8.1可编程控制器系统联网课件

PLC原理及应用技术九江职业技术学院第8章可编程控制器的通信及网络九江职业技术学院电气工程系32020/2/11内容提要可编程控制器系统联网以计算机作为操作站的PC网络九江职业技术学院电气工程系42020/2/118.1可编程控制器系统联网8.1.1可编程控制器的网络化趋势如果把PLC与PLC、PLC与计算机或PLC与其它智能装置通过传输介质连接起来，就可以实现通信或组建网络，从而构成功能更强，性能更好的控制系统，这样可以提高PLC的控制能力及控制范围实现综合及协调控制，同时，还便于计算机管理及对控制数据的处理，提供人机界面友好的操控平台；可使自动控制从设备级发展到生产线级，甚至工厂级，从而实现智能化工厂（SmartFactory）的目标。随着计算机技术、通信及网络技术的飞速发展，PLC在通信及网络方面的发展也极为迅猛，几乎所有提供可编程控制器的厂家都开发了通信模块或网络系统。三菱电机率先较早的开发了MELSECNET网络，随着网络化控制及集散控制不断普及，工业控制要求的不断提高，传统的PLC控制系统的网络化方向发展已成为趋势。九江职业技术学院电气工程系52020/2/118.1.2可编程控制器网络连接系统FX系列的可编程序控制器都具有联网功能，按照层次可把连接的对象分成三类：计算机与PLC机之间的连接；PLC机与PLC机之间的连接；PLC主机与它的远程输入/输出单元的连接。它们简称为：上位连接（SYSWAY）、同位连接（PLC连接系统）和下位连接（SYSBUS）。1．上位连接系统(1)作用：在三菱公司标准通信规约下的PLC与计算机的连接。按照此通信规约，所连接的小型机或个人电脑可以实现集中控制。通过中央计算机，工作人员可以启动/停止PLC的运行。监视PLC运行时I/O继电器和内部继电器的变化情况。(2)编程：PLC的程序不受计算机程序的约束。(3)用途：控制和监视数据的发送/接收。(4)结构：计算机通过标准的RS-232C或RS-422A（485）接口与链接适配器连接，然后接到各个PLC上，每个PLC装一个上位链接单元。上位链接单元可使上位计算机监视PLC间的数据通信。一个上位计算机最多可连接32台PLC。九江职业技术学院电气工程系62020/2/112．同位连接系统(1)作用：同位系统不采用上位计算机控制的网络方式。每台PLC都有能力要求使用并控制网络，以便发送或询问其他网络设备（PLC）的信息。(2)编程：使用标准梯形图。(3)用途：每台同位PLC都可以根据需要请求使用通信网络，将数据传送给另一台同位装置。(4)结构：各台同位PLC通过标准的RS-485接口连接。(5)特点：同位系统中，当一个或多个设备脱离服务时，剩余的还依然能运行。并且在余下的在用设备之间依然可以继续通信。3．下位连接系统(1)作用：在三菱公司标准通信规约下，通过I/O单元使PLC之间相互连接。按照此通信规约，使用远程I/O主站和I/O链接单元，使数据在PLC之间传送。(2)编程：使用标准梯形图。(3)用途：简单控制与远程数据的发送/接收。(4)结构：三菱公司的远程输入/输出主站单元（简称主站）、远程输入/输出从站单元（简称从站）、输入/输出链接单元（简称I/O链接单元），并由使他们构成下位连接系统。(5)特点：下位连接系统是一种灵活的分散控制系统，可按用户要求来增减控制的规模，便于设计和调试，而且排除故障省时容易。九江职业技术学院电气工程系72020/2/118.1.3三菱可编程控制器的通信类型1．串行通信接口标准图(1)RS-232CRS-232C是美国EIC（电子工业联合会）在1969年公布的通信协议，至今仍在计算机和可编程控制器中广泛使用。RS-232C采用负逻辑，用-5~-15V表示逻辑状态1，用+5~+15V表示逻辑状态0。RS-232C的最大通信距离为15m，最高传输速度速率为20kbit/s，只能进行一对一的通信。RS-232C可使用9针或25针的D型连接器，可编程控制器一般使用9针的连接器，距离较近时只需要3根线。