1、 东北大学秦皇岛分校全有文档信息层信息层离散设备层离散设备层自动化和控制层自动化和控制层24vdc509-BOD过程设备层过程设备层FTPPLCPLC ControlNet网络概述网络概述 ControlNet网络模型 ControlNet网络物理层 ControlNet数据链路层 1995年10月，由罗克韦尔自动化开发；1996年10月，罗克韦尔自动化发布ControlNet规范；1997年7月，成立ControlNet国际（CI），成为开放型网络；2000年1月，成为IEC61158现场总线国际标准。高速高速(5 Mbps)确定性实时控制确定性实时控制 I/O 网络网络单一网络实现实时控制
2、、数据采集、设备组态单一网络实现实时控制、数据采集、设备组态灵活的安装方式灵活的安装方式先进的网络能力先进的网络能力确定性 确切的知道数据何时会发送可重复 传输时间间隔恒定，不受网络上节点的增/删的影响生产者/消费者网络模式（Producer/consumer Model）：支持多主（Multi-master），多点传送（Multicast）输入以及点到点（Peer-to-peer）通讯 ControlNet网络概述 ControlNet网络模型网络模型 ControlNet网络物理层Ethernet物理层物理层CSMA/CDIPTCP封装封装UDPControlNet物理层物理层Device
3、Net物理层物理层ControlNetCTDMACANCSMA/NBA应用层应用层设备描述设备描述数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层传输层传输层新的通讯技术：新的通讯技术：ATM,USB,FireWire,.CIP 报文路由，连接管理（报文路由，连接管理（Connection Management）CIP 数据管理服务数据管理服务显式报文（显式报文（Explicit Messages）、）、I/O 报文报文CIP 应用层应用层 应用对象库应用对象库半导体半导体阀阀传动装置传动装置机器人机器人其他其他 CIP ControlNet网络概述 ControlNet网络模型 ControlN
4、et网络物理层网络物理层ALLEN-BRADLEY789456123.0-F1F6F2F7F3F8F4F9F5F10P Pa an ne el lV Vi ie ew w 5 55 50 0v 传输介质子层传输介质子层 物理媒体连接子层（PMA）物理层信号子层（PLS）同轴电缆同轴电缆 光纤 屏蔽双绞线（仅用于构建临时连接）节点节点 节点节点节点节点节点节点75 75 没有最小分接器间隔支线电缆1 米干线电缆要求终结器干线电缆节点节点 介质是RG-6同轴电缆 使用电视工业标准电缆(75)廉价 抗噪声干扰(2层金属膜加2 层金属编织物屏蔽)使用BNC或TNC标准的连接器（不同的IP防护等级）四种
5、分接器：1、直线式T型2、直线式Y型3、直角式T型4、直角式Y型 单段能够用于两节点之间：两个节点长达1000米 48个节点长达 250米 最多48个节点设备的数量设备的数量21632482505007501000同轴电缆同轴电缆干线长度干线长度米米单段图表单段图表如果系统处于如果系统处于该区域不需要中继器该区域不需要中继器如果系统处于如果系统处于该区域需要中继器该区域需要中继器网段最长距离网段最长距离1000m16.3m(节点数节点数-2)总线型拓扑结构(串行使用中继器)*非必须使用中继器 树型拓扑结构（并行使用中继器）星型拓扑结构（将中继器用作集线器）ControlNet网络支持传输介质冗
6、余。启动每个设备的A、B双通道，并防止反接。ABNAPABControlNetLEDs网络存取端口网络存取端口(RJ45)同轴电缆介质连接(可选冗余介质 BNCs)模块前面板(典型)同轴电缆 光纤光纤 屏蔽双绞线（仅用于临时连接）用于短距离传输，最大传输距离300m；用于中等距离传输，最大传输距离7km；用于长距离传输，最大传输距离20km。除同轴电缆的拓扑结构外，还可构成环形结构，形成自愈式环网。光缆 节点 分接器 中继适配器 光纤中继模块 中继器供电电源 同轴电缆 光纤 屏蔽双绞线（仅用于临时连接）屏蔽双绞线（仅用于临时连接）ControlNet仅在两个网络访问端口（Network Acc
7、ess PortNAP）间点对点连接时采用8芯屏蔽双绞线STP，即NAP电缆。Cable from 1784-PCCTap from 1784-KTC(X)15 and 1784-PCICABNAPABControlNetLEDs网络存取端口网络存取端口(RJ45)同轴电缆介质连接(可选冗余介质 BNCs)模块前面板(典型)传输介质子层 物理媒体连接子层（PMA）物理层信号子层（物理层信号子层（PLS）ControlNet网络概述 ControlNet网络模型 ControlNet网络物理层 ControlNet数据链路层数据链路层 介质访问控制原理介质访问控制原理 MAC帧格式 MAC子层的
8、任务是解决网络上所有的节点共享一个信道所带来的信道争用问题。ControlNet采用的MAC协议是一种令牌总线协议。ALLEN-BRADLEY789456123.0-F1F6F2F7F3F8F4F9F5F10P Pa an ne el lV Vi ie ew w 5 55 50 0vCyclic Rate100msCyclic Rate200msCyclic Rate50msCyclic Rate25ms 采用同时间域多路访问（同时间域多路访问（Concurrent Time Domain Multiple Access CTDMA）协议。NetworkInterval#1Time Netwo
9、rk Update TimeNetworkInterval#2NetworkInterval#3NetworkInterval#4NetworkInterval#5非预定时段非预定时段*预定时段预定时段Network Update Interval(NUI)Scheduled ServiceConcurrent Time Domain Multiple AccessUnscheduled Service Network Maintenance Service the“Guardband”TimeNetworkUpdate Time(NUT)CTDMA协议传输I/O报文，即对时间有苛刻要求的报文
