工廠電氣與PLC控制技術(shù)_5_8課件

1、計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶計算機系統(tǒng)的發(fā)展過程單機 遠程訪問系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)第八章 PLC的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù) 第一節(jié) 網(wǎng)絡(luò)的基本概念與特點一、局域網(wǎng)絡(luò)的基本概念局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network）指覆蓋范圍僅限于有限區(qū)域的計算機網(wǎng)局域網(wǎng)是將分散在有限地理范圍內(nèi)的多臺計算機通過傳輸媒體連接起來的通信網(wǎng)絡(luò)，通過完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實現(xiàn)計算機之間的相互通信和資源共享。 局域網(wǎng)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種通信子網(wǎng)。局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系包括以下4 個方面（1）傳輸媒體（2）傳輸技術(shù)（3）網(wǎng)絡(luò)拓撲 （4）訪問擴展方法局域網(wǎng)的特點：1） 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍相對較小2） 可以選用較高特性的傳輸媒體，獲

2、得較好的傳輸特性，包括高的傳輸速率和低的傳輸誤碼率3） 媒體訪問控制方法相對簡單，有一系列的專用于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)4） 大部分局域網(wǎng)均采用廣播方式傳輸數(shù)據(jù)信號，一個節(jié)點發(fā)出的信號可被網(wǎng)上所有的節(jié)點接收 二、PLC的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) （一）PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)概述隨著自動化技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子器件、智能控制芯片和智能傳感器的不斷出現(xiàn)。計算機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的先進性與可發(fā)展性的熱門技術(shù) 工業(yè)現(xiàn)場自動控制的發(fā)展可分為以下4個階段:1模擬儀表控制系統(tǒng) 顯著缺點是：模擬信號精度低，易受干擾2直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC優(yōu)點：易于控制計算和判斷，統(tǒng)一調(diào)度

3、和安排。缺點：有足夠的處理能力和極高的可靠性。3集散控制系統(tǒng) DCS核心思想是集中管理、分散控制 4現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維護費用。是開放的、具有互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)FCS 把通用或?qū)Ｓ玫奈⑻幚砥髦萌雮鹘y(tǒng)的測量控制儀表，使之具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力。采用傳輸媒體作為通信總線，按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議，在位于現(xiàn)場的多個設(shè)備之間以及現(xiàn)場設(shè)備與遠程監(jiān)控計算機之間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，形成各種網(wǎng)絡(luò)相互適應(yīng)的，滿足各種實際需要的自動化控制系統(tǒng) 典型的 FCS 的結(jié)構(gòu)如圖8-1所示，管理體系如圖8-2所示，各類現(xiàn)場總線的應(yīng)用范圍如圖8-3所示

4、，其測控能力如圖8-4所示。 圖8-1典型的FCS組成結(jié)構(gòu) 圖8-2 FCS二維體系結(jié)構(gòu)圖8-3 各類現(xiàn)場總線的應(yīng)用范圍圖8-4 各系統(tǒng)測控能力比較5工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng) 工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即 IEEE802.3 標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但其實時性、互操作性、可靠性、抗干擾性和本質(zhì)安全等方面可滿足工業(yè)現(xiàn)場需要。 現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn) IEC(IEC 61158)如表8-1所示（二）現(xiàn)場總線與PLC網(wǎng)絡(luò)的功能特點 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是未來 PLC 的發(fā)展主要方向。PLC 與計算機通信，在計算機上可以實現(xiàn)的功能為：1）可以在計算機上編寫、調(diào)試和修改應(yīng)用 程序，并可以自動查錯和自動監(jiān)控等功能。2）可用圖形

5、、圖像和圖表的形式在計算機上對整個生產(chǎn)過程進行運動狀態(tài)的監(jiān)視。3）可對 PLC 進行全面地系統(tǒng)管理，包括數(shù)據(jù)處理、生成報表、參數(shù)修改和數(shù)據(jù)查詢等。4）可對 PLC 實施直接控制。5）可以打印用戶程序和各種管理信息資料。6）可以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的模擬仿真。7）可以利用各種可視化編程語言在計算機上 編制多種組態(tài)軟件。8）可以通過 LAN（WAN）和 Internet 網(wǎng)與 PLC 生產(chǎn)廠家和其他用戶相互間資源共享（三）傳輸媒體的選擇和特點1. 傳輸媒體的選擇 組建網(wǎng)絡(luò)時，選擇網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒體主要考慮以下幾方面的因素：1）費用2）容量3）可靠性4）環(huán)境2. 雙絞線 價格低、易于連接的傳輸媒體，由兩 根絕

