项目 7 PLC 通信实例

1. 项目7 PLC通信实例

2. 7.1 PLC通信概述 只要两个系统之间存在着信息的交换,那么这种交换就是通信。PLC与计算机,PLC与外围设备,PLC与PLC之间的通信统称为PLC通信。 通信系统 通信系统的组成,硬件：发送设备、接收设备、控制设备和通信介质等。软件：通信协议和通信软件。

3. 发送设备在发送数据的同时,也可接收来自其它设备的信息。同样的,接收设备在接收数据的同时,也可发送反馈信息。控制设备按照通信协议和通信软件的要求,对发送和接收之间进行同步的协调,确保信息发送和接收的正确性和一致性。通信介质是数据传输的信道。发送设备在发送数据的同时,也可接收来自其它设备的信息。同样的,接收设备在接收数据的同时,也可发送反馈信息。控制设备按照通信协议和通信软件的要求,对发送和接收之间进行同步的协调,确保信息发送和接收的正确性和一致性。通信介质是数据传输的信道。 通信协议的作用主要是规定各种数据的传输规则,更有效率地利用通信资源,保持通信的顺畅。收发双方都必须严格遵守通信协议的各项规定。通信软件则是人与通信系统之间的一个接口,使用者可以通过通信软件了解整个通信系统的运作情况,进而对通信系统进行各种控制和管理。

4. 数据传输方式：并行通信和串行通信。并行通信特点：将多个数据位同时进行传输,传输的数据有多少位,就相应地有多少根传输线。特点：速度快,但传输位数增多,电路复杂,成本上升, 适合于短距离的数据通信。在图7.1中一个8位数据,只要一个时钟周期就可从发送设备传送到接收设备。 图7.1 并行传送

5. 串行通信：多位数据在一根数据线上顺序进行传送,其速度比并行通信要慢。特点：电路简单,适合多数位、长距离通信。图7.2中8位数据,先做并/串转换,后用8个时钟周期（T1～T8）将其全部发送至接收设备；接收设备每个时钟周期接收到1位数据,8个时钟周期才接收完。串行通信：多位数据在一根数据线上顺序进行传送,其速度比并行通信要慢。特点：电路简单,适合多数位、长距离通信。图7.2中8位数据,先做并/串转换,后用8个时钟周期（T1～T8）将其全部发送至接收设备；接收设备每个时钟周期接收到1位数据,8个时钟周期才接收完。 图7.2 串行通信

6. 串行通信中发送设备与接收设备间要同步,否则会导致通信失败。它可分为同步和异步两种。异步串行通信：传输数据常以字节为单位分组,每组数据前后分别加一位起始位和停止位,可在停止位前加一位校验位。这组数据称为一帧。串行通信中发送设备与接收设备间要同步,否则会导致通信失败。它可分为同步和异步两种。异步串行通信：传输数据常以字节为单位分组,每组数据前后分别加一位起始位和停止位,可在停止位前加一位校验位。这组数据称为一帧。 图7.3 异步传送数据格式

7. 异步串行通信传输效率低,同步串行通信不再以字节为单位,而是以数据块（多个字节构成）为单位，在每个块前后加上起始位和停止位，减少了额外数据，提高了传输效率。同步通信方式的软硬件的复杂程度也随之上升，价格比较昂贵，只用在传输速率要求较高的系统中。PLC通信通常采用异步串行通信的方式。异步串行通信传输效率低,同步串行通信不再以字节为单位,而是以数据块（多个字节构成）为单位，在每个块前后加上起始位和停止位，减少了额外数据，提高了传输效率。同步通信方式的软硬件的复杂程度也随之上升，价格比较昂贵，只用在传输速率要求较高的系统中。PLC通信通常采用异步串行通信的方式。

8. 串行通信按传输方向,可分为单工、半双工和全双工3种。分别如图7.4中的（a）（b）和（c）所示。串行通信按传输方向,可分为单工、半双工和全双工3种。分别如图7.4中的（a）（b）和（c）所示。 图7.4 三种传送方式

9. 7.2 PLC使用的通信介质和接口标准 PLC通信多采用有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤。介质要求：抗干扰性高,传输速度较快,性价比。双绞线和同轴电缆符合这些要求,适合PLC通信的特点。

10. 一、RS-232C接口标准 RS-232C接口标准：标准的25针D型连接器。其管脚定义如表7.1所示。 RS-232C由美国电子工业协会EIA于62年公布, 规定了通信系统间数据交换方式,电气传输标准,收发双方通信协议的标准。RS-232C规定：1电平：-5V～ -15V； 0电平：+5V～+15V。由于电平相差很大,因此抗干扰能力较强。最简单的通信,只要用到3个管脚,TXD、RXD和地,常采用9针连接器。 波特率的定义：每秒传输的位数,单位是bps（bit per second）。波特率有300、600、19200bps等几种。 RS-232C缺点：传输距离不大,传输速率较低,抗共模干扰能力较差等。

