可編程控制器第7章

第7章PLC的通信及網(wǎng)絡(luò)7.1通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)1．?dāng)?shù)據(jù)通信方式(1)串行通信與并行通信(2)同步和異步傳送7.1.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)異步傳送

(3)基帶傳送和頻帶傳送曼徹斯特編碼

頻帶傳送的三種調(diào)制形式的比較調(diào)頻調(diào)幅調(diào)相2．?dāng)?shù)據(jù)傳送方向單工通信方式半雙工通信方式全雙工通信方式單工示意圖

半雙工示意圖

全雙工示意圖

3．傳送介質(zhì)常用的傳送介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜其他通信介質(zhì)無(wú)線電紅外線微波等傳送介質(zhì)性能比較性能傳送介質(zhì)雙絞線同軸電纜光纜傳送速率9.6Kbps~2Mbps1~450Mbps10~500Mbps連接方法點(diǎn)到點(diǎn)多點(diǎn)1.5km不用中繼點(diǎn)到點(diǎn)多點(diǎn)10km不用中繼(寬帶)1~3km不用中繼(基帶)點(diǎn)到點(diǎn)50km不用中繼傳送信號(hào)數(shù)字、調(diào)制信號(hào)、純模擬信號(hào)(基帶)調(diào)制信號(hào)，數(shù)字(基帶)，數(shù)字、聲音、圖像(寬帶)調(diào)制信號(hào)(基帶)數(shù)字、聲音、圖像(寬帶)支持網(wǎng)絡(luò)星型、環(huán)型、小型交換機(jī)總線型、環(huán)型總線型、環(huán)型抗干擾較強(qiáng)(需外屏蔽)強(qiáng)極強(qiáng)抗惡劣環(huán)境好好，但必須將電纜與腐蝕物隔開(kāi)極好，耐高溫和其他惡劣環(huán)境4．串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)(1)RS-232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)接口的機(jī)械特性接口的電氣特性接口的信號(hào)功能25針D型連接器

RS-232C引腳及信號(hào)定義引腳信號(hào)說(shuō)明l保護(hù)地

(可以不用)2TXD發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD接收數(shù)據(jù)4RTS請(qǐng)求發(fā)送5CTS允許發(fā)送6DSR數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好7信號(hào)地信號(hào)地8DCD載波檢測(cè)20DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好22振鈴指示響鈴信號(hào)(2)RS-232C在PLC系統(tǒng)中的應(yīng)用RS-232C端口引腳及功能引腳縮寫名稱方向lFG接地2SD(TXD)發(fā)送數(shù)據(jù)輸出3RD(RXD)接收數(shù)據(jù)輸入4RS(RTS)請(qǐng)求發(fā)送輸出5CS(CTS)清除發(fā)送輸入6不用7不用8不用9SG信號(hào)地連接器配合FG接地RS-232C的不足之處：傳送速率和距離有限；沒(méi)有規(guī)定的連接器，可設(shè)計(jì)出不同的連接方案，這些方案有時(shí)不兼容；由于發(fā)送器和接收器接口應(yīng)用的不平衡，在信號(hào)交換中可能產(chǎn)生干擾；每根信號(hào)線都可以進(jìn)行兩個(gè)方向的信息傳送，存在有潛在的地線回流問(wèn)題(3)RS-422A、RS-423A與RS-449、RS-485標(biāo)準(zhǔn)。①RS-449標(biāo)準(zhǔn)。其特點(diǎn)是：制定連接器的技術(shù)規(guī)范支持較遠(yuǎn)的傳送距離支持較高的數(shù)據(jù)傳送速率提供平衡電路改進(jìn)接口電氣特性EIA推薦的串行通信的主要性能參數(shù)接口性能EIARS-232CEIARS-423AEIARS-422A單位操作方式單端單端差分最大電纜距離155001200m最大數(shù)據(jù)速率20K300K10Mbps驅(qū)動(dòng)器輸出電壓，開(kāi)路±25±6在輸出之間為6V(最大)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓，加載輸出±5、±15±3.6在輸出之間為2V(最大)驅(qū)動(dòng)器斷電輸出阻抗R0=300Ω在?6v到+6V之間為100μA在+6V到?0.25v之間為100μA最小驅(qū)動(dòng)器輸出電路電流±500±150±150mA驅(qū)動(dòng)器輸出擺動(dòng)速率30V/μs擺動(dòng)速率必須基于電纜長(zhǎng)度和調(diào)制速率進(jìn)行控制不必控制接收器輸入阻抗3~7≥4≥4kΩ接收器輸入閾值?3~+3?0.2~+0.2?0.2~+0.2V(最大)接收器輸入電壓?25~+25?12~+12?12~+12V(最大)②RS-422A和RS-485及其應(yīng)用RS-422/485互聯(lián)方案

