ch8-PLC通信与上位监控软件

电气控制与PLC应用技术——第8章PLC通信与上位监控软件

2023/2/4KunmingUniversityofScience&Technology本章主要内容8.1数据通信基本概念8.2常用通信接口8.3PLC与上位机的通信8.4常用上位监控组态软件介绍KunmingUniversityofScience&Technology

8.1数据通信基本概念8.1.1并行通信与串行通信按照传输数据的时间顺序分类并行传输：数据在多个信道同时传输的方式称为并行传输。其特点是传输速度快，但由于一个并行数据有多少位二进制数，就需要有多少根传输线，因而成本较高。通常并行传输用于传输速率高的近距离传输。串行传输：数据在一个信道上，按位顺序传输的方式，称为串行传输。其特点是，串行传输通常只需要一根到两根的传输线，在远距离传输时通信线路简单、成本低，但与并行传输相比传输速度慢，故常用于远距离传输而速度要求不高的场合。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1数据通信基本概念8.1.2异步通信与同步通信异步传输：被传输的数据编码为一串脉冲，每个传输的字符都有一个附加的起始位和多个停止位，字节传输由起始位“0”开始，然后是被编码的字节。KunmingUniversityofScience&Technology8.1.2异步通信与同步通信同步传输：它把每个完整的数据块（帧）作为一个整体来传输。同步传输在数据开始处，用同步字符来指示，由定时信号（时钟）来实现发送端同步，一旦检测到与规定的字符相符合，接下来就是按顺序传输的数据。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1数据通信基本概念8.1.3单工通信与双工通信单工通信方式：信息的传输始终保持同一个方向，而不能进行反向传送。半双工通信方式：信息流可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送。全双工通信方式。全双工通信能在两个方向上同时发送和接收。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.1RS-232CRS-232C（串行接口标准）是1969年由美国电子工业协会（EIA，ElectronicIndustriesAssociation）所公布的串行通信接口标准它既是一种协议标准，又是一种电气标准。RS-232C采用负逻辑，规定逻辑“l”电平在-5V～-15V范围内，逻辑“0”在+5V～+15V范围内。这样在线路上传送的电平可高达土12V，较之小于+5V的TTL电平来说有更强的抗干扰性能。RS-232C标准中还规定：最大传送距离为15m（实际上可达约30m），最高传送速率为20kbit/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.2RS-422RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS-232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个为主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219m），最大传输速率为10Mb/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.3RS-485EIA在RS-422的基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，通常在要求通信距离为几十米至上千米时，广泛采用RS-485收发器。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检侧低达200mV的电压，故数据传输可达千米以外。RS-485与RS-422一样，最大传输速率为10Mb/s。当波特率为1200bps时，最大传输距离理论上可达15km。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.4USB接口USB全称是UniversalSerialBus（通用串行总线），现在USB已经发展到了2.0版本。USB接口有以下一些特点:数据传输速率高数据传输可靠同时挂接多个USB设备USB接口能为设备供电支持热插拔KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC与上位机的通信8.3.1硬件连接使用计算机连接功能时，可以RS-232C通信和RS-485（RS-422）通信两种方式中的任意一种进行连接。通过RS-232C通信方式连接：连接1台。并且要确保通信距离在15m以内。通过RS-485（RS-422）通信方式连接：最多可以连接16台。并且要确保通信距离在500m以内。KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC与上位机的通信8.3.2FX系列PLC的通信协议计算机与PLC连接数据流的传输格式计算机和PLC之间数据交换和传输有三种形式：计算机从PLC中读数据；计算机向PLC写数据和PLC向计算机写数据。不论计算机和PLC之间交换和传输数据时用哪种数据流形式，都按图所示的格式进行。KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信协议控制代码工作站号：工作站号决定计算机访问哪一台PLC，同一网络中各PLC的站号不能重复PLC标识：PLC的标识号用于识别PLC网络中的CPU，用两个ASCII字符来表示KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信协议命令:用来指定操作的类型KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信协议报文时间:用来决定当PLC接收到从计算机发送过来的数据后，需要等待的最少时间，然后才能向计算机发送数据。