6、緣導(dǎo)線以螺旋形絞合形成3. 同軸電纜 是局域網(wǎng)中應(yīng)用很多的傳輸媒體。 具有輻射小和抗干擾能力強的特點4. 光導(dǎo)纖維 是近年來發(fā)展起來的新型傳輸媒體。 采用非常細的、透明度極高的石英 玻璃纖維作為纖芯，外涂一層低折 射率的包層和保護層。一根或者多 根光導(dǎo)纖維組合在一起，形成光纜5. 無線傳輸 常用于電(光)纜鋪設(shè)不便的特殊地 理環(huán)境，或者作為地面通信系統(tǒng)的 備份和補充第二節(jié) 串行通信基礎(chǔ)PLC 的通信是指 PLC 與計算機、PLC 與PLC 、PLC 與現(xiàn)場設(shè)備、PLC 與遠程 I/O 之間的數(shù)據(jù)交換。計算機內(nèi)進行的任何操作和系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換，它所執(zhí)行的都是二進制碼即“0”和“1”。在不同系統(tǒng)或計

7、算機之間的信息交換都是采用并行和串行兩種通信方式。其傳輸方式如下所述：一、并行通信傳輸方式 并行通信傳輸方式是指數(shù)據(jù)各位同時傳送?？梢杂米植⑿袀魉?，也可以用字節(jié)并行傳送。優(yōu)點：高速度，缺點：使用線數(shù)多、傳輸距離小，通常小于10m圖8-5 并行數(shù)據(jù)傳輸二、串行通信傳輸方式串行數(shù)據(jù)通信傳輸方式是一條信號線傳送一種數(shù)據(jù)源。串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x可達數(shù)千米。對遠距離、低速度的通信常常選串行通信。串行通信線路的工作為如下三種方式： 圖8-6 串行通信傳輸方式（1）單工（單向）通信 只允許數(shù)據(jù)向一個方向傳送，即一個方向傳送數(shù)據(jù)，而另一個方向接收數(shù)據(jù)。（2） 半雙工通信 允許數(shù)據(jù)向兩個方向的任一方向傳送，但每次

8、只能有一個站點發(fā)送，另一個站點接收?；蛳喾捶较?，但不能兩端同時發(fā)送。（3）全雙工通信 允許同時雙向傳送數(shù)據(jù)，要求兩端的通信設(shè)備都具有完善和獨立的發(fā)送和接收能力。 三、通信基礎(chǔ)（一）傳送編碼計算機中的數(shù)和字符都是用一定的編碼表示的。常用的編碼主要有： 1) 擴展 BCD 交換碼，8 位編碼，較常用于同步 通信中。2) 美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼 ASCII 碼（二）串行通信中的兩種基本的通信方式1異步通信 ASYNC 方式 用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束，構(gòu)成一幀，如圖8-7所示。在異步通信中，發(fā)送的每一個數(shù)據(jù)字符均帶有起始位、停止位和可選擇的奇偶位。 圖8-7 異步通信格式異步通信

9、數(shù)據(jù)傳輸中，微機與其他設(shè)備之間必須有兩項規(guī)定。（1）字符格式 對字符的編碼形式、奇偶校驗形式及起始位和停止位的規(guī)定。（2）波特率 對數(shù)據(jù)傳送速率的規(guī)定。波特率是以每秒傳送的二進制數(shù)的位的個數(shù)來定義的。2. 同步通信方式同步通信需要與數(shù)據(jù)一起傳送時鐘信息。數(shù)據(jù)流中每一個連續(xù)不斷的數(shù)據(jù)位均要由一個基本數(shù)據(jù)時鐘控制，并定時在某個特定的時間間隔上。時鐘信息可以通過一根信號線進行傳送，也可以通過將信息中的時鐘代碼化來實現(xiàn)。 例如：曼徹斯特編碼方法如圖8-8所示 圖8-8 同步通信的實現(xiàn)方法a）數(shù)據(jù)和時鐘通過各自的信號傳送 b）通過將數(shù)據(jù)和時鐘編碼來實現(xiàn)同步通信的幀格式分類：1）單同步格式 如圖8-9a所

10、示，每一幀的開始需要一個同步字符，所發(fā)送的時鐘保證每一位的中間采樣該位數(shù)據(jù)。2）雙同步格式 如圖8-9b所示，在每一幀的數(shù)據(jù)前面需要用兩個同步字符。使用特殊字符進一步形成幀的字同步格式有多種方法。3）IBM雙同步格式 如圖8-9c所示，有專門的字符定義幀頭（SOH）、正文的頭（STX）和正文的尾（ETX）a) 單同步格 b) 雙同步格 c) IBM雙同步格式圖8-9 同步格式同步傳送的速度高于異步，通常為幾十至幾千波特。但它要求有時鐘來實現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故硬件復(fù)雜，同步傳送常用于：1）計算機到計算機之間的通信2）計算機到 CRT（LCD） 外設(shè)之間的通信（三）串行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn) 為

11、實現(xiàn)計算機與計算機、計算機與外設(shè)、計算機與 PLC 和 PLC 與 PLC 間的串行通信，通常采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口。RS-232C 串行數(shù)據(jù)通信接口是計算機早期和現(xiàn)代所擁有的一種標(biāo)準(zhǔn)配置。由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛。包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C械兩方面的規(guī)定，適用于短距離或帶調(diào)制解調(diào)器的通信場合。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率和通信距離，EIA 又公布了 RS-422,RS-485 串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。 1RS-232C串行總線標(biāo)準(zhǔn) RS-232C 接口的具體規(guī)定如下：（1）適用范圍 RS-232C 最高的數(shù)據(jù)速率為 19.2kbit/s。如果不增加其他設(shè)備，電纜長度最大為

