短距离无线 ZigBee/Thread 低功耗,支持Mesh组网。 智慧照明、家居自动化、楼宇控制。
工业专用无线 WirelessHART/ISA100.11a/WIA-PA 专为工业现场设计,高可靠性、抗干扰能力强、功耗低。常采用跳频、时分多址(TSCH)等技术。 过程自动化(如石化、冶金)的设备状态监控和数据采集。
低功耗广域网(LPWAN) LoRa 传输距离远功耗极低,但速率较低。 大范围、低速率、电池供电的传感器数据采集(如环境监测、远程抄表)。
低功耗广域网(LPWAN) NB-IoT 基于蜂窝网络,覆盖广、连接量大;工作在授权频谱,通常总拥有成本高于LoRa。 智能表计(水、气、电)、智能停车、智慧农业。
蜂窝网络 4G/5G 高带宽低时延(尤其是5G),支持高移动性。5G-uRLLC场景针对工厂自动化等关键应用。
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