PLC基础及应用通信篇课件

1、 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识7.1.1 数据通信基础1.串行数据传送和并行数据传送串行数据传送传送时所有数据是按位（bit）进行的只需要一根或两根传送线，适合长距离数据传送PLC网络传送数据的方式绝大多数为串行方式。并行数据传送传送时所有数据位是同时进行的，以字或字节为单位传送。传输速度快，但通信线路多、成本高，适合近距离数据传送。计算机或PLC内部数据处理、存储一般都是并行的。第1页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识2.异步传送与同步传送 异步传送 异步传送也称为起止传送。它在发送字符时，要先发送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后还

2、可以加入奇偶校验位。异步传送较为简单，但要增加传送位，将影响传输速率。异步传送是靠起始位和波特率来保持同步的。同步传送 同步传送要在传送数据的同时，也传递时钟同步信号，并始终按照给定的时刻采集数据。同步方式传送数据虽然提高了数据的传输速率，但对通信系统要求较高。PLC网络多采用异步方式传送数据。 第2页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识3.单工通信、半双工通信和全双工通信 单工通信在通信线路上，数据只可按一个固定的方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式。例如广播、遥控通信。 半双工通信数据可以双向传输，但不能同时进行，在任一时刻只允许在一个方向上传输主信息的通信方式

3、。全双工通信可同时双向传输数据的通信方式。 4.通信传输介质 目前常用的传输介质主要有：（带屏蔽）双绞线、同轴电缆和光缆等。 第3页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识双绞线双绞线是将两根绝缘导线扭绞在一起，一对线可以作为一条通信线路。双绞线的成本较低，安装简单。常用的RS-485就多用双绞线实现通信连接。同轴电缆同轴电缆由中心导体、电介质绝缘层、外屏蔽导体以及绝缘层组成。同轴电缆的传输速率高，传输距离远，成本较双绞线高。光缆光缆是一种传导光波的光纤介质。由纤芯、包层和护套三部分组成。 光缆尺寸小、重量轻、传输速率及传输距离比同轴电缆好，但是成本较高，安装需要专门的设备

4、。 目前，双绞线和同轴电缆在PLC通信中广泛得到应用。 第4页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识7.1.2 串行通信接口标准 1.RS-232 RS-232串行通信接口标准规定了终端和通信设备之间信息的交换方式和功能。PLC与上位机的通信就是通过RS-232串行通信接口完成的。RS-232接口采用按串行的方式进行单端发送、单端接收，传送距离位比较近（最大传送距离为15米），数据传送速率低，抗干扰能力较差。2. RS-422RS-422接口采用两对平衡差分信号线，以全双工的方式传送数据。 第5页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识通信速率可以达到

5、10Mbps，最大传送距离为1200米，抗干扰能力强，适合远距离传送数据。3.RS-485 RS-485是RS-422的变形，RS-485为半双工，只有一对平衡差分信号线，能够以最少的信号线完成远距离的通信任务，因此，在PLC的控制网络中广泛应用。7.1.3 工业控制网络基础 1.工业控制网络结构PLC网络机构可分为总线型、环型和星型等三种基本形式，其结构如图7-2所示。 第6页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识总线型网络如图7-2（a）所示总线结构网络利用总线连接所有的站点，所有的站点对总线有同等的访问权，总线结构网络，以其结构简单、可靠性高、易于扩展，响应速度快，

6、被广泛应用。图7-2 PLC网络结构示意图第7页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识环型网络 如图7-2（b）所示环型网络的结构特点是各个结点通过环路接口首尾相连，形成环型，各个结点均可以请求发送信息。环型网络结构简单，某个结点发生故障时可以自动旁路，保证其他部分正常工作，系统的可靠性较高。 图7-2 PLC网络结构示意图第8页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识星型网络 如图7-2（c）所示星型网络以中央结点为中心，网络中的任两个结点不能直接进行通信，数据传送必须经过中央结点的控制。星型网络建网较容易，便于程序的集中开发和资源共享，但是上位机的

7、负荷较重，一旦发生故障，整个通信系统将瘫痪。 图7-2 PLC网络结构示意图第9页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识2.通信协议 通用协议国际标准化组织提出了如图7-3所示的开放系统互联的参考模型OSI，它详细描述了软件功能的7个层次模型的最低层是物理层，实际通信就是在物理层通过互相连接的媒体进行通信的，常用的串行接口标准RS-232、RS-422和RS-485等就属于物理层。 图7-3 OSI参考模型第10页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.1 网络通信基本知识公司专用协议公司专用协议一般用于物理层、数据链路层和应用层。通过公司专用协议传送的数据是过程数据和控

