一种plc调控工业级交换机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种PLC调控工业级交换机的方法，工业级交换机和多个PLC设备构成光纤环网，工业级交换机连接PLC控制器，该方法包括：步骤S1：PLC控制器上配置用于调控工业级交换机的交换机模块，交换机模块设有相应调控的操作信息，并配置与工业级交换机通信的EtherNet/IP通信模块；步骤S2：PLC控制器通过EtherNet/IP通信模块与工业级交换机建立链接后，通过操作信息对工业级交换机进行监控，包括采集运行参数和端口流量，对工业级交换机进行复位，以及对工业级交换机端口的流量进行调节。与现有技术相比，本发明实现网络流量的调节，提供工业环网的可靠性，具有操作方便简便，实用性强，成本低等优点。
【专利说明】
一种PLC调控工业级交换机的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种PLC调控工业级交换机的方法。
【背景技术】
[0002] 工业自动化系统向分布化、智能化实时控制方向的发展以及与信息管理系统日益 密切的关联，要求企业从现场控制层到信息管理层实现全面的无缝信息集成，并提供一个 基于CIP通用工业协议的开放的基础构架，CIP的推行使以太网得以成为工业控制的主流 网络，工业级交换机也应运而生，起到架构工业控制网的主力作用，例如：工业级交换机和 用于控制设备的PLC控制器可构成环网，工业级交换机作为环网的节点，同时多个工业级 交换机分别连接在总线上。
[0003] 工业控制系统的特点，一是动态变化，二是可靠性和可控性要求高，这两点基本要 求，都与对设备的掌控有关，但是，不同环网节点的工业级交换机由于端口流量无法监控， 环网之间会发生冲突，造成网络传输效率降低，甚至网络死机，目前尚未有通过CIP对工业 级交换机进行有效的连续、实时监控的报道，因此，本发明提出一种PLC调控工业级交换机 的方法，借助CIP对工业级交换机进行运行状况的连续实时监测，并控制调节工业级交换 机的运行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种PLC调控工业 级交换机的方法，实现网络流量的调节，提供工业环网的可靠性，具有操作方便简便，实用 性强，成本低等优点。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种PLC调控工业级交换机的方法，工业级交换机和多个PLC设备构成光纤环网， 工业级交换机连接PLC控制器，PLC控制器调控工业级交换机的方法包括以下步骤：
[0007] 步骤SI :PLC控制器上配置用于调控工业级交换机的交换机模块，交换机模块设 设有相应调控的操作信息，并配置与工业级交换机通信的EtherNet/IP通信模块，包括本 地通信协议、IP地址和PRI ;
[0008] 步骤S2 :PLC控制器通过EtherNet/IP通信模块与工业级交换机建立链接后，通过 操作信息对工业级交换机进行监控，包括采集运行参数和端口流量，对工业级交换机进行 复位，以及对工业级交换机端口的流量进行调节。
[0009] 所述操作信息包括：读取交换机参数命令、交换机复位命令和交换机端口流量调 节命令，交换机参数包括交换机的运行参数和端口流量。
[0010] 所述步骤S2的具体步骤为：
[0011] 201 :调用交换机模块中的操作信息；
[0012] 202 :读取工业级交换机的运行参数；
[0013] 203:判断工业级交换机的运行参数是否处于设定的正常阈值内，若是，执行步骤 204,若否，控制交换机复位，跳转步骤202 ;
[0014] 204 :读取工业级交换机的端口流量；
[0015] 205:判断端口流量是否大于Q，若是，执行步骤206,若否，增加交换机端口流量， 跳转步骤204 ;
[0016] 206 :读取工业级交换机的运行参数；并将其写入交换机模块的数据文件中。
[0017] 所述Q取值为工业级交换机端口流量限值的60%。
[0018] 所述工业级交换机为N-Tron 700和7000系列交换机。
[0019] 所述PLC设备和工业级交换机均通过CIP协议联通网络。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0021] 1)各环网节点PLC控制器可以对节点交换机进行监控管理，根据网络实际情况调 节调节端口流量，避免环网之间发生冲突，造成网络传输效率降低，甚至网络死机，实现网 络流量的调节，提供工业环网的可靠性。
[0022] 2)利用N-Tron 700和7000系列交换机的CIP协议，实现于PLC控制器的连接，进 而通过PLC控制器对N-Tron 700和7000系列交换机的网络端口状态、信息流量、交换机配 置参数的实时监测，以及交换机重启、复位等控制操作，从而实现工业级交换机的调控，操 作方便简便，实用性强，成本低。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明中光纤环网结构示意图；