11. 表7.1 25针D型连接器的管教定义表

13. 二、RS-422A接口标准 在RS-232C的25个引脚基础上，增加到了37个引脚，从而在功能上比RS-232C多了10种新功能。 RS-422A与RS-232C的区别：使用+5V作为工作电压，采用了差动收发的方式。差动收发需要一对平衡差分信号线，逻辑“1”和逻辑“0”是由两根信号线之间的电位差来表示的。因此，相比RS-232C的单端收发方式来说，RS-422A在抗干扰性方面得到了明显的增强。

14. 三、RS-485A接口标准 跟RS-422A基本一样，区别：RS-485A的工作方式是半双工，而RS-422A则是全双工。 全双工：可以同时进行数据的发送和接收； 半双工：在同一时刻，要么只能发送数据，要么只能接收数据，两 者不能同时进行。 RS-422A需要有两对平衡差分信号线，而RS-485A只需要一对。RS-485A与RS-422A一样，都是采用差动收发的方式，而且输出阻抗低，无接地回路等问题，所以它的抗干扰性也相当好，传输速率可以达到10Mbps。

15. 四、通信协议 为了保证收发各方通信的准确和畅通，类似于同交通规则用来规范交通行为一样，在通信系统中用通信协议来规范收发各方通信行为。 国际标准化组织和其它专业团体制定了许多已被人们普遍接受和广泛使用的通信协议。 也可制定自己的通信协议，用比较简单且合理有效的方式来管理参与通信的各方。

16. 7.3 PLC通信的实现 PLC厂家为PLC配备了专用的通信接口和通信模块，以方便与上位机进行通信，以及PLC相互之间进行通信。 PLC与计算机之间的通信 1 系统参数由PLC发送给上位机，然后上位机对数据经过分析、加工处理后，回显给操作者，操作者再将需要执行的命令输入到上位机，由上位机回传给PLC。上位机通常都是通用计算机，主要完成数据传输、处理、显示和打印，监视工作状态，网络通信和编制PLC程序。而PLC仍然是面向现场和设备，进行实时控制。

17. 1．通信接口与模块 小型PLC上都有RS-422A或RS-232C的通信接口，而在中大型的PLC上都有专用的通信模块。PLC与上位机的连接可以直接使用SC-09通信接口。 当PCL上的通信接口是RS-422A时，必须在PLC与计算机之间加一个RS-232C与RS-422A的接口转换器，以实现通信。RS-232C采用的接口转换模块FX-232ADP是一种以无规约方式与各种RS-232C设备进行数据交换的适配器。FX-232ADP转换模块与PLC连接好后，根据特殊寄存器D8120的设置来交换数据。PLC的RS指令可以设置交换数据的点数和地址。

18. 2．通信协议 • FX系列PLC与计算机之间的通信采用的是RS-232C标准，数据交换方式是字符串的ASCII码。每笔数据的长度可在通信前设定。 • 例如，要将数据字符“0”发送给接收方，数据交换方式定义为10位数据长度，其中，1位起始位，7位数据位，1为奇校验位，和1位停止位，传送字符“0”的格式如图6.5所示。从图7.5中可以知道，先传送起始位，然后是字符“0”的7位ASCII码，并且先传ASCII码的低位。因为字符“0”ASCII码 (0110000),传送码流为:0000110。跟在字符“0”后面的是奇校验位，最后是停止位。 图7.5 字符传送示意图

19. 7.4 PLC与PLC之间的通信 对于多控制任务的复杂控制系统，多采用多台PLC连接通信来实现。这些PLC有各自不同的任务分配，进行各自的控制，同时它们之间又有相互联系，相互通信达到共同控制的目的。PLC与PLC之间的通信，常称之为同位通信。

20. 通信系统的连接 PLC与PLC之间的通信，只能通过专用的通信模块来实现。用于RS-485通信板的适配器FX2-485-BD和双绞线并行通信适配器FX2-40AW，都是常用的PLC通信模块。利用它们可以方便地实现两台PLC之间的数据通信。一台PLC只连接一个通信模块，并且通过连接适配器将两台PLC或两台以上的PLC进行连接，以实现相互之间进行通信的系统。

21. 7.5 工作模块17 1：N 通信 一、工作任务 • 熟悉PLC通信原理及过程，上、下位机间通讯的格式，PLC与PLC之间的通讯格式。 二、任务说明 • 拨动输入开关X1,观察输出指示灯Y1是否点亮，并且在上位机上有相应的显示。 • 其中K0表示站点号，有效值从K0到K15共16个，每一个实验台的站点号都不同，必须正确设置站点号，否则会引起系统通讯不正确。 三、梯形图参考程序（以一号站点为例）