第六章 PLC网络系统.ppt

第6章 pc网络系统,6.1 网络与通信概述 6.2 omron pc网络系统概述 6.3 host link网络 6.4 ethernet网络系统 6.5 sysmac link网络 6.6 controller link网络,6.7 远程i/o系统 6.8 compobus/d网络 6.9 compobus/s网络 6.10 omron公司其他网络系统简介,6.1 pc网络系统,6.1 网络与通信概述 在介绍plc网络通信技术之前，先简要回顾一下数据通信方面的有关知识。 6.1.1 数据通信 数据通信主要采用串行和并行两种方式。并行通信时数据的各位同时传递，通信速度快，但使用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信，并行方式应用于计算机或pc内步数据传送。串行通信时数据逐位顺序传递，串行通信的,传递速度低但传送距离可以很长，因此串行通信技术发展很快，传输速率已可达mb/s级，在微型工业测控系统中普遍采用串行数据通信。目前应用最为广泛的是rs232e和rs422a/485串行通信。 1. rs232e串行通信接口 rs232e是由eia（美国电子工业协会）公布的异步串行通信接口，严格的全称为eia rs232。这里rs是英文“推荐标准”的缩写，232是一个标识号。在1969年此标准修改为rs232c，1987年修订为rs232d，1991年才修订为rs232e，但标准,修改的并不多，因此很多厂商仍使用旧的名称rs232c。rs232e既是一种协议标准，又是一种电气标准。它详细地规定了数据终端设备dte（data terminal equipment）和数据电路端接设备dce（data circuitterminating equipment）之间信息交换的方式和功能。目前大多数计算机主机和终端设备都具有rs232c接口。国际上cctv.24标准与之类似，二者都属于物理层标准。 rs232c的机械特性符合db25针标准连接器，对于该连接器的尺寸及每个插针的排列位置等都有明确的规定。,rs232c电气特性规定：逻辑“1”的电平为低于3v，而逻辑“0”的电平为高于3v。因此rs232c电平与ttl和mos逻辑电路产生的电平不相同，二者之间必须进行相应的转换，图6.1.1给出的mc1488和mc1489就是常用的电平转换器。 在图6.1.1中互连线路上传送的电平为rs232c电平，可高达12v较小于等于5v的ttl电平来说有更强的抗干扰能力。 在功能特性方面，rs232c定义了db25针连接器中20条连接线的电路连接及其含义，其中包括： 2条地线，4条数据线，11条控制线，3条定时信号线，其余5条是备用的或未定义的，,而最常用的有9条线。近年来多使用db9芯芯的连接器。表6.1.1为ibm微机和omron pc的rs232c接口引脚分配表。表6.1.2为rs232c的引脚说明。pc上的rs232c接口有三种形式：（1）cpu单元的内置rs232c口；（2）cpu外设口经通信适配器转换而形成的rs232c口；（3）pc的通信板或通信单元上配备的rs232c口。 利用rs232c异步串行通信口，pc与计算机、pc与pc之间就可以联网通信了。,表6.1.1 rs232接口引脚分配表,由图6.1.1可知，rs232c接口采用的是单端驱动、单端接收电路。其特点是：传送信号只用一根信号线，地线是公共的，传输距离最长为15m（即50英尺），传输速率最高为20kb/s。rs232c也存在着许多缺点，如数据传输率低，传输距离短，接口电路采用不平衡收发器，无法区分由驱动电路产生的有用信号和外部干扰信号。为此eia推出了rs449标准，并且派生了目前工业控制领域广泛应用的rs422a/485接口。,表6.1.2 rs232c引脚说明,2. rs422a和rs485串行通信接口 rs422a标准规定的电气接口是差分平衡式，与rs232c不同的是采用了如图6.1.2所示的平衡发送器和差分接收器，两者之间可以进行转换，通常将rs232c转换为rs422a。pc中就有这样的转换器。,在平衡方式下传送一个信号要用两条线。由于采用了双线传输，抗共模干扰的能力增强了，传输速率也明显提高。如距离12m时速率可达10mb/s，而距离增长为1200m时，仍可达100mb/s。由图6.1.2可知，平衡驱动和差分接收方法从根本上消除了信号地线。这种驱动相当于两个单端驱动器，它们的输入是同一个信号，而一个驱动器的输出正好与另一个反相。当干扰信号为共模信号出现时，接收器接收差分输入电压。这就是平衡电气结构的优点，收发不共地，能有效地从地线的干扰中分离出有效的信号。差分接收器可区分0.2v以上的电位差，因此可以不受对地参考系统的地电位波动和共模电磁的干扰。,rs485则是rs422a的简化变型，它与rs422a的不同之处在于：rs422a支持全双工通信（即收、发可同时进行），rs485仅支持半双工通信（即收、发分时进行）；rs422a采用两对平衡差分信号线，分别用于发送和接收，rs485只需一对信号线发送和接收。rs485两点传输电路如图6.1.3所示。