[0024] 图2为本发明中PLC控制器具体调控工业级交换机的流程图；
[0025] 图3位本发明的交换机模块中梯形语言引用Α0Ι对象的示意图。
[0026] 图中：1、工业级交换机，2、PLC设备，3、PLC控制器。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0028] 如图1所示，工业级交换机1和多个PLC设备2构成光纤环网，工业级交换机1连 接PLC控制器3,工业级交换机1为N-Tron 700和7000系列交换机。PLC设备2和工业级 交换机1均通过CIP协议联通网络。
[0029] N-Tron交换机是高性能、加强型工业以太网交换机，使用存储、转发技术，专为宽 温（_40°C~55°C )、高冲击、高震动以及强电磁场干扰的苛刻工业环境设计。产品通过 UL认定，具有Class I，Div. 2防爆等级，并且提供宽压（10~30VDC)冗余电源输入，采用 DIN导轨、面板或机架等多种安装方式，同时支持IEEE802. 310/10DBaseTX RJ-45端口和 lODBaseFX光纤端口。通过N-Tron内涵的CIP Messaging功能以及ControlLogix控制器 编程软件RSLogix中的CIP标签可实现本发明中工业级交换机1的网络监控目标。
[0030] PLC控制器3调控工业级交换机1的方法包括以下步骤：
[0031] 步骤S1 :工业级交换机1和PLC控制器3的以太网接口之间通过RJ45以太网线 连接，通过HMI (Human Machine Interface)操作计算机在PLC控制器3上配置用于调控工 业级交换机1的交换机模块，交换机模块设设有相应调控的操作信息，并配置与工业级交 换机1通信的EtherNet/IP通信模块，包括本地通信协议、IP地址和PRI ;操作信息包括： 读取交换机参数命令、交换机复位命令和交换机端口流量调节命令，交换机参数包括交换 机的运行参数和端口流量。
[0032] 步骤S1中，对N-Tron交换机的设置在PLC编程软件RSLogix 5000中进行，安 装RSLogix 5000，RSLogix 5000版本要求Version 17. 0或更高版本，N-Tron交换机的 firmware应是Version 3. 0或更高版本，如图3所示，具体步骤包括：
[0033] 1)安装CIP组件，构建N-Tron对象。
[0034] 首先，使用Rockwell的EDS硬件安装工具，安装包含N-Tron交换机认证注册的 EDS文件（N-Tron电子数据工作表）。
[0035] 其次，在安装N-Tron EDS文件注册创的基础上，创建包含N-Tron交换机信息的 CIP对象，其中包括：身份对象、TCP/IP接口对象、Ethernet连接对象、N-Tron交换机对象。
[0036] 最后，定义CIP服务的N-Tron选项，实现对N-Tron交换机的数据访问。1/0连接 用于两个设备间的数据发送和连接，其数据交互格式如下：
[0037]
[0038] *-not currently used
[0039] 2)在 RSLogix 5000 编程环境中导入 N-Tron 的 Add-On Instruction (Α0Ι)，然后 在RSLogix的配置选项中自动增加 N-Tron对象的控件选项，将N-Tron加入RSLogix 5000 编程软件的1/0配置树结构中，将Α0Ι加入PLC应用程序，建立和配置Α0Ι中的Tag。
[0040] 因此，在PLC应用程序中具备N-Tron Α0Ι对象，在PLC程序中可以引用Α0Ι对象， 编程人员可以在PLC梯形语言中嵌入该对象。相对应的梯形语句包括：
[0041 ] Switch_Inputs 交换机输入
[0042] Switch_0utput 交换机输出
[0043] Switch_Parameters 交换机参数
[0044] Input_Assembly 输入组件
[0045] Get_Message 信息获得
[0046] Get_Message_Extended 信息获得扩展
[0047] Storage 存储
[0048] Set_Message 信息设定
[0049] SetData 数据给定
[0050] 通过上述梯形语句的操作信息，可以实现对N-Tron 700和7000系列工业交换机 进行数据交互和控制操作。
[0051] 3)选择需要连接的交换机型号，比如：N-Tron 708FX2,选取交换机对象后，就可 以进入EtherNet/IP通信模块的配置操作，包括：选取本地通信协议（即在RSLogix 5000 的I/O Configuration中选择Ethernet Module)，进行网络参数设置（即设定IP地址及其 他链接参数），以及配置网络RPL (requested Packet Interval，需要打包间隔）。