多站互連的RS-485(最多32對(duì)驅(qū)動(dòng)器/接收器)

RS-422A與RS-485比較接口項(xiàng)目RS-422ARS-485動(dòng)作方式差動(dòng)方式差動(dòng)方式可連接的臺(tái)數(shù)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器/10臺(tái)接收器32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器/32臺(tái)接收器最大距離1200m1200m傳送速率的最大值12m10Mbps10Mbps120m1Mbps1Mbps1200m100Kbps100Kbps同相電壓的最大值+6V/?0.25V+12V/?7V驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓無(wú)負(fù)載時(shí)±5V±5V有負(fù)載時(shí)±2V±1.5V驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載阻抗100Ω54Ω驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗(高阻抗?fàn)顟B(tài))POWERON沒(méi)有規(guī)定±100μA?7V≤Vcom≤12VPOWEROFF±100μA最大?0.25V≤Vcom≤6V±100μA最大?7V≤Vcom≤12V接收器輸入電壓范圍?7~+7V?7~+12V接收器輸入靈敏度±200mV±200mV接收器輸入阻抗>4kΩ>12kΩ(4)RS-232C/422A轉(zhuǎn)換電路RS-232C/422A轉(zhuǎn)換裝置電原理圖

7.1.2工業(yè)局域網(wǎng)基本知識(shí)網(wǎng)絡(luò)按站間距離可分為：全域網(wǎng)GAN(GlobalAreaNetwork)廣域網(wǎng)(又稱遠(yuǎn)程網(wǎng))局域網(wǎng)1．局域網(wǎng)四大要素(1)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)傳送介質(zhì)介質(zhì)訪問(wèn)控制通道利用方式星型網(wǎng)絡(luò)

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)

總線型網(wǎng)絡(luò)

(2)介質(zhì)訪問(wèn)控制令牌傳送方式爭(zhēng)用方式(3)通道的利用方式基帶方式頻帶方式。(4)傳送介質(zhì)2．網(wǎng)絡(luò)模型(1)OSI層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)圖

OSI模型

802模型

(2)IEEE802參考模型802協(xié)議中定義了三種介質(zhì)訪問(wèn)技術(shù)①IEEE802.3總線局域網(wǎng)

CSMA/CD工作流程

②IEEE802.4令牌總線相當(dāng)于一個(gè)邏輯環(huán)

③IEEE802.5環(huán)型局域網(wǎng)

3．工業(yè)局域網(wǎng)的選型考慮(1)拓樸結(jié)構(gòu)方面直接控制級(jí)監(jiān)控和優(yōu)化級(jí)管理級(jí)(2)介質(zhì)訪問(wèn)控制及通信協(xié)議方面7.2三菱PLC的通信網(wǎng)絡(luò)三菱PLC為用戶提供了三層應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)(Ethernet)區(qū)域網(wǎng)CC-Link網(wǎng)(開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線)三菱PLC的三層網(wǎng)絡(luò)