12、 15m。不適于接口兩邊設(shè)備間要求絕緣的情況。（2）RS-232C的信號特性 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 +3+15V 表示邏輯 0 電平，-3-15V 表示邏輯 1 電平。為了保證二進制數(shù)據(jù)能夠正確傳送，設(shè)備控制準(zhǔn)確完成，有必要使所用的信號電平保持一致。（3）RS-232C接口信號及引腳說明 表8-2 給出了 RS-232C 串行標(biāo)準(zhǔn)接口信號的定義以及信號分類。 引腳信號名功能說明信號方向?qū)TE對DCE1*GND保護地2*TXD發(fā)送數(shù)據(jù)出入3*RXD接收數(shù)據(jù)入出4*RTS請求發(fā)送出入5*CTS允許發(fā)送入出6*DSR數(shù)據(jù)設(shè)備（DCE）準(zhǔn)備就緒入出7*SGND信號地（公共回路）8*DCD接收線路

13、信號檢測入出9,10未用，為測試保留11空12輔信道接收線路信號檢測表8-2 RS-232C串行標(biāo)準(zhǔn)接口信號引腳信號名功能說明信號方向?qū)TE對DCE13輔信道允許發(fā)送14輔信道發(fā)送數(shù)據(jù)15*發(fā)送信號碼元定時（DCE為源）16輔信道接收數(shù)據(jù)17*接收信號碼元定時18空19輔信道請求發(fā)送20*DTR數(shù)據(jù)終端（DTE）準(zhǔn)備就緒出入21*信號質(zhì)量檢測22*振鈴指示23*數(shù)據(jù)信號速率選擇24*發(fā)送信號碼元定時（DTE為源）25空續(xù)上表 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)接口( DB25 和 DB9 )連接器的機械性能與信號線的排列如圖8-10所示。 a）25針連接器 （b）9針連接器圖8-10 標(biāo)準(zhǔn)D型連接器（4）

14、電氣特性 為了增加信號在線路上的傳輸距離和提高抗干擾能力，RS-232C 提高了信號的傳輸電平，采用雙極性信號、公共地線和負邏輯。使用 RS-232C，數(shù)據(jù)通信的波特率為 020kbits使用19200bits 通信時，最大傳送距離在 20m 之內(nèi)。降低波特率可以增加傳輸距離。（5）電平轉(zhuǎn)換 RS-232C 規(guī)定的邏輯電平與一般微處理器、單片機的邏輯電平是不致的。在實際應(yīng)用時，必須把微處理器的信號電平(TTL 電平)轉(zhuǎn)換為 RS-232C電平，或者對兩者進行逆轉(zhuǎn)換。MC1488、75188 等芯片可實現(xiàn) TTL- RS-232C 的電平轉(zhuǎn)換。（6）RS-232C的應(yīng)用 使用 RS-232C 標(biāo)

15、準(zhǔn)接口應(yīng)注意的問題： 1）RS-232C 可用于 DTE (數(shù)據(jù)終端設(shè)備)和 DCE (數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備)之間的連接，也可用于兩個 DTE 之間的連接。在兩個數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過 RS-232C 接口互連時，應(yīng)該注意信號線對設(shè)備的輸入輸出方向以它們之間的對應(yīng)關(guān)系 2）RS-232C 雖然定義了 20 根信號線，但對于RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)接口的使用是非常靈活的。對于微機系統(tǒng)，通常有七種適用方式，表8-3 給出了使用RS-232C 接口，在異步通信方式下的幾種標(biāo)準(zhǔn)配置 引腳RD-232C信號線只發(fā)送具有RTS的發(fā)送只接收半雙工全雙工具有RTS的全雙工特殊應(yīng)用1GND 07SGND 2TXD 03RXD

16、 04RTS 05CTS 06DSR 020DTR 022振鈴指示 08DCD 0表8-3 RS-232C接口連線的標(biāo)準(zhǔn)配置 注： 表示必須配備；X 表示使用公共電話網(wǎng)時配備；0 表示由設(shè)計者決定； 表示根據(jù)需要決定。插 針信號名稱1空2TXD3RXD4RTS5CTS6DSR7GND8DCD20DTR21RI（7）RS-232C的連接方式 表8-4和表8-5給出了使用 RS-232C 接口，兩種標(biāo)準(zhǔn)連接器插針分配。 表8-4 RS-232D型25針連接器插針標(biāo)準(zhǔn)分配表8-5 RS-232CD型9針的標(biāo)準(zhǔn)配置插 針信號名稱1DCD2RXD 3TXD4DTS5GND 6DSR7RTS8CTS9 R