[0052] 确认后，在PLC的I/O配置树结构上显示以节点N228命名的ETHERNET模块对象， 然后，在编程过程中可以通过调用N228对象，读取和控制其代表的N-Tron交换机。
[0053] 利用N-Tron交换机内嵌的CIP功能，在A-B PLCN-Tron交换机设备可以通过CIP Messaging对PLC和HMI的信息和配置直接访问。交换机状态，趋势和配置都可以轻易地从 计算机和 PanelView Plus 上查看。在 RSLogix 5000 环境下 FactoryTalk View ME/SE 软 件的CIP标签和诊断面板提供快速安装和配置。
[0054] 步骤S2 :PLC控制器3通过EtherNet/IP通信模块与工业级交换机1建立链接后， 通过操作信息对工业级交换机1进行监控，包括采集运行参数和端口流量，对工业级交换 机1进行复位、校验等控制，以及对工业级交换机1端口的流量进行调节，从而实现程序级 掌控。如图2所示，具体步骤为：
[0055] 201 :调用交换机模块中的操作信息；
[0056] 202 :读取工业级交换机1的运行参数；
[0057] 203 :判断工业级交换机1的运行参数是否处于设定的正常阈值内，若是，执行步 骤204,若否，控制交换机复位，跳转步骤202 ;
[0058] 204 :读取工业级交换机1的端口流量；
[0059] 205 :判断端口流量是否大于Q，若是，执行步骤206,若否，增加交换机端口流量， 跳转步骤204 ;Q取值为工业级交换机1端口流量限值的60% ;
[0060] 206 :读取工业级交换机1的运行参数；并将其写入交换机模块的数据文件中。
[0061] 本发明利用N-Tron 700和7000系列交换机的CIP通用工业协议的开放特性，创 建一个N-Tron插件对象，进而在PLC编程环境中引用该插件，通过上述设置操作，在PLC梯 形编程语言中增加了 N-Tron对象的编程语句，编程人员调用该语句，就可以对N-Tron 700 和7000系列交换机实现的程序级掌控，进而实现PLC调控工业级交换机1，对交换机的端口 进行实时监控。
【主权项】
1. 一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，工业级交换机和多个PLC设备构成 光纤环网，工业级交换机连接PLC控制器，PLC控制器调控工业级交换机的方法包括以下步 骤： 步骤SI :PLC控制器上配置用于调控工业级交换机的交换机模块，交换机模块设设有 相应调控的操作信息，并配置与工业级交换机通信的EtherNet/IP通信模块，包括本地通 信协议、IP地址和PRI ; 步骤S2 :PLC控制器通过EtherNet/IP通信模块与工业级交换机建立链接后，通过操作 信息对工业级交换机进行监控，包括采集运行参数和端口流量，对工业级交换机进行复位， 以及对工业级交换机端口的流量进行调节。2. 根据权利要求1所述的一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，所述操作信 息包括：读取交换机参数命令、交换机复位命令和交换机端口流量调节命令，交换机参数包 括交换机的运行参数和端口流量。3. 根据权利要求1所述的一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，所述步骤 S2的具体步骤为： 201 :调用交换机模块中的操作信息； 202 :读取工业级交换机的运行参数； 203 :判断工业级交换机的运行参数是否处于设定的正常阈值内，若是，执行步骤204， 若否，控制交换机复位，跳转步骤202 ; 204 :读取工业级交换机的端口流量； 205 :判断端口流量是否大于Q，若是，执行步骤206,若否，增加交换机端口流量，跳转 步骤204 ; 206 :读取工业级交换机的运行参数；并将其写入交换机模块的数据文件中。4. 根据权利要求3所述的一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，所述Q取值 为工业级交换机端口流量限值的60%。5. 根据权利要求1所述的一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，所述工业级 交换机为N-Tron 700和7000系列交换机。6. 根据权利要求1所述的一种PLC调控工业级交换机的方法，其特征在于，所述PLC设 备和工业级交换机均通过CIP协议联通网络。
【文档编号】H04L12/26GK105991454SQ201510043946
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月28日
【发明人】彭晓晖
【申请人】上海远动科技有限公司