7.2.1以太網(wǎng)三菱PLC常用的以太網(wǎng)模塊有QJ71E-100、QJ71E71等。三菱以太網(wǎng)的主要功能：使用MC通信協(xié)議，可以在PLC與PLC之間、PLC與外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信使用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)通信協(xié)議TCP/IP，解決同其他網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題可以以電子郵件方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)7.2.2區(qū)域網(wǎng)MELSECNET/10網(wǎng)絡(luò)MELSECNET/II網(wǎng)絡(luò)MELSECNET/H網(wǎng)絡(luò)MELSEC-I/O通信系統(tǒng)7.3CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)主站本地站遠(yuǎn)程I/O站遠(yuǎn)程設(shè)備站等7.3.1CC-Link網(wǎng)的組成CC-Link網(wǎng)

CC-Link網(wǎng)的功能主要有：主站與遠(yuǎn)程I/O站的通信。主站與本地站的通信。主站與遠(yuǎn)程設(shè)備站的通信。主站與智能設(shè)備站的通信Q系列PLC項(xiàng)目型號(hào)Q02CPUQ02HCPUQ06HCPUQ12HCPUQ25HCPU控制方式存儲(chǔ)程序的反復(fù)運(yùn)算輸入輸出控制方式刷新方式程序語(yǔ)言順序控制專用語(yǔ)言繼電器符號(hào)語(yǔ)言(梯形圖)，邏輯符號(hào)語(yǔ)言(列表)SFC<MELSAP-3>、MELSAP-L處理速度(順控指令)LD79ns34nsMOV(MOVDOD1)237ns102ns恒定掃描(保持掃描時(shí)間恒定的功能)0.5~2000ms(可以0.5ms為單位設(shè)置)程序容量步數(shù)28K步28K步60K步124K步252K步文件數(shù)28(個(gè))28(個(gè))60(個(gè))124(個(gè))252(個(gè))輸入輸出軟元件點(diǎn)數(shù)8192點(diǎn)(X/Y0~1FFF)輸入輸出點(diǎn)數(shù)4096點(diǎn)(X/Y0~FFF)軟元件點(diǎn)數(shù)內(nèi)部繼電器[M]默認(rèn)8192點(diǎn)(M0~8191)鎖存繼電器[L]默認(rèn)8192點(diǎn)(ID~8191)鏈接繼電器[B]默認(rèn)8192點(diǎn)(Bo~1FFF)定時(shí)器[T]默認(rèn)2048點(diǎn)(T0~2047)(低速定時(shí)器/高速定時(shí)器共用)低速定時(shí)器/高速定時(shí)器的切換采用指令設(shè)置低速定時(shí)器/高速定時(shí)器的計(jì)測(cè)單位采用參數(shù)設(shè)置(低速定時(shí)器：1~1000ms，lms單位，默認(rèn)100ms)(高速定時(shí)器：0.1~l00ms，0.1ms單位，默認(rèn)10ms)累加定時(shí)器[ST]默認(rèn)0點(diǎn)(ST0~2047)(低速定時(shí)器/高速定時(shí)器共用)低速定時(shí)器/高速定時(shí)器的切換采用指令設(shè)置低速定時(shí)器/高速定時(shí)器的計(jì)測(cè)單位采用參數(shù)設(shè)置(低速定時(shí)器：1~1000ms，1ms單位，默認(rèn)100ms)(高速定時(shí)器：0.1~100ms，0.1ms單位，默認(rèn)10ms)計(jì)數(shù)器[c]普通計(jì)數(shù)器默認(rèn)1024點(diǎn)(C0~1023)中斷計(jì)數(shù)器最大2128點(diǎn)(默認(rèn)0點(diǎn)，利用參數(shù)進(jìn)行設(shè)置)軟元件點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)寄存器[D]默認(rèn)12288點(diǎn)(D0~12287)鏈接寄存器[w]默認(rèn)8192點(diǎn)(W0~1FFF)報(bào)警器[F]默認(rèn)2048點(diǎn)(F0~2047)邊沿繼電器[v]默認(rèn)2048點(diǎn)(V0~2047)文件寄存器[R]32768點(diǎn)32768點(diǎn)/65536點(diǎn)131072點(diǎn)鏈接特殊繼電[SB]2048點(diǎn)(SB0~7FF)鏈接特殊寄存器[SW]2048點(diǎn)(SW0~7FF)步進(jìn)繼電器[S]8192點(diǎn)(S0~8191)變址寄存器[z]16點(diǎn)(Z0~15)指針[P]4096點(diǎn)(P10~4095)，利用參數(shù)設(shè)置文件內(nèi)指針/通用指針的使用范圍中斷指針[I]256點(diǎn)(10~255)利用參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)中斷指針128~131的固定周期間隔(0.5~l000ms，0.5ms單位)特殊繼電器[SM]2048點(diǎn)(SM0~2047)特殊寄存器[SD]2048點(diǎn)(SD0~2047)7.3.2QJ61BTll模塊QJ61BTll的面板