数据字符:数据字符即所需发送的数据报文信息，其字符个数由实际情况决定。校验和代码:校验和代码用来校验接收到的信息中数据是否正确。控制代码计算机从PLC读取数据KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信协议计算机向PLC写数据KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC与上位机的通信8.3.3FX系列PLC与上位机通信程序上位机通信程序可采用汇编语言编写，也可采用各种高级语言编写。PLC与上位机进行通信时，可以采用工控组态软件，也可采用PLC厂家提供的通信软件。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位监控组态软件介绍监控组态软件在计算机监控系统中起着举足轻重的作用。现代计算机监控系统的功能越来越强，除了完成基本的数据采集和控制功能外，还要完成故障诊断、数据分析、报表的形成和打印、与管理层交换数据以及为操作人员提供灵活方便的人机界面。另外，随着生产规模的变化，要求计算机监控系统的规模也跟着变化，同时要求计算机监控系统的应用软件有很强的开放性和灵活性。目前，除了一些小型的应用需要开发者自己编写应用程序，凡属大中型的应用，最明智的办法应该是选择一个合适的组态软件。这样，既可以大大地缩短开发时间，也使得系统的可靠性有了保证。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位监控组态软件介绍组态：（configuration）有设置、配置等含义。在工业控制中，组态一般是指通过对软件采用非编程的操作方式，主要有参数填写、图形连接和文件生成等，使得软件乃至整个系统具有各种指定的功能。开发商事先开发好一套具有一定通用性的软件开发平台，生产（或者选择）若干种规格的硬件模块（如I／O模块、通信模块、现场控制模块），然后，再根据用户的要求在软件开发平台上进行二次开发，以及进行硬件模块的连接。这种软件的二次开发工作就称为组态。组态软件：相应的软件开发平台就称监控组态软件，简称组态软件。计算机监控系统在完成组态之前只是一些硬件和软件的集合体，只有通过组态，才能使其成为一个具体的满足生产过程需要的应用系统。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位监控组态软件介绍组态软件主要解决的问题如何与采集、控制设备间进行数据交换。使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来。处理数据报警及系统报警。存储历史数据并支持历史数据的查询。各类报表的生成和打印输出。为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求。最终生成的应用系统运行稳定可靠。具有与第三方程序的接口，方便数据共享。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位监控组态软件介绍8.4.1KINGVIEW组态软件KingView（即组态王）是目前国内具有自主知识产权、市场占有率相对较高的组态软件。组态王运行于Windows9x／NT／XP平台。组态王的应用领域几乎囊括了大多数行业的工业控制，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。组态王软件包由工程管理器、工程浏览器、画面运行系统、信息窗口等4部分组成。工程浏览器内嵌画面开发系统，即组态王开发系统。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件构造应用程序之前，您要仔细规划您的项目，主要考虑三方面问题：图形：您希望用怎样的图形画面来模拟实际的工业现场的相应的工控设备？用组态王系统开发的应用程序是以“画面”为程序单位的，每一个“画面”对应于程序实际运行时的一个Windows窗口。数据：怎样用数据描述工控对象的各种属性？也就是创建一个实时数据库，用此数据库中的变量来反映工控对象的各种属性。您的规划中可能还要为临时变量预留空间。动画：数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行，以及怎样让操作者输入控制设备的指令。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件组态王KingView建立应用程序一般过程如下：建立项目KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件设计图形界面KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件设备配置KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件构造数据库KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW组态软件动画连接运行与调试KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT组态软件CITECT是由总部设在澳大利亚的CiTechnologies公司开发的。是国外著名的、应用领域较广泛的工业控制组态软件之一。它可以下挂各种PLC、DCS以及各种工业PC机、RTU等。适用于石油、化工、冶金、轻工等大中型企业，实现公司级、工厂级或车间级的实时监测和生产过程管理。由于它具有良好的开发环境、强大的PLC接口通信协议支持、实时的网络数据以及高效完整的Cicode监控语言和函数集，使其在数据采集、实时监测和过程控制等系统中得到了广泛的应用。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT组