2011机制-PLC-第七-八章

第7章PLC的通信与工业自动化通信网络第一节网络通信的基本知识一、计算机的通信方式1.按数据传送方式分类(1)并行通信和串行通信①并行通信：所传送数据的各个位同时进行发送或接收，以字节或字为单位。②串行通信：所传送数据的各个位按位进行发送或接收，以位为单位，每次只传输一位。并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序控制器之间的数据传送。(2)同步通信和异步通信①异步通信：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的。②同步通信：发送方和接受方使用同一个时钟脉冲。2.按数据传送方向分类串行通信时,在通信线路上按照数据的传送方向可以分为单工(图a)、半双工(图b)和全双工(图c)三种通信方式。ABABAB（a）（b）（c）二、串行通信接口标准1.RS-232既是一种协议标准，也是一种电气标准，它规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能。特点：接口采用按位串行的方式单端发送、单端接收,传送距离近，数据传送速率低，抗干扰能力差。2.RS-422接口采用两对平衡差分信号线，以全双工方式传送数据。通讯速率可达到10Mbps，最大传送距离为120米。抗干扰能力较强，适合远距离传送数据。3.RS-485与RS-422接口相比，只有一对平衡差分信号线，以半双工方式传送数据，能够在远距离高速通讯中，以最少的信号线完成通讯任务。三、工业控制网络基础1.工业控制网络的结构2.主站与从站连接在网络中的通讯站点根据功能可分为主站与从站：主站：可以对网络中的其他设备发出初始化请求；从站：只能响应主站的初始化请求，不能对网络中的其他设备发出初始化请求。网络中可以采用单主站(只有一个主站)连接方式或多主站(有多个主站)连接方式。3.通讯协议在PLC网络中配置的通讯协议可分为两类：通用协议和公司专用协议。在进行网络通讯时，通讯双方必须遵守约定的规程，这些为进行可靠的信息交换而建立的规程称为协议。定义分类开放系统互联的参考模型OSI：通用协议，一般分为7层。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议OSI参考模型第二节FX系列PLC的通信功能一、可编程控制器的通信形式1.并行通信①通过FX2N-485-BD内置通信板和专用的通信电缆。②通过FX2N-CNV-BD内置通信板、FXON-485ADP特殊适配器和专用通信电缆。2.PLC间简易链接简易PLC间链接也叫做N∶N网络。最多可以有8台PLC连接构成N∶N网络,实现PLC之间的数据通信。3.计算机与PLC之间的通信①采用RS232C接口的通信系统。②采用RS485接口的通信系统，一台计算机最多可连接16台可编程控制器。4.无协议通信①使用串行通信指令RS可以实现PLC与各种有RS-232接口设备之间的通信。指令名称助记符指令代码操作数程序步[S·]m[D·]n串行通信指令RSFNC80DK、H、DDK、H、DRS:9步②使用串行通信接口模块（参阅教材P193相关章节内容）RS-232C通信用功能扩展板与通信模块FX1N-422-BD/FX2N-422-BD通信用功能扩展板RS-485通信用适配器与通信用功能扩展板其他：略第8章PLC在工业应用中的若干问题第一节PLC的型号选择与硬件配置的确定一、PLC的适用范围与型号选择1.PLC的适用范围I/O点数很多、较复杂的控制系统系统对可靠性要求高需要经常改变控制电路的结构和修改控制参数(1)控制系统对PLC指令系统的要求(2)估计对用户存储器容量的要求(3)估计系统对PLC响应时间的要求(4)PLC物理结构的选择(5)对PLC功能的特殊要求(6)对PLC通信联网功能的要求(7)系统对可靠性的要求(8)编程器与存储器的选择2、PLC的型号选择二、控制系统的结构与控制方式选择(1)单机控制系统(2)集中控制系统(3)远程I/O控制系统(4)集散控制系统(5)网络控制系统(6)冗余控制系统(7)混合控制系统1.控制系统的结构图8.1集散控制系统主CPU备CPURPU主I/O备I/O图8.2冗余控制系统三、开关量I/O模块的选择根据PLC的输入量和输出量的点数和性质确定I/O模块的型号和数量。(1)开关量输入模块的选择(2)开关量输出模块的选择第二节PLC控制系统的设计调试步骤设计调试过程示意图一、深入了解被控制系统首先对被控对象的工艺过程、工作特点、功能和特性进行认真分析，并通过与有关工程技术人员的共同协作，明确控制任务和设计要求，制定出详实的工作循环图或控制状态流程图。然后，根据生产环境和控制要求确定采用何种控制方式。二、与硬件有关的设计①确定系统输入元件和输出元件的型号；②根据被控对象对控制系统的要求，以及PLC的输入量、输出量的类型和点数，确定PLC的型号和硬件配置。③给PLC的输入量、输出量分配元件号④画出硬件接线图。三、程序设计与调试1.程序设计首先应确定用户程序的基本结构，画出程序结构方框图或顺序功能图根据梯形图的三种设计方法设计梯形图简单的系统可采用经验设计法复杂的系统应采用顺序控制设计法老设备改造根据继电器电路图设计2.程序调试模拟调试:可采用仿真软件，如三菱的GXSimulator仿真软件（与GXDeveloper编程软件配套使用）。现场调试：模拟调试通过后将PLC安装到现场进行调试。8第三节降低PLC控制系统硬件费用的方法一、减少所需PLC输入点数的方法图8.4分组输入(1)分组输入对于不会同时发生的程序，所使用的输入量可以分组使用PLC的同一组输入端子。(2)矩阵输入矩阵输入指令MTR十六键输入指令HKY数字开关指令DSW(以上指令的应用参见第六章相应内容）(3)输入触点的合并如果某些外部输入信号总以整体形式出现在梯形图中，则应将它们对应的触点在PLC外部串、并联后作为一个整体输入PLC。(4)将系统的输入信号设置在PLC之外图8.6输入信号设在PLC之外对于系统的某些功能简单、涉及面窄的输入信号，可将它们设置在PLC的外部硬件电路中，不必作为PLC的输入信号。图8.7只用一只按钮的控制电路图8.8交替输出(5)只用一个按钮的控制电路（通过程序设计使用一个按钮实现两种功能）二、减少所需PLC输出点数的方法图8.9外部负载电路可以用一个输出点控制通/断状态完全相同的两个负载，如图8.9中的Y0,Y1.通过外部元件或PLC控制的转换开关，PLC一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。第四节提高PLC控制系统可靠性的措施一、电源的抗干扰措施消除干扰的主要方法是阻断干扰侵入的途径和降低系统对干扰的敏感性。图8.10低通滤波电路与隔离变压器图8.11输入/输出电路的处理图8.12输入电路二、感性负载的处理三、安装与布线的抗干扰措施(1)安装的抗干扰措施①动力线、控制线以及PLC的电源线和I/O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I/O之间应采用双绞线连接。②PLC应远离强干扰源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。③PLC的输入与输出最好分开走线，开关量与模拟量信号线也要分开敷设。模拟量信号的传送采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻应小于屏蔽层电阻的1/10。④PLC基本单元与扩展单元以及功能模块的连接线缆应单独敷设，以防外界信号干扰。⑤交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆，输出线应尽量远离高压线和动力线。(2)PLC的接地(3)强烈干扰环境中的隔离措施(4)PLC输出的可靠性措施四、抗干扰的软件措施