17、I1）兩個 DTE 之間使用 RS-232C 串行接口的 連接，如圖8-11所示圖8-11 兩個DTE之間通過RS-232C的典型連接2）如果雙方都是始終在就緒狀態(tài)下準(zhǔn)備接收的 DTE，連線可減至 3 根，變成 RS-232C 的 簡化方式，兩個 DTE 之間的簡化 RS-232C 連接如圖8-12所示圖8-12 兩個DTE之間的簡化RS-232C連接2RS-422C串行總線標(biāo)準(zhǔn) RS-422A 標(biāo)準(zhǔn)是 EIA 公布的“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”標(biāo)準(zhǔn)，是為改善 RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)電氣特性，又考慮與 RS-232C 兼容而制定的RS-422A 傳輸信號距離長、速度快。每個通道要用兩根信號

18、線，一根是邏輯 1 狀態(tài)，另一根是邏輯 0 RS-422A 電路由發(fā)送器、雙端口連接電纜、電纜終端負載、接收器組成。規(guī)定電路中只允許有一個發(fā)送器，可有多個接收器。通常采用點對點通信該標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動器輸出為 (26V)，接收器可以檢測最低輸入信號電平為 200mV 雙端口電氣標(biāo)準(zhǔn)又稱平衡傳輸電氣標(biāo)準(zhǔn)，它與RS-232C 不同的地方在于傳輸數(shù)據(jù)的是兩條平衡導(dǎo)線，所謂“平衡”是指輸出端為雙端平衡驅(qū)動器，輸入端為雙端差分放大器。這一改變帶來三點好處：1) 如果傳輸過程中混入干擾與噪聲，由于雙端輸入 差分放大作用，使共模干擾噪聲互相抵消，增強 了總線的抗干擾能力。2) 這種接法由兩條信號線形成信號回路，與

19、信號地 無關(guān)，雙方的信號地也不必連在一起，避免了 “電平偏移”，解決了潛在接地的問題。3) RS-422 輸出端采用雙端平衡驅(qū)動，對電壓信號 的放大倍數(shù)大大提高。 一個實際的 PLC 機 RS-232RS-422 接口轉(zhuǎn)接板電路如圖8-13所示。PLC 發(fā)送數(shù)據(jù) RS-232 請求發(fā)送信號 RTS 的 1 經(jīng) MCl48974LS05光電隔離器 75174 三態(tài)控制端，打開 75174 三態(tài)門；發(fā)送數(shù)據(jù)由 TXD 經(jīng) MCl489 74LS05光電隔離器 75174 輸入端，經(jīng) 75174 輸出轉(zhuǎn)換成雙端輸出的 RS-422 標(biāo)準(zhǔn)電平信號，從而完成了 RS-232 到 RS-422 轉(zhuǎn)換PLC

20、 機接收數(shù)據(jù) 75175 的三態(tài)控制端接高電平，75175 雙端輸(RXD+ 和 RXD-)信號變成單端輸出到達 74LS05光電隔離器MCl488 輸入給 PLC 機 RS-232 的 RXD 端，完成 RS-422 到 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換圖8-13 PLC 機 RS-232C/RS-422轉(zhuǎn)接板電路 3RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn) RS-485 是與 RS-422 兼容的接口標(biāo)準(zhǔn)，在RS-422 的基礎(chǔ)修改而成的面向網(wǎng)絡(luò)的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，可用于總線型網(wǎng)絡(luò)。RS-485 規(guī)定在通信鏈上最多使用 32 對差分驅(qū)動器接收器的多點協(xié)調(diào)的電氣特性。每一個差分驅(qū)動器接收器用雙鉸線連接。支持 SDLC 等

21、同步協(xié)議，可對幀中的站地址進行識別，實現(xiàn)鏈路尋址。RS-485 傳送速度最高為 10Mbits，最大電纜長度為 1220m 表8-6給出了使用 RS-422/RS-485 接口分配插 針信號名稱1TXD 2TXD 3RXD4RXD5GND 6RTS7RTS8CTS9 CTS表8-6 RS422/RS485 D型9針標(biāo)準(zhǔn)連接器插針分配 注：信號名稱內(nèi)容里的、是使用、電源時的接線 4. 差錯控制編碼技術(shù) 1）奇偶校驗 編碼規(guī)則是先將所要傳送的數(shù)分組，并且在每一組的數(shù)據(jù)后面附加一位校驗位(冗余位)，使得該組連冗余位在內(nèi)的碼中“1”的個數(shù)為偶數(shù)(偶校驗)或奇數(shù)(奇校驗)。在接收端，發(fā)現(xiàn)不符，就說明有錯

22、誤發(fā)生；只要“1”的個數(shù)符合原定的規(guī)律，就認為傳輸正確2)校驗和 發(fā)送方和接收方均對數(shù)碼進行累加。若相等回送正確確認幀；若不相等則回送錯誤確認幀。3)循環(huán)碼冗余校驗碼(CRC) CRC 校驗是個數(shù)據(jù)塊校驗一次，同步串行通信中幾乎都使用 CRC 校驗。第三節(jié) PLC網(wǎng)絡(luò)的組成與特點一、PLC聯(lián)網(wǎng)通信的意義1PLC 與計算機連接，構(gòu)成 PLC 和計算機的 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，可使 PLC 與計算機互 補功能上的不足2在復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，常常需要使用多臺 可編程控制器。由于控制的需要，要求各 個 PLC 之 間共享數(shù)據(jù)，要求可編程控制 器之間實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信 二、PLC 通信的特點1) 采用梯形圖及語句表