8、制命令，信息短，传送速度快，实用性较强。FX2N系列PLC与计算机的通信就是采用公司专用协议。 第11页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式 7.2.1 FX2N系列PLC通信器件 PLC组网主要通过RS-232、RS-422和RS-485等通信接口进行通信，若通信的设备具有相同类型的接口，则可直接通过适配的电缆连接并实现通信，如果通信设备间的接口不同，则需要通过一定的硬件设备进行接口类型的转换。 三菱接口类型或转换接口类型的器件主要有两种基本的型式：一种是功能扩展板，这是没有外壳的电路板，可打开基本单元的外壳后装入机箱中；另一种则是有独立机箱的扩

9、展模块。 第12页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式 7.2.2 FX2N系列PLC的通信形式 1. PLC间的并行通信FX2N系列PLC可通过以下两种连接方式实现两台同系列PLC间的并行通信。两台PLC之间的最大有效距离为50m。通过FX2N-485-BD内置通信板和专用的通信电缆。通过FX2N-CNV-BD内置通信板、FX0N-485ADP适配器和专用的通信电缆。2. PC与PLC之间的的通信 通信系统的连接 采用RS-485接口的通信系统，一台PC最多可以连接16台PLC。 第13页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列P

10、LC通信用硬件及通信形式 如图7-6所示，是采用FX2N-485-BD内置通信板和FX-485PC-IF，将一台通用计算机与3台FX2N系列PLC连接通信示意图。图7-6 计算机与3台FX2N系列PLC连接通信示意图采用RS-232接口的通信系统。FX2N系列PLC之间采用FX2N-232-BD内置通信板进行连接（最大有效距离为15m）或者采用FX2N-CNV-B和FX0N-232ADP特殊功能模块进行连接。而计算机与PLC之间采用FX2N-232-BD内置通信板外部接口通过专用的通信电缆直接连接。第14页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式 通信

11、的配置线路连接后，PC与多台PLC通信时，要设置站号、通信格式，通信要经过连接的建立、数据的传送和连接的释放三个过程。PLC的参数设置是通过通信接口寄存器及参数寄存器（特殊辅助寄存器，见表7-3、表7-4所示）设置的。 元件号功能M8126ON时，表示全体M8127ON时，表示握手M8128ON时，通信出错M8129ON时，字/位切换元件号功能D8120通信格式D8121站号设置D8127数据头内容D8128数据长度D8129数据网通信暂停值 表7-3 通信接口寄存器 表7-4 通信参数寄存器 第15页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式 通信格式

12、 通信格式决定了计算机连接和无协议通信（RS指令）之间的通信设置（包括数据通信长度、奇偶校验和波特率等）。通信格式可用PLC中的特殊数据寄存器D8120来设置。根据所接的外部设备来设置D8120。当修改了D8120的设置后，应关掉PLC的电源重新启动，否则设置无效。 第16页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式3.无协议通信串行通信FX2N系列PLC与PC之间可以通过RS指令实现串行通信，该指令用于串行数据的发送和接收。其中S指定传输缓冲区的首地址；m指定传输信息长度；D指定接收缓冲区的首地址；n指定接收数据长度，即接收信息的最大长度。 图7-7

13、RS指令格式 第17页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.2 FX2N系列PLC通信用硬件及通信形式特殊功能模块FX2N-232-IF实现的通信FX2N系列PLC与PC之间采用特殊功能模块FX2N-232-IF连接时，通过通用指令FROM/TO指令也可以实现串行通信。 4. N：N网络PLC与PLC之间的通信称为同位通信。最多可以有8台PLC构成N：N网络在采用RS-485接口的N：N网络中，可通过两种方法连接到网络中1）FX2N系列PLC之间采用FX2N-485-BD内置通信板和专用的通信电缆进行连接（最大有效距离为50m）。2）FX2N系列PLC之间采用FX2N-CNV-BD和FX0N

14、-485ADP特殊功能模块和专用的通信电缆进行连接（最大有效距离为500m）。第18页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例7.3.1 FX2N系列PLC的并行通信1.通信系统连接 两台FX2N系列PLC可以采用FX2N-485-BD通信模块进行并行通信。2.通信系统参数设置FX2N系列PLC的并行通信，是通信双方规定的专用存储单元机外读取的通信。功能元件和数据并行通信中，有关特殊辅助继电器和寄存器的功能如表7-6所示。 第19页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例并行通信模式的设置与连接FX2N系列PLC采

