可编程控制器系统联网

PLC原理及应用技术

九江职业技术学院1第8章可编程控制器的通信及网络2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

3九江职业技术学院电气工程系8.1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。4九江职业技术学院电气工程系8.1.2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。5九江职业技术学院电气工程系2．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。6九江职业技术学院电气工程系8.1.3三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。7九江职业技术学院电气工程系(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。8九江职业技术学院电气工程系(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。9九江职业技术学院电气工程系2．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。

10九江职业技术学院电气工程系8.1.4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11九江职业技术学院电气工程系(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）12九江职业技术学院电气工程系(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）13九江职业技术学院电气工程系(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）14九江职业技术学院电气工程系(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1<RS232C接口><RS485（422）接口>（1，0，1）：普通模式2<RS232C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415九江职业技术学院电气工程系举例：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16九江职业技术学院电气工程系8.1.5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。17九江职业技术学院电气工程系

(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。

18九江职业技术学院电气工程系2．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19九江职业技术学院电气工程系3．用一对导线连接20九江职业技术学院电气工程系8.1.6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21九江职业技术学院电气工程系(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22九江职业技术学院电气工程系(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：MOVK1D817623九江职业技术学院电气工程系②设置刷新范围（D8178）设定0到2的值到特殊数据寄存器D8178中。（默认=0）对于从站此设置不需要。在每种模式下使用的元件被N：N网络的所有点占用。通信设备刷

新

范

围模式0模式1模式2位软元件（M）0点32点64点字软元件（D）4点4点8点24九江职业技术学院电气工程系a)在模式0的情况下。站点号软

元

件

号位软元件（M）字软元件（D）0点4点第0号---D0到D3第1号---D10到D13第2号---D20到D23第3号---D30到D33第4号---D40到D43第5号---D50到D53第6号---D60到D63第7号---D70到D7325九江职业技术学院电气工程系b)在模式1的情况下。站点号软

元

件

号位软元件（M）字软元件（D）32点4点第0号M1000到M1031D0到D3第1号M1064到M1095D10到D13第2号M1128到M1159D