TOSLINE-S20网络在PLC控制系统中的应用
日期：2006-4-20 23:17:13 来源：本文摘自《PLC&FA》
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莱钢中型型钢生产线PLC控制系统主要由加热炉(RHF)、粗轧(BD)、精轧(FM)、精轧辅助1(FM AUX1)、精轧辅助2(FM AUX2)、公用(UT)、热锯/冷床/矫直(HS/CB/SS)、编组/冷锯/检查(CT/CS/IB)、码垛(PB)、打捆/成品/剔除(BM/SB/RB)等10套东芝的T3H PLC控制系统组成，各PLC与操作站和过程机系统通过以太网进行数据通信，而整个PLC控制系统则由东芝的TOSLINE-S20网连接在一起，实现PLC与PLC之间的数据通信，另外，各PLC还通过TOSLINE-S20网与东芝的变频器相连，实现PLC与变频器之间的数据通信。整个PLC控制系统的TOSLINE-S20网络图如图1所示。图1中:OS1—触摸屏;OS2~OS8—操作站;RHF P/C—加热炉过程机;MILL P/C—轧机过程机;VF-A5、T-250、T-350、CYC850-变频器。
2.1 SN系列工作站
在TOSLINE-S20系统中，工作站采用东芝公司SN系列模块，即S20-站，S20-站有多种系列，可用于东芝不同型号的PLC和不同的传输介质。模板上有状态指示灯、站号设定开关、站复位开关、传输电缆连接接口、RS232C串行接口等。
2.2 传输介质
TOSLINE-S20网络系统可采用两种类型的传输介质，即同轴电缆和光缆。同轴电缆使用特征阻抗为75Ω的5C-2V(JIS C3501)型的细缆，网络覆盖范围可达1km;光缆采用石英玻璃制成的GI型(JIS C6820) 50/125μm的光导纤维电缆，网络覆盖范围可达10km。不同的传输介质对应不同的SN模板。莱钢中型型钢生产线采用光缆为传输介质。
2.3 网络互连设备
(1) BNC连接器 同轴电缆的端头均采用BNC-P-5型连接器。
(2) T型头 当连接分支同轴电缆和SN模板时，采用BNC-TA型的T形头。
(3) 星型耦合器 是一种光纤分配器，有多路光纤端口，当SN模板与传动通信时，先通过光缆连接SN模板与星型耦合器，再通过星型耦合器使用光缆连接到各个变频器上，以进行数据通信。
3.1 S-LS软件
S-LS软件是TOSLINE-S20网的专用软件,该软件可运行于IBM及其兼容机上，用于设定传输参数、监视TOSLINE-S20网上各站的运行状态，在该系统中，由S-LS设定的传输参数存储在PLC的EEPROM内。
3.2 T-DPS软件
T-PDS(V1.3)软件是东芝公司提供的编程软件，该编程软件基于Windows NT/95系统，适用于东芝T-系列PLC，可进行离、在线编程、监视执行状态、数据设定等，操作方面、直观，具有在线跟踪和程序诊断功能[1]。
T-PDS可连接S20-站的串行口(和T3H CPU模块上的编程口一样)，通过S20网对任一站进行远程编程和监控。
TOSLINE-S20网是一个令牌总线网络，S20网最大传输距离10km，通信速率可达2Mbps，最大可挂接64个站，传输编码采用曼彻斯特或差分曼彻斯特编码，调制方式采用基带传输方式，提供扫描传输(周期广播)和消息传输(请求传输)通信服务。
在TOSLINE-S20网上，工作站是以数据包的形式来发送信息，数据包包括扫描帧和数据帧。数据包的发送顺序如图2所示，首先，由主工作站发送同步帧，然后，每一个工作站按照其站号顺序依次发送数据包，当最后一个工作站发送完毕，主站又重新发送同步帧，开始下一轮的数据传输。其中，S表示同步帧，用于标记一个传输周期(扫描周期)的起始，并使接收端在数据接收过程中始终与发送端保持同步。
目标扫描时间是TOSLINE-S20网的一个重要时间参数，它用来限制一个扫描周期内数据传输的时间。如果传输周期(即工作站从上次获得数据传输令牌到该次获得令牌的时间)比目标扫描时间长，则该工作站只允许发送扫描帧而不能发送数据帧。这样就能保证所有的工作站可以获得相对均等的数据传输机会，并可以防止因接受端的缓存溢出而造成网络堵塞的现象。因此目标扫描时间必须大于所有工作站发送扫描帧所用的总时间。
1 TOSLINE-S20网络的系统构成
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莱钢中型型钢生产线PLC控制系统主要由加热炉(RHF)、粗轧(BD)、精轧(FM)、精轧辅助1(FM AUX1)、精轧辅助2(FM AUX2)、公用(UT)、热锯/冷床/矫直(HS/CB/SS)、编组/冷锯/检查(CT/CS/IB)、码垛(PB)、打捆/成品/剔除(BM/SB/RB)等10套东芝的T3H PLC控制系统组成，各PLC与操作站和过程机系统通过以太网进行数据通信，而整个PLC控制系统则由东芝的TOSLINE-S20网连接在一起，实现PLC与PLC之间的数据通信，另外，各PLC还通过TOSLINE-S20网与东芝的变频器相连，实现PLC与变频器之间的数据通信。整个PLC控制系统的TOSLINE-S20网络图如图1所示。图1中:OS1—触摸屏;OS2~OS8—操作站;RHF P/C—加热炉过程机;MILL P/C—轧机过程机;VF-A5、T-250、T-350、CYC850-变频器。
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2 TOSLINE-S20网络的硬件组成