15、用标准并行通信时，特殊辅助继电器M8162=OFF。当采用高速并行通信时，特殊辅助继电器M8162=ON，此时使用的相关通信元件只有4个。7.3.2 N:N网络1.N:N网络的构成N:N网络中PLC与PLC之间可以采用FX2N-485-BD内置通信板和专用的通信电缆进行连接。通过简单的数据便可以连接28台PLC，系统的连接框图如图7-10所示。第20页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例图7-10 PLC连接系统框图在各站之间，位元件和字元件被自动连接，通过分配到本站上的元件，可以知道其他站的ON/OFF状态以及数据寄存器的数值。应注意连接时，各PL

16、C内部的特殊辅助继电器不能作为其它用途。这种连接方式适用于生产线的分布控制和集中管理等场合。第21页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例2. N:N网络系统的重要参数在N:N网络中，只有对通信数据元件进行正确的设置，才能保证网络的可靠运行。N：N网络通信中相关的标志与对应的特殊辅助继电器功能如表7-8所示。特殊辅助继电器功能说明影响站点特性M8038网络参数设置设置N：N网络参数时为ON主站、从站只读M8183主站通信错误主站点发生错误时为ON从站只读M8184M8190从站通信错误从站点发生错误时为ON主站、从站只读M8191数据通信与其他站点通信

17、时为ON主站、从站只读表7-8 N：N网络的特殊辅助继电器功能说明第22页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例在CPU出错或程序有错或在停止状态下，对每一个站点处产生的通信错误数目不能计数。PLC内部特殊辅助继电器M8184M8190与从站号17是一一对应的。PLC特殊数据寄存器的编号与功能如表7-9所示。 3. N:N网络站号的设置D8176为本站的站号设置数据寄存器，若D8176=0，此站为主站点，若D8176=17，表示从站号。从站数的设置D8177为设置从站点总数的数据寄存器，将数值17写入主站的D8177中，每一个数值对应从站的数量，若不设

18、定，默认值为7（即7个从站）。第23页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.3 FX2N系列PLC通信配置及应用实例数据更新范围的设置将数值02写入到主站的数据寄存器D8178中，每一个数值对应一种更新范围的模式，若不设定，默认值为0（即模式0）。各种模式下位元件和字元件数量见表7-10。通信元件类型模式0模式1模式2位元件（M）0点32点64点字元件（D）4个4个32个表7-10 通信数据更新范围的模式通信重复次数的设置D8179为通信重复次数数据寄存器，可设定010数值，默认值为3。当主站想从站发出通信信号，如果在规定的重复次数内没有完成连接，则网络发出通信错误信号。通信超时值的设置D8

19、180为通信重复次数数据寄存器，通信超时是主站点与从站点之间通信延迟等待时间，设定范围为555，默认值为5（每1单位为10ms）。第24页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.4实训项目 7.4.1 两台PLC间的通信控制 1.控制要求 用两台FX2N系列PLC通过RS-485通信模块连接成一个N:N网络结构，第一台为主站，第二台为从站。按下主站的按钮SB01，与从站连接的指示灯HL0点亮，松开SB01，HL0熄灭。按下从站的按钮SB11，与主站连接的指示灯HL1点亮，松开SB11，HL1熄灭。第25页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.4实训项目主站中数据寄存器D100（K5）作为从站

20、计数器C1的计数初值。主站的按钮SB02为从站C1的复位按钮，从站按钮SB12为C1的计数信号输入，当SB12输入5次时，C1的输出触点控制主站上的HL2点亮。主站检测到没有与从站建立好通信时，HL3指示灯亮，从站没有检测到与主站建立好通信时，HL4指示灯亮。2.硬件选择 按控制要求，选择FX2N-16MR-001作为主机，通信的硬件采用FX2N-485-BD模块，直接安装到PLC的基本单元上。用2芯的屏蔽双绞线进行连接。第26页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.4实训项目由于本项目的控制比较简单，输出控制为指示灯，可将主电路及控制电路合在一起进行设计。硬件的材料见表7-14。表7-14 硬件材料表序号符号设备名称型号数量1PLC可编程控制器FX2N-16MR-00122QF断路器DZ47-D25/3P23FU熔断器RT18-32/6A24COMM通信模块FX2N-485-BD15SB按钮LA39-1146HL指示灯AD16-22C6第27页，共32页。 三菱PLC基础与应用 7.4实训项目3. I/O地址分配根据控制要求，PLC通信的I/O地址分配见表7-15。 类别电气元件PLC软元件功能主站输入(I)按钮SB01X0主机