23、編寫通信程序2) 生產(chǎn)廠家通信協(xié)議的物理層通常配置好 幾種接口標(biāo)準(zhǔn)3) 網(wǎng)絡(luò)中采取主從式存取控制方法4) 網(wǎng)絡(luò)中的過程數(shù)據(jù)是觸點的開通與關(guān)斷， 數(shù)據(jù)更短，而且若受干擾出錯就整個錯 了，因此對差錯控制要求較高三、PLC聯(lián)網(wǎng)的主要形式1) 計算機為主站，多臺同型號的 PLC 為從站2) 一臺 PLC 作為主站，多臺同型號 PLC 為從站3) 公司為自己生產(chǎn)的 PLC 設(shè)計的專用 PLC 網(wǎng)絡(luò)4) PLC 網(wǎng)絡(luò)通過特定的網(wǎng)絡(luò)接口連入大型集散系統(tǒng) 中去5) PLC 通過網(wǎng)絡(luò)與計算機之間的連接，組成為 FCS 系統(tǒng)形式。FCS 形式有 CC-Link、Profibus-DP、 Asi 及 DeviceN

24、et 等等第四節(jié) PLC的通信模塊一、通信模塊介紹PLC 的數(shù)據(jù)通信模塊就相當(dāng)于局域網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)接口(又稱結(jié)點)。PLC 的數(shù)據(jù)通信模塊中有通信處理機、內(nèi)存儲器、輸出串行接口及雙端口存儲器 RAM。編程器可直接在通信模塊上對其編程 每種可編程控制器都不止一種通信模塊。不同的通信模塊中執(zhí)行的通信協(xié)議不同，可連接的 PLC 的規(guī)格不同，可掛接的 PLC 網(wǎng)絡(luò)的層次、類型不同。三菱公司生產(chǎn)的 PLC 通信模塊 1FX2N-232ADP RS-232C適配器 FX2N-232ADP 是一種以無規(guī)約方式與各種 RS-232 裝置進行數(shù)據(jù)交換的通信模塊。與 PLC 連接使用，安置在 PLC 左側(cè)的串行人口處

25、。這種特殊適配器，每一臺 PLC 可接一臺。系統(tǒng)組成圖如圖8-14所示。 通信協(xié)議根據(jù)特殊數(shù)據(jù)寄存器 D8120 的內(nèi)容指定。交換數(shù)據(jù)的點數(shù)、地址用來自 PLC 的 RS 指令設(shè)定，并使用 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存器作為數(shù)據(jù)交換。通信技術(shù)規(guī)范如表8-7所示 圖8-14 FX2N-232ADP 系統(tǒng)組成圖 傳 送 規(guī) 格RS-232C 標(biāo)準(zhǔn) 使用D-SUB25 插頭傳 送 距 離15m以下D-SUB 型 插 頭 接 線2： SD（TXD）發(fā)送數(shù)據(jù)（輸出） 3：RD（RXD）接收數(shù)據(jù)（輸入）20：ER（DTR）發(fā)送要求（輸出） 6：DR（DSR）可發(fā)送（輸入）7： 信號接地 4、5：內(nèi)部短路

26、 8：CD（DCD）通信方式數(shù)據(jù)長度 b0=0:7位 b01:8位奇偶校驗(b2 b1) = (0 0): 無； （0 1）：奇校驗； （1 1）：偶校驗停止位 b30:1 位 b31:2 位波特率根據(jù)（b7 b6 b5 b4）(0 0 1 1) (1 0 0 1)；300/600/1200/2400/4800/9600/19200bit/s數(shù)據(jù)起始 b80: 無 b81:D8124（約定STX）數(shù)據(jù)終止b90: 無 b91:D8125（約定ETX）控制位b100: 無 b101:DTR/DSR（H/W）b110: 通常方式 b111: 調(diào)制方式有關(guān)標(biāo)記數(shù)據(jù)寄存器M8122:發(fā)送標(biāo)記 D812

27、2:發(fā)送數(shù)據(jù)余數(shù) M8123:接收結(jié)束標(biāo)記 D8122:接收數(shù)據(jù)數(shù) 表8-7 FX2N-232ADP 通信參數(shù) 2. FX2N-40AP/AW并聯(lián)適配器 FX2N-40AP 光纜并聯(lián)適配器接在 FX2N 系列 PLC基本單元的左側(cè)接口以便進行 PLC 間的通信。傳輸距離為 50m，每次發(fā)送接收所需時間約為 70ms 加上站、從站的掃描時間。傳送信號：主從 100點(M800M899) 10點(D490D499) 從主 100點(M900M999) 10點(D500D509) FX2N-40AW 為雙絞線并聯(lián)適配器接在 FX2N 系列PLC：基本單元左側(cè)接口 PLC 間進行通信。傳輸距離住 10