,采用rs485互连时，某一时刻两个站只有一个站可发送数据，而另一个站只能接收数据，因此，发送电路必须由使能端加以控制。rs485还可用于多站互联。目前许多智能仪表均配有rs485接口，pc的许多通信单元都带有rs422a口和rs485口，因此联网构成分布式控制系统十分方便。,表6.1.3 三种串行接口的主要性能参数对照表,3.数据通信的主要技术指标 （1）信号传输速率：信号传输速率是指通信系统单元时间内传递的信息量。可由下式计算： sb= 1/tlbn 式中：t为传输代码的最小单元； n为信道的有效状态； sb代表信号传输速率。,二进制信号的传输速率用比特每秒(b/s)作单位，常称比特率。如比特率为1200b/s，就意味着每秒可传输1200个二进制脉冲。 （2）误码率：误码率是指码元在数据传输系统中传错的比率。可用下式计算： pe =ne / n 式中：ne为被传错的码元数； n为传输的码元总数。,在通信系统中，误码率是衡量数字通信系统可靠性的指标，要求为105109。 4. 差错检测与校正技术 数据在传递过程中由于各种原因造成信号失真，即接收端和发送端信号不一致，由“1”变“0”，着就是差错。而数据通信系统要能发现这种差错，并采取措施纠正，将差错控制在能允许的尽可能小的范围内，着就是所谓的差错检测与校正技术。,数据通信中，差错控制最常用的方法是差错控制编码，所采用的方式基本上有两类：自动请求重发arq（automatic request repeat）和前向纠错fec（fouward error correction）。其中，arq使用检错码和双向通道；fec则使用纠错码，不必重发，实时性高。一般来说，纠错码的编码效率总不及检错码，因而在通信中使用最多的仍是检错码或arq方式。奇偶校验码作为一种检错码虽然简单，但漏检率太高。在计算机网络与通信中，用得最为广泛得检错码是一种漏检率低也便于实现得循环冗余码crc（cyclie redundancy code）crc码又称为多项式码，,对于任何一个由二进制数位串组成得代码，总能与一个只含有“0”和“1”两个系数得多项式建立一一对应得关系，如代码1011001对应于多项式x6x4x31，crc码是pc网络中使用最广泛得校验码。,6.1.2 工业局域网概述 在工业现场控制中，分散式测控系统在适应性、可扩展性和可维护性等方面明显优于集中式测控系统，而工业局域网作为局域网得一个特例，构成网络得三大要素仍然是网络拓扑、介质访问控制方式和传输介质。 1. 网络拓扑 网络中各个节点相互连接得方法和形式称为网络拓扑，其中比较常见得拓扑结构有星形拓扑、总线拓扑、树形拓扑和环形拓扑等如图6.1.4所示。,（1）星形拓扑：每个节点都通过点点连接到中央节点，任意两站之间通信都要通过中央节点进行，所有通信均由中央节点控制，属于集中式通信控制。其缺点是对中央节点依赖性过强。星形拓扑主要适用于低数据率设备。 （2）总线拓扑：在总线拓扑拓扑中，传输介质是一条总线，所有节点都连接到总线上。利用中继器可延长总线的长度。一个站发送数据，所有其他站都能接收，因此所有节点共享一条传输链路。pc网络较多采用总线结构形式。 （3）树形拓扑：树形拓扑是总线拓扑的扩展形式。它适应性强，非常适合于分主次、分等级的层次型管理系统。,（4）环形拓扑：环形拓扑指网络中的中继器进行点点链路连接，构成一个封闭的环路，该链路是单项的，数据沿着一个方向（顺时针或逆时针）在网上环行。其特点是：网络设备只是简单的中继器，工作站提供复杂拆包和存取控制功能。与其他网络拓扑相比，环形拓扑能提供更大的吞吐量，可使用于工业环境。,2. 传输介质 传输介质是网络中连接收发双方的物理通道，也是实际传送信息的载体。网络中普遍使用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光导纤维电缆、微波、红外线、激光、卫星通信等。 双绞线由螺旋结构规则排列的两根或四根绝缘线组成。各个线对按螺旋结构排列的目的是使各线对之间的电磁干扰最小，低频传输时其抗干扰能力相当于同轴电缆。其优点是成本低，安装简单。rs232c、 rs422a 和rs485口多采用双绞线连接。,同轴电缆由内导体、外屏蔽层、绝缘层及外部保护层组成。根据同轴电缆通频带可分为基带（50）和宽带（70）两种同轴电缆。其中基带同轴电缆常用于ethernet（以太网）中。同轴电缆的抗干扰能力较强，维护方便，价格介于双绞线和光缆之间。 光导纤维电缆是以直径为50100um的柔软、能传导光波的光纤作为介质所构成的光纤电缆，简称光缆。各种玻璃和塑料可用来制造光纤。光纤传输分为单模和多模两类。单模光纤的光信号仅与光纤轴成单个可分辨角度，而多模光纤的光信号与光纤轴成多个可分辨角度。单模光纤性能优于多模光纤。,光纤传输最普遍的连接方式为点点方式。光纤信号衰减极小，不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率传输中保持低的误码率（低于1010）。但目前光纤的价格较高。由于光纤具有低损耗、宽频带、高数据传输率、低误码率、安全保密性好等优点，因此它是一种最有前途的传输介质。