QJ61BTll端子接線圖

7.3.3CC-Link網(wǎng)構(gòu)建的一般方法CC-Link網(wǎng)的設(shè)備配置：選擇主站和本地站的CPU和模塊；選擇遠(yuǎn)程I/O站模塊；選擇遠(yuǎn)程設(shè)備站模塊。設(shè)置主站/本地站的站號(hào)和傳送速率；設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站、遠(yuǎn)程設(shè)備站的站號(hào)和傳送速率。站號(hào)的設(shè)置是不間斷的。設(shè)置主站/本地站的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和自動(dòng)刷新參數(shù)7.3.4主站與遠(yuǎn)程I/O站的通信1．主站與遠(yuǎn)程I/O站的通信系統(tǒng)2．主站站號(hào)與傳送速率的設(shè)置

3．遠(yuǎn)程I/O站站號(hào)和傳送速率的設(shè)置4．主站的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置項(xiàng)目設(shè)置范圍設(shè)置值起始I/O地址0000~OFE00000操作設(shè)置輸入數(shù)據(jù)保持/清除默認(rèn)：清除清除保持類型主站主站(雙工功能)本地站備用主站默認(rèn)：主站主站主站(雙工功能)本地站備用主站模式在線(遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式)在線(遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)模式)離線默認(rèn)：在線(遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式)在線(遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)模式)在線(遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)絡(luò)模式)離線所有連接數(shù)1~64默認(rèn)：643個(gè)模塊遠(yuǎn)程輸入(RX)軟元件名稱：從X，M，L，B，D，W，R或ZR中選擇項(xiàng)目設(shè)置范圍設(shè)置值遠(yuǎn)程輸出(RY)軟元件名稱：從Y，M，L，B，T，C，ST，D，W，R或ZR中選擇遠(yuǎn)程寄存器(RWr)軟元件名稱：從M，L，B，D，W，R或ZR中選擇遠(yuǎn)程寄存器(RWw)軟元件名稱：從M，L，B，T，C，ST，D，W，R或ZR中選擇特殊繼電器(SB)軟元件名稱：從M，L，B，D，W，R，SB或ZR中選擇特殊寄存器(SW)軟元件名稱：從M，L，B，D，W，R，SW或ZR中選擇重試次數(shù)*l1~7默認(rèn)：3次數(shù)自動(dòng)重連接站數(shù)*11~10默認(rèn)：1模塊備用主站號(hào)*l空白：1~64(空白：未指定備用主站)默認(rèn)：空白掃描模式設(shè)置異步/同步默認(rèn)：異步異步/同步延遲信息設(shè)置*l0~100(0：未指定)默認(rèn)：0應(yīng)用GPPW軟件進(jìn)行主站網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置的具體操作步驟如下：?jiǎn)?dòng)GPPW軟件GXDeveloper，單擊“工程→創(chuàng)建新工程”，選擇“PLC系列”QCPU，選擇“PLC類型”Q02，單擊“確定”，將出現(xiàn)GPPW編輯對(duì)話框，在工程一覽表中單擊“參數(shù)”，雙擊“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”，會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，單擊“CC-Link”，出現(xiàn)CC-Link網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，設(shè)置各參數(shù)，如圖所示。單擊CC-Link模塊下拉箭頭并設(shè)定模塊數(shù)，然后設(shè)定I/O起始號(hào)。遠(yuǎn)程輸入