28、m 以下，通信時間及傳送信號同 FX2N-40AP3FX2N-485ADP FX2N-485ADP 通信適配器通過 RS-485 通信，能夠進行兩臺 FX2N 或 FX2C 基本單元之間，并列連接或通過 FX2N-485PC-IP 型 RS-232CRS-485 變換接口和 PLC 之間的計算機連接模塊，與計算機之間進行各種軟元件的讀寫以及 PLC 的 RUNSTOP，系統(tǒng)構(gòu)成如圖8-15所示。作為計算機連接用的模塊能夠進行 1 對 1 或 1 對 n 連接，支持專門協(xié)議與FX2N、 FX2C 系列 PLC 連接。通信協(xié)議設(shè)置在 D8120、D8121和 D8129 中，其通信技術(shù)參數(shù)如表8-

29、8所示。圖8-15 FX2N-485ADP 模塊系統(tǒng)傳送接口遵循RS-422/485 標(biāo)準(zhǔn)通信方式專用協(xié)議，半雙工通信方式同步方式起始停止同步方法傳輸速度300、600、1200、24004800、9600、19200bit/s 可選PLC的通信格式設(shè)置在D8120中數(shù)據(jù)格式起始位 1數(shù)據(jù)位 7或8校驗位 1或無停止位 1或2錯誤校驗奇偶校驗 奇校驗/偶校驗/無校驗和校驗 有/無系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（計算機：PLC）1：1或1：n（n015）訪問周期每個通信請求都在PLC程序處理結(jié)束時進行處理，故訪問周期為1個掃描周期傳輸距離RS-422A RS-485 最大距離500m RS-232C 最大距離15m表

30、8-8 FX2N-485ADP 通信參數(shù) 二、通信監(jiān)控軟件介紹（一）FX MING三菱集成網(wǎng)絡(luò)圖形系統(tǒng)MING 是三菱集成網(wǎng)絡(luò)圖形系統(tǒng)的簡稱 (二)FIX for MELSEC軟件 可支持三菱 FX 系列、A 系列、Q 系列 PLC (三)用戶自行開發(fā)通信軟件對于以上位機為主站的 PLC 網(wǎng)絡(luò)，用戶也可 自行設(shè)計通信程序，實現(xiàn)從 PLC 采集數(shù)據(jù)編制通信程序時要注意： 1) 用硬件方法或軟件方法選擇可編程控制器的物理 層協(xié)議、數(shù)據(jù)格式及波特率2) 通過初始化編程對上位機的異步通信適配器進行 初始化，使它的物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)格式及波特率 均與 PLC 相同3) 可以使用高級語言如 BASIC 或

31、CC+VC+， 也可以使用匯編語言編寫通信程序，但上位機的 通信程序必須遵守 PLC 的通信協(xié)議 第五節(jié) 主從式全PLC網(wǎng)絡(luò) 一、PLC的連接A 系列全 PLC 網(wǎng)絡(luò)通過通信模塊 AJ71C24 連接在一起，三菱公司的通信模塊 AJ71C24 提供 RS-232C、RS-422A 兩種電氣接口，A 系列全 PLC 網(wǎng)絡(luò)鏈接系統(tǒng)如圖8-16所示用標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232C 通信電纜把主站和從站連接在一起，從站和從站之間用 RS-422 通信電纜連接，最多可以連接 32 個從站，主站和從站間最遠距離為 1200m圖8-16 A系列全PLC網(wǎng)絡(luò)鏈接系統(tǒng) FX2N系列全 PLC 網(wǎng)絡(luò)鏈接系統(tǒng)如圖8-17所

32、示。圖8-17 FX2N 系列全PLC網(wǎng)絡(luò)鏈接系統(tǒng)二、通信模塊的設(shè)定模塊下列參數(shù)符合規(guī)定：1)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈时仨毾嗤?)通信協(xié)議應(yīng)當(dāng)適配3)采用一致的校驗方法三、通信程序的編制主從式 PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由主站發(fā)起通信，控制通信?？刹捎没ミB接無應(yīng)答方式，也可采用互連接應(yīng)答方式進行數(shù)據(jù)交換四、MELSEC-IO通信系統(tǒng)MELSEC-I0 通信系統(tǒng)是一種高速小范圍分布系統(tǒng)，MELSECI/O 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖8-18所示。它具有以下特點：1無須附加編程2多達 128 個 I0 分布點3高速 I0 刷新4成本低廉，接線方便圖8-18 MELSECI/O通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第六節(jié) 專用PLC網(wǎng)絡(luò) 許多制造