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2.1 SN系列工作站
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在TOSLINE-S20系统中，工作站采用东芝公司SN系列模块，即S20-站，S20-站有多种系列，可用于东芝不同型号的PLC和不同的传输介质。模板上有状态指示灯、站号设定开关、站复位开关、传输电缆连接接口、RS232C串行接口等。
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2.2 传输介质
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TOSLINE-S20网络系统可采用两种类型的传输介质，即同轴电缆和光缆。同轴电缆使用特征阻抗为75Ω的5C-2V(JIS C3501)型的细缆，网络覆盖范围可达1km;光缆采用石英玻璃制成的GI型(JIS C6820) 50/125μm的光导纤维电缆，网络覆盖范围可达10km。不同的传输介质对应不同的SN模板。莱钢中型型钢生产线采用光缆为传输介质。
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2.3 网络互连设备
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(1) BNC连接器 同轴电缆的端头均采用BNC-P-5型连接器。
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(2) T型头 当连接分支同轴电缆和SN模板时，采用BNC-TA型的T形头。
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(3) 星型耦合器 是一种光纤分配器，有多路光纤端口，当SN模板与传动通信时，先通过光缆连接SN模板与星型耦合器，再通过星型耦合器使用光缆连接到各个变频器上，以进行数据通信。
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3 TOSLINE-S20网络的软件系统
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3.1 S-LS软件
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S-LS软件是TOSLINE-S20网的专用软件,该软件可运行于IBM及其兼容机上，用于设定传输参数、监视TOSLINE-S20网上各站的运行状态，在该系统中，由S-LS设定的传输参数存储在PLC的EEPROM内。
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3.2 T-DPS软件
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T-PDS(V1.3)软件是东芝公司提供的编程软件，该编程软件基于Windows NT/95系统，适用于东芝T-系列PLC，可进行离、在线编程、监视执行状态、数据设定等，操作方面、直观，具有在线跟踪和程序诊断功能[1]。
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T-PDS可连接S20-站的串行口(和T3H CPU模块上的编程口一样)，通过S20网对任一站进行远程编程和监控。
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4 TOSLINE-S20网络的基本原理
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TOSLINE-S20网是一个令牌总线网络，S20网最大传输距离10km，通信速率可达2Mbps，最大可挂接64个站，传输编码采用曼彻斯特或差分曼彻斯特编码，调制方式采用基带传输方式，提供扫描传输(周期广播)和消息传输(请求传输)通信服务。
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在TOSLINE-S20网上，工作站是以数据包的形式来发送信息，数据包包括扫描帧和数据帧。数据包的发送顺序如图2所示，首先，由主工作站发送同步帧，然后，每一个工作站按照其站号顺序依次发送数据包，当最后一个工作站发送完毕，主站又重新发送同步帧，开始下一轮的数据传输。其中，S表示同步帧，用于标记一个传输周期(扫描周期)的起始，并使接收端在数据接收过程中始终与发送端保持同步。
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目标扫描时间是TOSLINE-S20网的一个重要时间参数，它用来限制一个扫描周期内数据传输的时间。如果传输周期(即工作站从上次获得数据传输令牌到该次获得令牌的时间)比目标扫描时间长，则该工作站只允许发送扫描帧而不能发送数据帧。这样就能保证所有的工作站可以获得相对均等的数据传输机会，并可以防止因接受端的缓存溢出而造成网络堵塞的现象。因此目标扫描时间必须大于所有工作站发送扫描帧所用的总时间。
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