在omron网络系统中，remote i/o、ethernet等采用光缆，其主要类型包括全塑光纤电缆apf（all plastic fiber cable）、塑料护套光纤电缆pcf（plastic clad optical fiber cable）和硬塑料护套光纤电缆h-pcf（hard plastic clad optical fiber cable）三种。,3.介质访问控制方法 如前所述，不同网络拓扑上的设备必须共享传输线路。通信系统中对介质的访问可以是随机的（即各工作站可在任意时刻访问任意介质），以可以是受控的（即按照某特定的算法调整访问的时间和顺序）。在随机访问方式中，常用的争用总线技术是载波监听多路访问/冲突检测；在控制访问方式中常用令牌总线、令牌环，或称之为标记总线、标记环等。载波监听多路访问/冲突检测（carrier sense muliple access collision detect）简称csma/cd，是以太网采用的介质访问控制方法。,每个站在发送帧期间，同时有检错冲突的能力，即所谓边讲边听。每个工作站发送消息后，还要继续监听线路，判定是否有其他站与本站同时向传输线发送消息，一旦发现有，便终止当前发送（这就是“冲突检测”），并向总线发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已发生；各站随机等待一段时间后再去发送，直到发送成功为止。omron pc网络的以太网采用的就是csma/cd方法。 令牌总线（token bus）方式和csma/cd方式一样，采用的是总线网络拓扑，但不同的是各工作站在网上按一定顺序形成一个逻辑环。环中各站均有一个指定的逻辑位置（与物理位置无关），具有令牌的站点在一段规定时间内被授予,对介质的访问控制权。从物理上看，这属于一种总线结构的局域网，但从逻辑上看，又属于一种环形结构的局域网。组成逻辑环的站点被赋予一个顺序的逻辑位置，只有取得令牌的站点才能发送帧，该令牌在逻辑环上依次传递。有些pc网络中采用这种访问方式。 令牌环（token ring）是环形拓扑局域网采用的一种访问控制方式。在环形结构中，某一瞬间只有一个站点允许发送报文，令牌在网络环路上按一定顺序不断地传送，只有拥有令牌的站点才有权向环路上发送报文，而其他站点仅允许接收报文。站点发送后便将令牌发给下一个站点。该方式比较适合在实时系统中使用。omron的sysmac net就采用这种方式。,为了解决网络冲突和阻塞，经常采用网桥（交换方式）、交换机等方法将网络分段，以减少站点数来保证介质访问的管理。,6.1.3 isoosi参考模型 国际电信联盟itu（international telecommunication union）、ccitt及国际标准化组织（international organization for standardization,简称iso）等机构为计算机网络的标准做了卓有成效的工作。特别是iso在1979年提出了开放系统互连osi（open system interconnection）模型，它定义了异种计算机连接的标准主体结构，“开放”在这里代表了任何两个遵守参考模型和有关标准的系统可进行互连。osi参考模型提供了概念性和功能性结构，采用了分层的原则，将开放系统的通信功能划分为七个层次。图6.1.5为osi参考模型。,osi参考模型是计算机网络体系结构发展的产物，每一层的功能是独立的，它利用下一层为上一层提供服务。各层的主要功能如下： 1. 物理层（第一层） 物理层并不是物理媒体本身，它提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的特性。简单地说，就是提供有关同步和比特流在物理媒体上的传输手段。典型的协议有eiars232等。,2. 数据链路层（第二层） 数据链路层用于建立、维护和拆除链路连接，对互连的相邻通路进行差错控制、数据成帧、同步和流量调节等控制，实现无差错传输的功能。典型的协议有高级数据链路控制协议（hdlc）。 3. 网络层（第三层） 网络层控制分组传送系统的操作、路由选择、拥挤控制等任务，实现两个系统之间的连接，同时向传输层报告未恢复的差错。在广播网络中，因网络的路由选择很简单，所以网络层可能不存在。,4. 传输层（第四层） 传输层是真正的报源到报宿层，即末端到末端（endtoend）。它完成开放系统之间的数据传送控制，在开放系统之间提供可靠的透明的数据传送，恢复经过下三层（常称第13层为低层功能）后仍存在的传输差错，提供复用、分段和组合、分流等流量控制措施，提高吞吐量和服务质量。 5. 会话层（第五层） 会话层的主要功能是同步和令牌管理，它按照两个应用进程之间的约定和正确的收、发顺序，提供交互会话的管理功能，如对一路交换、两路交替等数据流方向的控制。,6. 表示层（第六层） 表示层主要把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，也就是起解释和翻译功能，并且提供字符代码、数据加密和语法转换、控制信息格式等功能。 7. 应用层（第七层） 应用层是osi参考模型的最高层，它包括各种需要的协议，提供对osi各种用户的服务，进行文件传输等，目前广泛使用的电子邮件、远程作业录入、远程数据库访问、报文处理系统及专用工具软件等都是应用层实现的功能。