了解提供与外部世界网络连接的模块和系统，将传统 PLC 转变为真正的现代过程自动化控制器 （PAC）。

PLC 这个名字将持续很长时间。无论工业控制器中包含什么功能，无论是 I/O、网络，还是操作系统，它仍然被称为可编程逻辑控制器。信号仍将与实际 I/O 设备共享;我们只是添加了与其他设备和整个世界互动的新方式。随便我们怎么称呼它们——PLC、PAC、IPC——这些名称都是有效的，但 PLC 的标签注定很难被推翻。

现代 PLC 系统的最终构建块是将高级通信模块加入其中，添加到我们已经讨论过的组件中：电源单元、CPU 和 I/O 连接。

PLC 中的通信系统

与当今 PLC 内部的许多功能一样，我们可以将通信系统直接嵌入到 CPU 模块中，或者安装附加模块来扩展系统以获得更大的灵活性。

编程接口

在某些 PLC 中，我们必须立即区分编程和网络。有时，它们通过相同的接口端口实现，因此实际上没有区别。然而，专用编程端口通常通过以下两种方式之一到达。

USB 端口（通常是B 型、迷你型、微型或 C 型）是一种点对点连接，专门用于PLC 中，用于将程序下载和上传到主IDE 计算机。虽然非常简单可靠，但如果您需要编辑或监控 PLC，它确实需要将计算机物理放置在距离控制柜几英尺的范围内。

图 1.该 PLC CPU 具有用于编程的微型 USB 和许多其他网络接口。

或者，通常在稍旧的设备上，是 9 针 DB9 串行接口。我们不能立即假设这仅限于编程，因为该端口还带有用于 Modbus 等通信系统的通用 RS-232 接口。但是，由于这个也是点对点接口，因此在大型网络上看不到它。DB9 连接器的一种变体是 6 针 RJ11，类似于 CAT5/6 连接器的窄版本。

嵌入式网络接口

“嵌入式”是指将某些东西直接内置到设备的计算单元中，在本例中为 PLC 的 CPU。大多数 CPU 模块至少有一个网络接口;有些则有多个。有时，设计师甚至似乎在进行一场比赛，看看谁能将最多的网络端口塞进模块的前面。

这些嵌入式端口通常包括以下一个或多个：以太网、PROFINET、RS-485 和 RS-232。以太网和 PROFINET 显示为 RJ45 插头，在所有熟悉的以太网网络中通用。如前所述，RS-232 可能表现为 DB9 连接器、简单的螺丝端子，或者它可能直接被塑造成与 RS-485 共享的更简单的 4 线线束。

图 2.RS-232/422/485 的几种不同的串行网络端口选项。

在这些选项中，RS-232是唯一指定用于单个点对点连接的选项。这限制了它在网络中的功能，但在传统设备中很常见，因此它仍存在。

其他三种网络类型是多点网络类型，这意味着它们可以连接许多设备进行通信，每个设备都有一个唯一的地址。RS-485 是一个较旧的标准，现在通常用于连接 Modbus、PROFIBUS 和其他专有网络的链接，例如 Allen-Bradley 的 Data Highway （DH485）。

工业以太网和 PROFINET 是原始以太网标准的变体。大多数大公司倾向于选择两种协议中的一种并坚持下去。尽管如此，一些 PLC 允许使用任一协议将控制器作为扫描仪或主机运行，有时甚至同时运行，因为物理端口相同。如果您的自动化过程依赖于许多品牌和几代设备都与同一个控制器通信，那么您最好选择可以专用于每项任务的适当模块。

模块化网络接口卡

PLC 制造商有两种不同的策略。要么通信全部集中到 CPU 模块中，要么 CPU 保持非常基本，我们使用附加卡来支持网络掉线。第二种策略通常在处理具有 2-3 个以上网络点的大型系统时出现。

您可以购买与上述系统兼容的模块，包括以太网、PROFINET、RS-232和RS-485，但还有许多其他模块。以下是一些示例，还有更多：

图 3.对于此 PLC，CPU 仅限于编程，根据需要将网络任务留给附加模块。

光纤

这通常是具有物理光纤网络的以太网模块。您不太可能找到许多内置光纤的 CPU。

EtherCAT 技术

该协议由 Beckhoff Automation 创立，是以太网的高速变体，专门用于控制自动化技术（因此得名 CAT）。一些控制器确实将其作为嵌入式协议包含在内。

DeviceNet 设备网

这个网络基于 CAN 技术构建，由 Allen-Bradley 创立，但现在已转移到开源以进行更广泛的集成。它使用扁平或圆形多芯电缆。

图 4.该 DeviceNet 模块（实际上用于现场 I/O 系统）使用圆形电缆。

HART

高速可寻址远程传感器是一种数字协议，它依赖于 4-20 mA 模拟信号，允许将 HART 设备安装到现有的模拟系统中。但是，HART 确实需要一个专用模块;简单的模拟输出模块无法转换 HART 协议。

IO-Link （国际以太网）

一种越来越流行的协议允许通过普通的 M12 电缆进行数据和配置，简单的分立设备可以与智能 IO-Link 设备并存，这是一种强大的现场级灵活性。

许多其他协议可以在模块中找到，并嵌入到 CPU 中用于特殊应用。

安装和配置模块

所有型号的 PLC 的流程都大致相同。模块化网卡可安装在机箱中或通过线束连接。IDE 始终包含一个硬件管理器，用于检查所有模块和嵌入式网络的配置。这些可以扫描或离线手动添加。

图 5.安装和调试模块化网卡包括将其添加到硬件管理器中并设置地址。

大多数网络都需要一个地址或节点号，这很容易设置。下载后，网卡正在运行，它可以扫描自己的网络以查找新设备或手动添加这些设备。具体步骤因 IDE 而异，但这是一个非常一致的过程。

PLC 通信系统故障排除

大多数技术人员不喜欢网络故障排除，因为它通常比 I/O 信号困难得多。高速数据无法用简单的手持工具进行追踪，而且这些应用程序比离散的开/关更新更依赖于软件。但是，随着控制器处理许多任务的能力越来越强，它们必须足够灵活才能与许多设备通信，这意味着网络协议！

图 6.各种各样的现场设备意味着每个 PLC 都必须包含不同的 I/O 和通信接口。

该领域的一个建议是参加来自 OEM 和独立来源的在线或面对面课程，因为这可能是向与您有相似背景并了解您的痛点的专业人士学习的好方法，以让您感到舒适并准备好应对不可避免的未来挑战的方式解释系统。