10、。CTDMA协议保证每个有I/O报文发送需求的节点在该时段中有一次发送机会。1 2 3 4 n 1 2 3 4 n SMAXMaximum scheduled network address最大预定性节点由用户最大预定性节点由用户自定义自定义 1 3 4 n 该边界的移动取决于预定性带宽的利用率Example:node#3 等待一个 slot time 因为#2设备关闭Time CTDMA传输所谓的显式报文，即对时间没有苛求的报文，如程序的上载/下载报文、故障诊断报文、设备配置报文等。UMAX表示有显式报文发送需求的节点中的最大节点地址。7 8 9UMAX最大的非预定性最大的非预定性网络节点地
11、址网络节点地址Default=998 9 10 11 每个节点可能传送多次或一次都不传送l前一时段的网络地址加1获取机会传送数据Time 1 2 9 10 11 12 Network Update TimeNetworkInterval#1TimeNetworkInterval#2NetworkInterval#3NetworkInterval#4NetworkInterval#51 2 3 43 4 5 1 21 2 3 45 1 1 2 3 44 5 1 Scheduled Unscheduled Network Interval 1 Scheduled Unscheduled Netwo
12、rk Interval 2 Scheduled Unscheduled Network Interval 3 协调帧用于同步网络上所有节点的内部时钟，以及公布一些重要的网络参数，如NUT、SMAX、UMAX等。由网络地址最小的节点，发送“协调帧”进行维护，其他所有节点不发送数据。赋予发送有时间苛求I/O和控制器之间互锁信息的节点比较低的地址；网络不能有比SMAX小的空地址，保留12个比UMAX小的空地址。ControlNet网络上至少有一个节点充当Keeper。保存和应用网络参数（包括NUT、SMAX、UMAX等）和预定连接信息的能力。可把ControlNet分为单看守网络和多看守网络。介质访
13、问控制原理 MAC帧格式帧格式前导码前导码开始分隔符开始分隔符SourceMAC ID0-510 BytesMaxCRC 结束分隔符结束分隔符LpacketLpacketLpacket.MAC Packet大小大小控制控制数据数据标签标签大小域表示整个Lpacket的字节对数目（3255），大小1B。PLC-5Adapter#1Adapter#2Adapter#3LpacketLpacketLpacketMAC PacketLpacketLpacketLpacketPLC-5 传送传送 1个个 MAC 数据帧包含数据帧包含 3个个 LpacketsAdapter#1 通过通过CID#1 并抛弃
14、并抛弃 CID#2 和和#3Adapter#2 通过通过 CID#2 并抛弃并抛弃 CID#1 和和#3Adapter#3 通过通过 CID#3 并抛弃并抛弃 CID#1 和和#2CID#1CID#2CID#3CID#1CID#2CID#3ControlNet 网络规划与安装 设备和网络配置 需要上网的设备清单，以及每台设备对网络通信功能的需求；需要进行通信的清单，即哪些设备之间需要进行何种通信；每项通信的性能指标要求；网络工作的环境条件情况。本地配置 远程配置 计算机安装ControlNet网卡和驱动 具有ControlNet设备配置软件 操作员应具有EDS文件 将设备EDS文件读入配置软件
15、的数据库中；对EDS文件的内容进行解释；将用户选定的参数值写入设备。PLCI/O网络组态网络组态在线在线/离线组态离线组态 RSLinx作为接口作为接口ControlNet Card1784-KTCX,1784-PCCRSLinxRSLogix5RSNetWorxRSLogix5000 用户在RSLogix5000软件中创建或更改连接后，需要使用RSNetWorx软件对ControlNet网络进行规划。主要包括以下任务：1、计算每个连接API时间。2、进行预定义连接规划。A 网络刷新时间组态为 5 ms。B Connection A 每个网络刷新时间内更新一次,它的实际数据包间隔时间为 5 m
16、s.C Connection B每两次网络刷新时间内更新一次,它的实际数据包间隔时间为 10 ms.C Connection C每四次网络刷新时间内更新一次,它的实际数据包间隔时间为 20 ms.Network Update Interval 1Network Update Interval 6Network Update Interval 5Network Update Interval 4Network Update Interval 3Network Update Interval 2Time_5ms_10ms_15ms_20ms_25ms_30msConnection AConnect
17、ion BConnection AConnection CConnection AConnection BConnection AConnection AConnection BConnection AConnection CNetwork Update Time=5msActual Packet Interval for Connection A=5msActual Packet Interval for Connection B=10msActual Packet Interval for Connection C=20msCyclic Rate100msCyclic Rate200msCyclic Rate50msCyclic Rate25ms