,6.1.4 ieee 802协议 美国电气和电子工程师学会ieee（institute of electrical and electronics engineers）制定了许多关于局域网协议的标准，局域网协议标准是基于osi参考模型、适用于局域网环境的协议标准。这些标准称为ieee 802.x标准或iso 8802x标准。 ieee 802是一个标准系列，如图6.1.6所示。,图6.1.6中各标准所包含的内容分别为： （1）ieee 802.1：lan标准概观和体系结构。 （2） ieee 802.2：逻辑链路控制（llc，包括简单无连接、连接方式、带确定无连接等服务）。 （3） ieee 802.3：带冲突检测的载波监听多路访问（csma/cd）方法和物理层规范。 （4） ieee 802.4：逻辑标记总线访问和物理层规范。1997年附加了802.4h协议，它是对单通道总线物理层实体bnc连接器和曼彻斯特编码信号方法的选择使用做出的规范。,（5） ieee 802.5：标记环访问方法和物理层规范 （6） ieee 802.6：城域网man（metropolitan area network）访问方法和物理层规范。1995年附加了man的dqdb子网上面向连接的服务协议。 （7）ieee 802.9：在mac和物理层 上综合语音和数据ivd（integrated voice and data）局域网技术。 （8）ieee 802.10：可互操作的局域网安全标准sils（standard for inteoperable lan security）。还附加了安全体系结构框架和802.11a协议和密钥管理的802.10c协议。,（9)ieee 802.11：无线局域网的mac协议和物理层规范。还附加了5ghz波段高速物理层的802.11a协议和对2.4ghz高速物理层扩充的802.11b协议。 (10)ieee 802.12：需求优先（demand priority）协议。1998年公布了100mb/s需求优先访问方法、物理层和中继器规范，还附加了全双工（fullduplex）操作规范。 (11) ieee 802.14：利用catv进行宽带通信的标准。,(12) ieee 802.15：无线私人网wpan（wireless personal area network）。 (13) ieee 802.16：宽带无线访问标准（broadband wireless access standards），由两部分组成。 (14)iso 9314:光纤分布式数据接口。,6.1.5 tcp/ip协议族 tcp/ip是全世界都采用的最广泛的工业标准，也是最成功的网络协议，业已成为internet/intranet上进行数据传输的标准。众所周知，tcp/ip是internet协议系列中的两个协议，由于它们是最基本、最重要的两个协议，因此常用tcp/ip代表整个internet协议系列。对应前面的osi模型的层次结构，可将tcp/ip协议系列分为四层，如图6.1.7所示。 tcp/ip协议的四层结构如下：,（1）网络接口层，也称链路层，主要功能是接收和发送ip数据报。,（2）ip层也称网络层，能将传输层数据包装未ip数据报，由路由算法处理网上的分组，将数据报传送至目的站点。 （3）传输层提供两台计算机间端到端的数据传送，具有两个不同的传输协议，即tcp和udp。其中，tcp能提供可靠的数据流，而udp只为应用层提供十分简单的服务，并不保证提供可靠的数据传输。 （4）应用层处理特定的应用，主要用于远程登录的telnet、文件传送协议（ftp），简单邮件传送协议（stmp）和简单网络管理协议（snmp）等。,在后续的章节中，大家可以看到omron pc网络使用了tcp/ip协议。有些pc网络也有使用map协议的，这里不作介绍。要引起注意的是：由于tcp/ip的通用性，它将成为未来iternet/intranet自动化控制系统的通用协议，这是一种新趋势。由于工业控制局域网的通信子网绝大多数都采用各公司的专用协议，若采用tcp/ip协议，将会使应用程序和通信子网之间得以遮蔽，可保持应用程序的通用性，有助于异构工业控制局域网的互联。因此工业控制局域网（包括pc网络）引入tcp/ip技术越来越得到业界的重视，无论是现场传感器还是控制单元，tcp/ip协议接口将成为最理想的选择。,6.2 omron pc网络系统概述 随着计算机和互联网技术的飞速发展，可编程序控制器及其网络作为cims系统的基础，近年来也得到了十分迅猛的发展，pc及其网络的产销量位居自动化设备的榜首，几乎在国民经济的所有部门都得到了普及和推广使用。 可编程序控制器控制系统常用生产金字塔pp（productivity pyramid）结构来描述，其特点是：上层负责生产管理，低层完成现场控制与检测，中间层进行生产过程的监控和优化。,可编程序控制器控制系统这种pp结构表明：pc网络既有控制功能，又有管理功能，若采用多级分布式结构便可实现低成本的cims系统。