33、 PLC 的公司都推出了自己的專用 PLC 網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)一般都是專利網(wǎng)絡(luò)，只能把本公司的 PLC 產(chǎn)品互連成網(wǎng)。但是隨著 MAP 協(xié)議的推廣，符合 MAP 協(xié)議 PLC 產(chǎn)品的增多，專用 PLC 網(wǎng)絡(luò)遲早將被標(biāo)準(zhǔn)化的 PLC 網(wǎng)絡(luò)取代。三菱公司有 MELSEC NETII、MELSEC NETB、MELSEC NETMINI-S3 、 CC-Link 網(wǎng)絡(luò)CC-LinK 網(wǎng)絡(luò)（總線網(wǎng)絡(luò)） CC-Link 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為設(shè)備層，MELSEC NET/H 作為控制層，以太網(wǎng)作為工廠局域網(wǎng)層。CC-Link 的設(shè)備層通信協(xié)議是基于 EIA（Electronic Industries Associat

34、ion 電子工業(yè)協(xié)會）的 RS-485總線協(xié)議與底層設(shè)備相連接CC-Link 特點： 1)高速、大容量數(shù)據(jù)傳輸： 通信速度 156Kbit/s10Mbit/s (通信距離 1200m 至 100m )，站點數(shù) 64 個 2)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)形式： 多點接入、T 型分支、星型結(jié)構(gòu)，多種電纜及連接器 3)可實現(xiàn)分散控制： 可以作為網(wǎng)絡(luò)的底層、中層 4)實時性、自動刷新功能及預(yù)約站功能： PLC 作為主站，可以管理整個網(wǎng)絡(luò)的運行和數(shù)據(jù)刷新。組態(tài)時將當(dāng)時不連接到網(wǎng)絡(luò)上而計劃將來要連接到 CC-Link 上的設(shè)備 5)完善的 RAS 功能： 具備自動在線恢復(fù)功能，待機主控功能，切斷主站功能，確認連接狀態(tài)、測

35、試及診斷功能 6)開放性使用環(huán)境和即插即用功能： 提供給合作廠商描述每種類型產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置文檔 7)廣播輪詢和瞬時傳送功能： 主站和從站之間廣播輪詢的數(shù)據(jù)傳輸通過遠程輸入 RX、遠程輸出 RY 和遠程寄存器 RWr、RWw 進行。支持主站與本地站、智能設(shè)備戰(zhàn)之間的瞬時傳送 8)優(yōu)異的抗噪性能和兼容性： CC-Link 兼容產(chǎn)品具有高水平的抗噪性能 CC-Link 由 A、QnA、Q 及 FX 系列做主站組網(wǎng)型式如圖8-19所示 CC-Link/LT（省配線）由 FX 系列做主站組網(wǎng)型式如圖8-20所示 圖8-19 CC-Link由A、QnA、Q及FX系列做主站組網(wǎng)形式圖8-20 CC-Link

36、/LT（省配線）由FX系列做主站站組網(wǎng)型式 CC-Link 的通信規(guī)范見表8-9 由 CC-Link 組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置圖如圖8-21所示。 9)開放性網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn) FA 網(wǎng)絡(luò)層的無縫連接 由 CC-Link 組成的 FA 各個層次一體化連接如圖8-22所示。圖8-21 C-Link 組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置圖圖8-22 由 CC-Link 組成的 FA各個層次一體化連接CC-Link 的 FA 連接中各個層次的含義： 1）工廠部門間信息網(wǎng)絡(luò)（Ethemet）作用：使用以太網(wǎng)、收集和管理生產(chǎn)信息 2）工廠內(nèi)控制器網(wǎng)絡(luò)（CC-Link IE Contro）作用：控制數(shù)據(jù)、設(shè)備維修、保養(yǎng)及設(shè)定信息 3）工廠

37、內(nèi)控制器網(wǎng)絡(luò)（MELSECNET/H）作用：控制數(shù)據(jù)、設(shè)備維修、保養(yǎng)及設(shè)定信息 4）生產(chǎn)線內(nèi)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)（CC-Link IE Field）作用：鏈接控制設(shè)備運行及動作有直接關(guān)系 的數(shù)據(jù)；實現(xiàn)在控制設(shè)備之間進行實 時通信 5）生產(chǎn)線內(nèi)安全網(wǎng)絡(luò)（CC-Link Safety）作用：防止生產(chǎn)現(xiàn)場危險發(fā)生 6）生產(chǎn)線內(nèi)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)（CC-Link）作用：能同時控制和及處理信息 7）控制柜、設(shè)備內(nèi)省線配置（CC-Link/LT）作用：避免復(fù)雜的配線及誤接線第七節(jié) 以個人計算機作為操作站的PLC網(wǎng)絡(luò)一、通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 上位機作用：監(jiān)控、操作、中轉(zhuǎn) PLC之間通信 本系統(tǒng)采用主從式通信結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)通信主體，通信線路

38、的工作方式采用全雙工通信，上位機中的 RS-232C 異步通信接口經(jīng) X485PC-IF 轉(zhuǎn)換為 RS-485 接口后與 PLC 的通信模塊 FX2N-485ADP 相連，形成系統(tǒng)通信的物理通道，通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖8-23所示。 圖8-23 通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)通過 FX2N-485PC-IF 將串行口輸出的 RS-232C 信號轉(zhuǎn)換為 RS-485 信號，支持全雙工通信，上位機與從站連接只需一對通信線，計算機與 PLC 聯(lián)接示意圖如圖8-24所示 圖8-24 計算機與PLC聯(lián)接示意圖 二、監(jiān)控系統(tǒng)通信模式 采用主從式系統(tǒng)的 RequestResponse 存取控制方法，主動權(quán)在上位機。 上位