遠(yuǎn)程輸出

PLCCPU元件與遠(yuǎn)程I/O站輸入輸出的關(guān)系

5．控制遠(yuǎn)程I/O站的主程序的編寫7.3.5主站與本地站的數(shù)據(jù)通信1．主站和本地站的站號(hào)與傳送速率的設(shè)置在QJ61BTll模塊的“站號(hào)設(shè)置開(kāi)關(guān)”上分別設(shè)置主站站號(hào)為0，本地站站號(hào)為1(本地站占用4個(gè)站但只須指定第一個(gè)站號(hào))。在主站和本地站的“傳送速率/模式設(shè)置開(kāi)關(guān)”上均設(shè)置為0，即傳送速率為1561Kbps。2．主站和本地站的自動(dòng)刷新參數(shù)的設(shè)置3．主站PLCCPU與本地站PLCCPU的軟元件刷新和鏈接的關(guān)系主站與本地站的輸入/輸出軟元件刷新和鏈接的關(guān)系

其刷新和鏈接過(guò)程如下所述：(1)本地站CPU的輸出用自動(dòng)刷新參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)在本地站的“遠(yuǎn)程輸出”緩沖存儲(chǔ)器中，“遠(yuǎn)程輸出”作為本地站系統(tǒng)中的輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)每次鏈接掃描時(shí)，本地站的“遠(yuǎn)程輸出”的數(shù)據(jù)自動(dòng)存入主站的“遠(yuǎn)程輸入”緩沖存儲(chǔ)器中或其他本地站“遠(yuǎn)程輸出”寄存器中。主站的“遠(yuǎn)程輸入”數(shù)據(jù)自動(dòng)刷新存儲(chǔ)在主站CPU的軟元件輸入繼電器中。“遠(yuǎn)程輸入”寄存器的內(nèi)容作為本地站系統(tǒng)中的輸入數(shù)據(jù)。(2)主站輸出時(shí)，用自動(dòng)刷新參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)在主站的“遠(yuǎn)程輸出”緩沖存儲(chǔ)器中。當(dāng)每次鏈接掃描時(shí)，自動(dòng)存入本地站的“遠(yuǎn)程輸入”緩沖存儲(chǔ)器中，再存入本地站CPU的軟元件輸入繼電器中。主站與本地站數(shù)據(jù)讀取/寫入的刷新和鏈接關(guān)系

主站與本地站數(shù)據(jù)讀取/寫入的刷新和鏈接關(guān)系如下所述：(1)本地站PLCCPU的字?jǐn)?shù)據(jù)(D)由自動(dòng)刷新存儲(chǔ)在本地站的“遠(yuǎn)程寫入寄存器(RWw)”緩沖存儲(chǔ)器中，此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與本地站相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中。存儲(chǔ)在主站RWr的數(shù)據(jù)，經(jīng)自動(dòng)刷新存儲(chǔ)到主站CPU的軟元件(D)中。(2)主站CPU的軟元件(D)輸出時(shí)，經(jīng)自動(dòng)刷新存儲(chǔ)到主站的“遠(yuǎn)程寫入寄存器(RWw)”緩沖存儲(chǔ)器中，此數(shù)據(jù)作為本地站系統(tǒng)的讀取數(shù)據(jù)，再經(jīng)自動(dòng)刷新存儲(chǔ)到本地站CPU的軟元件(D)中。4．主站和本地站程序的編寫主站程序

本地站程序

7.4Q主站CC-Link網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)例7.4.1Q主站CC-Link網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Q主站網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)圖

1．觸摸屏

觸摸屏軟件的參數(shù)設(shè)定名稱寄存器名稱繼電器名稱繼電器名稱繼電器站號(hào)D2011號(hào)站按鍵M110X0按鍵M10電流M206參數(shù)號(hào)D202…………電壓M207讀取值D22710站號(hào)按鍵M119X16按鍵M25轉(zhuǎn)速寫入值D204X0指示燈hi40設(shè)定M205監(jiān)控顯示D224……加速M(fèi)203頻率顯示D225X16指示燈M55減速M(fèi)204Y0指示燈M70REV指示M212REVM202……FWD指示M211FWDM201Y16指示燈