因此pc控制网络系统已发展成具有34级子网的多级分布式网络，可以实现工厂计算机控制系统nbs模型要求的大部分功能，并成为cims系统非常重要的组成部分之一。pc网络与其他工业局域网相比，在功能上基本相同，其特别之处在于：pc网络具有较高的性能价格比。图6.2.1是pc网络系统的分层结构简图。,omron公司针对不同层次的工业自动化网络系统的需要，开放了类型各异、功能齐全的plc网络产品。图6.2.2是目前该公司已有的pc网络系统。表6.2.1列举了各种pc网络的性能指标。,表6.2.1 omron pc网络系统的性能指标,( s ),omron pc网络分属于信息层、控制层和器件层三个网络层。 omron 目前主推 ethernet、 controller link 和 compobus三种网络，它们的应用领域不断扩大，因此提醒读者多加关注。 在后续章节的讲述中，主要按pc三个网络层次由高到低的顺序（即从信息层到控制层，再到器件层）来介绍omron pc的网络系统。,6.3 host link 网络 6.3.1 概述 上位链接系统（host link system）是把一台计算机做为上位机，通过host link单元及串行总线链接多台pc构成的监督控制系统，属于一种主从式总线型工业局域网。在omron pc网络中上位链接系统也被称为sysmac way系统，是既优化又经济的fa通信网络系统，因此应用也非常广泛。上位机可对pc传送程序，并监控pc的数据区，以及向host link系统的pc发送命令，控制其工作情况，实现系统的集散控制。对于不同型号的pc，host link单元的种类,也不相同。表6.3.1列出了上位链接系统通信单元的主要型号。 host link系统按结构分为菊花链结构、适配器结构和多级树状结构，如果按通信信道分可分为以下四类： 1. 光缆链接的host link系统 光缆链接的host link系统是指上位机与pc之间通过光缆连接的网络系统。在这种host link系统中，上位机最多可连接32台pc，连接形式分为串行结构和并行结构两种形式。与串行结构相比，并行结构是利用连接适配器（如3g2a5al002e）构成的，它具有可靠性高的优点。图6.3.1是host link系统串行结构形式。,表6.3.1 上位链接系统通信单元的主要型号,2. rs-232c电缆连接的host link系统 使用rs-232c连接可实现1：1的通信，即一台上位机与一台pc进行通信，也称点对点通信，最大通信距离不超过15m，因此不宜构成较大的上位链接系统。它有两种连接方式：利用pc自带的rs-232c通信口和在外设口安装适配器形成rs-232c通信口。,3. rs-422电缆连接的host link系统 利用rs-422接口与上位机连接构成的多点链接系统如图6.3.2所示。每台上位机最多可连接32台pc,形成所谓的1：n多点链接。这类上位链接系统的主干线电缆总长不得超过500m，下引分支电缆不超过10m。 4. 多级host link系统 某些型号的pc可安装两个或更多的上位链接单元，并与多台上位机混合相连构成多级上位链接系统。图6.3.3给出了多级host link系统的结构形式。,6.3.2 上位链接单元参数的设置 上位链接单元（host link单元）是pc连入上位链接系统的通信节点，必须对其通信参数进行一定的设置系统后，系统才能运行。pc中不需编写程序，上位机要编写相应的通信程序。对于不同的上位链接单元，参数的设置不完全相同。这里仅以c200h-lk202为例简单说明参数的设置过程。 c200h-lk202上位链接单元的面板图如图6.3.4所示，其中，图（a）为前面板，图（b）为后面板。,c200h-lk202前面板有4个参数设置开关sw1、sw2、sw3、sw4，其中前3个为十进制拨盘开关，sw4为十六进制拨盘开关。sw1与sw2用来设定上位链接单元的单元号（设备号），sw1与sw2分别表示十进制的十位和个位。其取值范围是0031。sw3用来设置波特率，从06分别对应300、600、1200、2400、4800、9600、19200b/s，而79不用sw4用来设置命令级、奇偶校验和异步数据格式，其具体含义如表6.3.2所示。,后面板还有两个开关：一个为终端阻抗开关，当该单元为最后一个单元时，将终端阻抗开关置on，表示接入一个内置的220欧姆的终端电阻；另一个开关时link类型选择开关，开关为on表示1：1（点对点）通信形式，否则为1：n通信形式。,表6.3.2 sw4设置的数据格式,6.3.3 上位机链接通信协议（host link协议） 上位机链接通信使用的是omron的host link协议，在一次交换中传输的命令或应答的数据被称为一帧，一帧最多包含131个数据字符。上位机链接命令可参考相应pc的编程手册，其基本格式如下： 上位机到pc命令格式,pc到上位机响应格式 其中，终止符前的校验码，可以检查传送时是否存在数据错误，通常称为fcs校验码。fcs是由8位二进制数按十六进制转换成的2个asc码字符，每次接收到一帧，都要把校验码前所有字符的asc码按位连续进行异或操作，计算fcs校验码，与帧中所包含的fcs码进行比较，从而检查帧中间的数据错误。