RS-232C使用单端驱动、单端接收的电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。九江职业技术学院电气工程系82020/2/11(2)RS-422A美国的EIC于1977年制定了串行通信标准RS-499，对RS-232C的电气特性做了改进，RS-422A是RS-499的子集。RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，从根本上取消了信号地线。平衡驱动器相当于两个单端驱动器，其输入信号相同，两个输出信号互为反相信号，图中的小圆圈表示反相。外部输入的干扰信号是以共模方式出现的，两根传输线上的共模干扰信号相同，因接收器是差分输入，共模信号可以互相抵消。只要接收器有足够的抗共模干扰能力，就能从干扰信号中识别出驱动器输出的有用信号，从而克服外部干扰的影响。RS-422A在最高传输速率（10Mbit/s）时，允许最大通信距离为12m。传输速率为100kbit/s时，最大通信距离为1200m。一台驱动器可以连接10台接收器。九江职业技术学院电气工程系92020/2/11(3)RS-485RS-485是RS-422A的变形，RS-422A是全双工。两对平衡差分信号线分别用于发送和接收。RS-485为半双工，只有一对平衡差分信号线，不能同时发送和接收。使用RS-485通信接口和双绞线可组成串行通信网络，构成分布式系统，系统中最多可有32个站，新的接口器件已允许连接128个站。九江职业技术学院电气工程系102020/2/112．网络通信类型三菱主机FX系列支持以下五种类型的通讯：N：N网；并行链接；计算机链接；无协议通讯（用RS指令进行数据传输）；可选编程口。下面介绍有代表性的两种。(1)N：N网络用FX2N，FX2NC，FX1N，FX0N可编程控制器进行的数据传输可建立在N：N的基础上，总站点数最大8个。(2)计算机链接（用专用协议进行数据传输）用RS485（422）单元进行的数据可用专用协议在1：N（16）的基础上完成，最多可以连16台PLC机。九江职业技术学院电气工程系112020/2/118.1.4通信格式1．什么是通信格式通信格式决定计算机链接和无协议通信（RS指令）间的通信设置（数据通信长度，奇偶校验和波特率等）。通信格式可用可编程控制器中的特殊数据寄存器D8120来进行设置。根据所使用的外部设备来设置D8120。当修改了D8120的设置后，确保关掉可编程控制器的电源，然后再打开，否则无效。2．相关标志和数据寄存器九江职业技术学院电气工程系122020/2/11(1)特殊辅助继电器特殊辅助继电器描述M8121数据传输延时（RS指令）M8122数据传输标志（RS指令）M8123接收结束标志（RS指令）M8124载波检测标志（RS指令）M8126全局标志（计算机链接）M8127接通要求握手标志（计算机链接）M8128接通要求错误标志（计算机链接）M8129接通要求字/字节变换（计算机链接）超时评估标志（RS指令）M81618位/16位变换标志（RS指令）九江职业技术学院电气工程系132020/2/11(2)特殊数据寄存器特殊数据寄存器描述D8120通讯格式（RS指令，计算机链接）D8121站点号设定（计算机链接）D8122剩余待传输数据数（RS指令）D8123接收数据数（RS指令）D8124数据标题初始值：STX（RS指令）D8125数据结束符初始值：ETX（RS指令）D8127接通要求首元件寄存器（计算机链接）D8128接通要求数据长度寄存器（计算机链接）D8129数据网络超时计时器值（RS指令，计算机链接）九江职业技术学院电气工程系142020/2/11(3)通信格式位号名称描述0（位=OFF）1（位=ON）b0数据长度7位8位b1b2奇偶（b2，b1）（0，0）：无（0，1）：奇（1，1）：偶b3停止位1位2位b4b5b6b7波特率（BPS）（b7，b6，b