39、機要從從站讀取信息，則以指令形式向該從站詢問，盡管所有從站都可收到，但只有被主機點名的從站才響應(yīng)主機指令。此時從站如果沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則以否定應(yīng)答(NAK)來響應(yīng)；如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送，可立即發(fā)送數(shù)據(jù)，主機接收完數(shù)據(jù)檢驗正確后予以肯定應(yīng)答(ACK)。主站從從站讀取數(shù)據(jù)時傳輸協(xié)議圖解解如圖8-25所示。圖8-25 主站從從站讀取數(shù)據(jù)時傳輸協(xié)議圖解 主機有數(shù)據(jù)要寫入某一從站，主機向從站發(fā)出詢問信號(ENQ) 從站可以根據(jù)自己的情況(忙或閑)予以肯定(ACK)或否定應(yīng)答(NAK) 主機收到肯定應(yīng)答信號后就開始發(fā)送數(shù)據(jù) 從站對已正確接收數(shù)據(jù)予以肯定應(yīng)Q (ACK) 對于校驗出錯的數(shù)據(jù)給予否定應(yīng)答(NAK)

40、主機向從站寫數(shù)據(jù)時傳輸協(xié)議如圖8-26所示 圖8-26 主機向從站寫數(shù)據(jù)時傳輸協(xié)議圖解 三、系統(tǒng)通信協(xié)議 傳輸參數(shù)和控制協(xié)議在 PLC 內(nèi)特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120中，改變參數(shù)設(shè)置，開/關(guān)次電源使其生效 四、幀結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用面向字符的通信協(xié)議，并規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸以幀為單位 一臺上位機可以與 16 臺 FX 系列 PLC 鏈接 上位機為主站，PLC 皆為從站 主站用命令幀發(fā)起通信，只有被訪問的從站才能響應(yīng)含有自己從站號的命令 每當(dāng)一個從站發(fā)出一個響應(yīng)幀，該從站就用響應(yīng)幀通知主站與哪臺從站通信STX站號PLCNO字符區(qū)ETX校驗和ENQ站號PLCNO命令延時字符區(qū)校驗和命令幀 響應(yīng)幀確認幀當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)正確

41、時 當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)錯誤時 或 ACK站號PLCNONAK站號PLCNONAK 站號PLCNOError Code各信息幀格式如下：校驗和ETX數(shù)據(jù)PLC型號站號STX PLC型號站號ACK校驗和元件數(shù)頭元件延遲BRPLC型號站號ENQ五、常用通信指令1）批讀位指令 BR(Batch read-Bit unit)以位的形式從一組位元件（X，Y，M，S，T，C）中讀數(shù)據(jù)，所讀的結(jié)果以 1 個位元件為單位。ACS 代碼為 42H，52H2) 批讀字指令 WR（Batch read-Word unit）以字的形式從一組位元件（X，Y，M，S）或字元件（D，T，C）讀數(shù)據(jù)，所讀的結(jié)果以 16 個位元件或一個

42、字元件為單位。ASC 代碼為 57H，52H 校驗和ETX數(shù)據(jù)PLC型號站號STXPLC型號站號ACK校驗和元件數(shù)頭元件延遲WRPLC型號站號ENQ3) 批寫位指令 BW（Batch write -Bit unit）以位的形式向一組位元件（X，Y，M，S，T，C）中寫數(shù)據(jù)，所寫的數(shù)據(jù)以 1 個位元件為單位。ASC 代碼為 42H，57H PLC型號站號STX校驗和數(shù)據(jù)元件數(shù)頭元件延遲BWPLC型號站號ENQ4) 批寫字指令 WW（Batch write-Word unit）以字的形式向一組位元件（X，Y，M，S）或字元件（D,T,C）寫數(shù)據(jù)，所寫的數(shù)據(jù)以 16 個位元件或 1 個字元件為單位。

43、ASC 代碼為 57H，57H PLC型號站號STX校驗和數(shù)據(jù)元件數(shù)頭元件延遲WWPLC型號站號ENQ5) 位元件置位/復(fù)位指令 BT（Test-Bit unit）對選定的位元件（X，Y，M，S，T,C）以 1個位元件為單位置位/復(fù)位PLC型號站號STX校驗和1或0元件1或0元件頭元件延遲BTPLC型號站號ENQ6) 字元件寫數(shù)據(jù)指令 WT（Test-Word unit） 對選定的位元件（X，Y，M，S，T，C）以 16 個位元件為單位置位/復(fù)位，或者以 1 個字元件為單位向字元件（D,T,C）中置數(shù)PLC型號站號STX校驗和數(shù)據(jù)元件數(shù)據(jù)元件頭元數(shù)延遲WTPLC型號站號ENQ7）遠程控制 PLC 啟動/停止指令 RR/RS （Remote run/s