下面以读00号机dm0000数据区命令为例说明fcs校验的计算方法。,命令格式:,*,上位机与上位链接单元的通信协议是多点制约型的，块是命令或响应的单位。从上位机发送到上位链接单元的数据块定义为命令块，反过来由上位链接单元发送到上位机的数据块称为响应块。每个块以设备号及标题开始，中间为正文，以帧检查序列（fcs和结束符）结束。上位机与上位链接单元的通信协议如图6.3.5所示。上位机与pc间进行通信的命令见表6.3.3（仅列举其中常用的部分）。表6.3.4列出了应答帧中返回的几种常用的结束码。,表6.3.3 上位机以pc间进行通信的命令,表6.3.4 几种常用的结束码,6.3.4 协议宏通信 通信协议宏的功能是用来控制pc与配有rs-232c和rs-422a/485口的通用设备进行数据交换的，用户可通过通信协议宏的支持软件对各种通信设备进行通信协议用户化，可以把通信协议宏的通信指令按照用户的要求进行设定。利用通信协议支持软件“cx-protocol”可编写由使用者独立定义的发送/接收数据格式的软件，该软件自带七种用于omron外围设备通信的标准通信序列，如温度控制器、调制解调器、条码阅读器等。同上述外围设备的数据交换,只需编写简单的梯形图程序即可实现。支持通信协议宏功能的pc有c200h机（只有com04以上的通信板）、cs1系列、cqm1h系列（cpu51或61）等，具体可参考各自的通信板手册。 使用协议宏通信时，系统通信方式设定为方式6，则应在通信板a口置dm6555的位1215为6，在通信板b口置dm6550的位1215为6。当通信板a口的dm6555的位0003置为0，通信板b口的dm6550的位0003置为0时，使用标准设置；当上述各位置为1时，则使用用户端口设置。,用户设置定义同rs-232c口，通信板a口的用户设置在dm6556中定义，b口在dm6551中定义。注意通信板两侧的通信参数必须保持一致，才能实现通信，具体见dm区设定。 图6.3.6（以c200h为例）为通信协议宏的执行过程，具体步骤分为以下三步： 通过软件设定用户通信协议。图6.3.6中的每一步均可以是一次发送和接收过程，在每一步中可定义发送步、接收步或发送和接收的数据完全由用户定义。,图6.36中的每一个序列可执行16步，可与不同的设备使用不同的通信格式进行通信。 在梯形图程序中通过使用pmcr指令可方便地调用不同的序列实现不同的通信任务。,cx-protocol是基于win95/98的、支持通信协议宏的软件，可同时显示用户设置或监控数据的层次结构和列表结构，支持标准系统协议，具有跟踪发送/接收信息的功能，操作简便。它支持cs1系列、cqm1h系列、c200hpc的大部分cpu单元，也支持cs1的串行通信板和个人计算机。cx-protocol用户菜单界面如图6.3.7所示。通信协议宏具有以下特点： （1）支持几乎所有带有rs-232c或rs-422a/485端口外围设备的通信协议，按照期望的通信协议标准生成发送和接收帧。,（2）每个协议最多允许定义1000个通信序列，每个序列最多允许定义16步。可定义监视时间、响应的应答方式及链接通道。 （3）由pc i/o区发送/接收的帧对于读/写过程具有变量集成化的功能。 （4）在发生错误时可设定发送/接收的重复次数，依靠接收数据决定下一步是否关断。在接收数据时可执行pc的中断程序。,（5）支持7种用于与omron外围设备通信的协议，可随时调用。通过软件可监视串口交换的数据。 （6）发送和接收的数据信息中自带了许多校验方式（如lrc、crc、crc-16、sum）,可由用户设定，在发送的时候自动添加。 通信协议支持软件的每个通信序列最多由16步组成，其中通信序列的设置如表6.3.5所示。,表6.3.5 通信序列的设置,续表6.3.5 通信序列的设置,续表6.3.5 通信序列的设置,6.4 ethernet 网络系统 ethernet 也称以太网，是一种应用广泛的著名网络技术，市场占有率达80以上，70年代由施乐公司发明。pc ethernet网络属于信息管理的高层网络，在omron网络系统中属于大型网之一。利用以太网能构筑功能强大的fa网络，连接internet/intranet上，可实现更为广泛的信息交换。,6.4.1 以太网组成及特点 以太网是总线拓扑结构的网络技术，通常由段（segment）构成。通过中继器可适当延长段的距离或增加网络节点，所有节点共享单一的传输介质。pc ethernet的基本结构如图6.4.1所示。 目前omron pc中的cs系列、cj系列、cv系列、cvm1系列、sysmac机都可当作网络节点，依靠以太网单元（简写为etn）接入网络。不同pc的以太网单元各异：,cs系列由cs1w-etn01（10bast-5）和cs1w-etn11（10base-t）两种以太网单元；cj系列的以太网sysmac系列相对复杂一些，除安装pc卡（pcmcia标准）单元c200hw-pcu01外，还要在pc卡单元插上合适的市售标准以太网卡，同时cpu单元上还要插上通信板单元c200hw-c0m01/04-e，最后将pc卡单元与通信板单元用总线连接单元c200hw-ce01/02连接起来，这样才能与ethernet网通信。 