5，b4）（b7，b6，b5，b4）（0，0，1，1）：300（0，1，1，1）：4800（0，1，0，0）：600（1，0，0，0）：9600（0，1，0，1）：1200（1，0，0，1）：19200（0，1，1，0）：2400b8标题无有效（D8124）默认：STX（02H）b9终结符无有效（D8124）默认：ETX（03H）九江职业技术学院电气工程系152020/2/11(3)通信格式位号名称描述0（位=OFF）1（位=ON）b10b11b12控制线无协议（b12，b11，b10）（0，0，0）：无作用RS232C接口（0，0，1）：端子模式RS232C接口（0，1，0）：互连模式RS232C接口（FX2NV2.00版）（0，1，1）：普通模式1RS232C接口RS485（422）接口（1，0，1）：普通模式2RS232C接口（仅FX，FX2C）计算机链接（b12，b11，b10）（0，0，0）：RS485（422）接口（0，1，0）：RS232C接口b13和校验没有添加和校验码自动添加和校验码b14协议无协议专用协议b15传输控制协议协议格式1协议格式4九江职业技术学院电气工程系162020/2/11举例：数据长度7位奇偶偶停止位2位波特率9600BPS协议无协议标题未使用终结符未使用控制线普通模式九江职业技术学院电气工程系172020/2/118.1.5上位计算机链接（即1:N通讯）1．链接后的数据流(1)计算机从可编程控制器读取数据。九江职业技术学院电气工程系182020/2/11(2)计算机向可编程控制器发送数据。(3)可编程控制器向计算机发送数据。九江职业技术学院电气工程系192020/2/112．站号站号即可编程控制器提供的数字，用来确定计算机在访问哪一个可编程控制器。在FX系列可编程控制器中，站号是通过特殊数据寄存器D8121来设定的。设定的范围是从00H到0FH。最多可以实现16台通信。例如：0号站定义九江职业技术学院电气工程系202020/2/113．用一对导线连接九江职业技术学院电气工程系212020/2/118.1.6同位链接（PLC与PLC连接系统N:N网络）1．相关标志和数据寄存器介绍(1)辅助继电器特性辅助继电器FX2N名称描述响应类型只读M8038N：N网络参数设置用来设置N：N网络参数主站点，从站点只读M8183主站点通讯错误当主站点产生通讯错误时它是ON从站点只读从M8184到M8191从站点通讯错误当从站点产生通讯错误时它是ON主站点，从站点只读M8191数据通讯当与其它站点通讯时它是ON主站点，从站点九江职业技术学院电气工程系222020/2/11(2)数据寄存器特性辅助继电器（FX2N）名称描述响应类型只读D8173站点号存储它自己的站点号主站，从站只读D8174从站点总数存储从站点总数主站，从站只读D8175刷新范围存储刷新范围主站，从站只写D8176从站点号设置设置它自己的从站点号主站，从站只写D8177总从站点数设置设置从站点总数主站只写D8178刷新范围设置设置刷新范围主站只写D8179重试次数设置设置重试次数主站只写D8180通讯超时设置设置通讯超时主站只读D8201当前网络扫描时间存储当前网络扫描时间主站，从站只读D8202最大网络扫描时间存储最大网络扫描时间主站，从站只读D8203主站点的通讯错误数止主站点的通讯错误数目从站只读D8204到D8210从站点的通讯错误数目从站点的通讯错误数目主站，从站只读D8211主站点的通讯错误代码主站点的通讯错误代码从站只读D8212到D8218从站点的通讯错误代码从站点的通讯错误代码主站，从站九江职业技术学院电气工程系232020/2/11(3)设置①设定站点号（D8176）设定0到7的值到特殊数据寄存器D8176中。设定值描述0主站点1到7从站点号例子：1是第1从站点，2是第2从站点例如：设定主站0：MOVK0D8176设定从站1：MOVK1D8176九江职业技术学院电气工程系242020/2/11②设置刷新范围