omron以太网是基于ethernet 2.0板框协议进行通信的，与ieee802.3标准稍有区别，ethernet 2.0通信协议如图6.4.2所示。,下面以omron最新的cs/cj系列以太网单元为例介绍以太网通信系统，该网络系统的主要特点是： （1）以太网单元使pc支持宽范围的以太网协议，包括udp/ip和tcp/ip国际通用internet协议，可与不同的以太网单元、工作站和个人计算机之间方便地通信，最多可对8个socket端口用不同协议进行通信服务。 （2）支持pc与上位机之间的文件传输ftp功能，不需编程就可传输大量的数据，工作站或节点用ftp客户机就可读完pc中的文件。,（3）通过udp/ip支持omron公司自己的标准通信协议fins，其他omron pc利用send、recv和cmnd指令传输数据，利用fins网关功能可进行网络互联，如信息系统以太网之间、以太网与控制系统controller link网络、sysmac net等异型网络之间可互联交换信息。controller link 网的pc可监控以太网上的pc。,（4）支持smtp信息通信，可将pc上的用户信息、单元出错信息和状态信息异e-mail形式发送至邮件服务器。 （5）在ras方面具有自诊断功能，用ping命令可测试远程节点、查询错误历史数据的记录等。 cs/cj以太网单元属于cpu总线单元，安装在cpu板或扩展板上，安装单元数不超过4个。 以太网系统的主要通信技术指标如表6.4.1所示。,表6.4.1 以太网系统的主要通信技术指标,6.4.2 以太网系统初始化设置 以太网系统通信前要进行一系列的设置，设置步骤如下： 1. 确定ip地址 ip地址也称为internet地址，它是以太网进行通信的基础。利用ip地址可以识别以太网号和网络上的节点号。ip地址的统一格式有惟一的一个32位二进制数组成。由于二进制使用起来不方便，习惯采用“点分十进制”方式来表示，即每8位为1段，共分4段，并用十进制表示，段间用小数点隔开。如二进制10000010 00010010 00100011 00001000表示为。,当网络中的节点较多或网络分段较多时，则引入子网掩码的概念，把网络划分为多个子网，将ip地址的一部分作为子网号。在ip地址中对应网络号或子网号的位设为“1”，其余对应于ip地址中的主机号的位设为“0”。例如internet网中的c类地址的默认子网掩码为，它表示ip地址的前24位为子网号，后8位为主机号。除了用于划分子网，子网掩码还可用于判断ip地址是否属于同一网络。,2. 以太网单元号和节点号的设置 以太网单元属于cpu总线单元，cs系列的以太网单元正面和背面板如图6.4.3所示。 从图6.4.3中可看出，单元号旋转开关位于面板上部。etn单元号用一个十六进制数设置，范围为0f，它决定了cpu单元分配给etn单元相应的内存工作区（cio、dm区），也可用于区分同一pc上不同总线单元，出厂设置为0。 节点号用两位十六进制旋转开关来设定，主要功能是指定etn单元在pc网络中的节点号，在多段以太网中区分以太网单元，范围为07e（0126），出厂设置为01。,3. 设置本地ip地址 cs系列etn单元的本地ip地址可由etn单元背面板的8个十六进制旋转开关设定。其中sw1和sw2、sw3和sw4、sw5和sw6、sw7和sw8分别复合一位本地ip地址： 起始ip地址不能设置为127（7fh）,主机号区不能设为全0或全1，子网号区不能设为全1，这一点与互联网中的ip地址稍有不同。,注意：当使用自带转换地址时，sw7和sw8设置为网络节点号，其余开关设为0。 对于新推出的cj系列，在cpu总线系统安装时，利用cx-programmer进行用户期望设置。缺省设置的ip地址也可用编程器完成。 4. 创建i/o表 cs系列pc利用编程装置如编程器cx-net 、cx-programmer等创建i/o表。对于cs系列来说，创建i/o表是,必需的，而对于cj系列来说，只有当用户程序使用i/o分区时才要创建i/o表。下面以编程器为例说明pc在线i/o表自动生成的过程，如图6.4.4所示。 5. 创建路由表 当网络上节点利用omron公司的fins通信时，必须创建路由表。对于网上所有中继节点来说，这也是不可缺少的一个过程。路由表主要描述了fins通信的信息传输路径，它包括本地网络表和中继网络表。,（1）本地网络表是描述在每一个节点（pc或fa计算机）上的通信单元或通信板的单元号与所属的网络地址的对应关系的一种表格。它由 单元号和本地网络地址两部分组成，其中单元号由etn单元的前面板旋转开关设定，本地网络地址是通信单元所连接的网络地址，范围为0127。本地网络表格式参见下面的例题。,（2）中继网络表是指把数据传到与本节点不相连的网络中而数据又必须是第一个传送到的节点路径表格，包含了目的网络地址、网络地址和到达第一个中继点的节点号之间的相互关系。它包括终点网络（end network），中继网络（relay network）和中继节点（relay node）等内容。中继网络表的一般格式参见下面的例题。 注意：使用fins服务，或多点通信的pc使用cmnd指令时必须生成路由表。 下面我们通过一个例题来熟悉路由表的创建过程。,6. 系统启动参数设置 在cpu总线单元系统构成中，通过相应的参数设置，可以实现以太网单元的基本和特殊功能。系统参数的设置只能通过omron cx-programmer实现，原因是它位于cpu单元上的参数区而不在i/o存储区，不能通过指令或编辑i/o实现。但是对于cj系列的etn来说，可利用fins命令设置ip地址和子网掩码。系统参数设置的主要内容见表6.4.2所示。,表6.4.2 系统参数设置,7. 内存工作区分配 pc根据etn单元设定的单元号分配相应的内存工作区，cpu总线单元数据区（cio）和dm区。 cpu总线单元数据区：每个cio单元被分配25个字，如表6.4.3所示。 每个单元数据存放的起始地址为：n=cio 1500+（25单元号），而cio区的每个单元数据的内容如图6.4.6所示。其中，单元控制字的某些位可由用户设定。利用cx-programmer还可检查tcp/udp socket 的8个口状态、ftp状态。详细内容可参阅相关手册。,表6.4.3 cio区的单元分配,表6.4.4 dm区的单元分配,dm区：每个dm区的单元被分配100个字，如表6.4.4所示。 dm区每个单元的起始地址为：m=d30000+（100单元号），该区中每个单元的100字数据内容如图6.4.7所示。其中，ip地址设置/显示区中，cs系列只能从以太网单元到cpu单元，而cj系列cpu单元和以太网单元可以互换。其他数据的详细内容可参阅相关手册。 总之，当完成了系统的硬件连线和软件设置后，以太网单元etn就可连到以太网上进行通信。,图6.4.7 dm区数据内容,6.4.3 fins通信 fins是英文factory interface nerwork service 的缩写。fins通信是omron公司自行开发的协议，它使用专门的地址，该寻址能给以太网或其他fa网络（如sysmac net lan等）上的客户机提供统一的通信服务，客户机读取pc内存中的数据时无需运行服务器pc上的用户程序。在以太网上，利用udp socket进行数据的传送和接收，通信过程如图6.4.8所示。,fins通信服务提供了在omron工厂自动化网络上各节点传输数据和改变pc工作模式等功能。其主要特点是： （1）在用户程序中执行指令，主要应用于omron cpu总线单元和fa支持板等。 （2）读取单元数据，改变运行模式无需通信和网络方面的知识。 （3）只要单元或通信板支持fins命令，则pc自动响应，在接收端无需编程。,（4）在pc之间和pc与主机之间可利用send/recv、cmnd通信。 注意：与互联网类似，udp协议并不提供可靠的通信服务，udp端口号缺省值为9600（十进制），在以太网中要与有相同udp端口号的节点才能进行通信。 1. 地址转换 以太网通信依靠ip地址，而omron公司的fins则使用fins节点号，因此以太网单元应在ip地址和fins节点号之间进行转换，以保证数据在节点间的传送。通常有三种地址转换方法：,地址自动转换属于一种缺省设置，可通过cx-programmer设置，其优点是可区别fins 地址和ip地址的一致性，缺点是以太网单元的主机号和节点号必须设置为相同值，远程主机号受fins节点号范围限制。 （2）ip地址表转换法。ip地址表是预先设置fins节点号和ip地址间对应关系的表格。通常在cx-programmer进行系统启动设置时完成。 【例3】如表6.4.5所示，发送到18节点的fins 信息会转到ip地址为7的节点中。,ip地址表转换法的优点是允许fins节点号和ip地址自由分配，能提供一种简单的对应表格，但缺点是表格中注册节点号和ip地址对的数目不能超过32个。 表6.4.5 ip地址表,（3）复合地址转换法。该方法就是综合上述两种地址转换方法，首先利用ip地址表转换，若找不到合适的fins地址，则改用地址自动转换法来计算。 2. 面向pc的命令 cj/cs系列的pc用户在梯形图程序中可以使用网络通信指令send（090）、recv（098）和cmnd（490）进行fins通信，表6.4.6是fins通信的技术指标。,表6.4.6 fins通信的技术指标,（1） send（090）功能：将i/o数据从本地节点写到另一节点，其功能如图6.4.9所示。 该指令将从s开始的n个字传送到目标节点d开始的n个字中，c为控制首字，后续四个字规定传送的其他参数，详细内容见表6.4.7。,图6.4.9 send（090）指令功能图,表6.4.7 send指令控制数据内容,（2）recv（098）功能： 将i/o数据从另一节点读入本地节点，其功能见图6.4.10。 该指令把从s开始的m个字接收到本地节点d开始的m个字中。c为控制字首字，后续四个字规定传送的其余参数，内容与send（090）控制字类似，只要把表6.4.7中控制字c+2的目标节点号n改为远程节点号m（发送源）即可。 （3）cmnd（490）功能： 发送命令信息，其功能见图6.4.11。,该指令从本地节点发送s开始的n个字节命令信息到目标节点n，在远程节点接收由d开始的m个字。控制数据首字为c，后续5