16扩展设备及应用-通信解决方案

本次课程主要内容：可编程控制器的通信方式FX2N的通信网络功能及通信设备种类FX2N几种通信方式的编程实现一个站取得了通信介质使用权，并不等于完成了通信过程，还有怎样传送数据的问题，如是否先建立一种逻辑连接，再传送？发给对方的数据是否要对方应答？发出去的数据是由一个站收，或者多个站收，还是全体接收？等

基本概念PLC的通信方式通信方法=存取控制方式+数据传送方式存取控制方式：数据传送方式：挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问题

实时性用响应时间来描述，响应时间越短，实时性越好。

在PLC网络中，各站通过通信子网互连在一起，当某站对子网请求通信时，它对响应时间有要求。不同站、同一站中不同通信任务对实时性的要求都可能不同。整个网络的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实时性均得到保证。

实时性概念

PLC通信网络的实时性要求保证实时性的一些方法1、限定每个站每次取得通信权的时间上限值；2、保证每个站在固定时间周期内都有机会取得通信权；3、给予重要站或紧急通信任务优先处理；4、选择适当数据传送方式5、减少通信协议的层数周期I/O通信方式

PLC网络的几种通信方式主站中负责通信的处理器采用周期扫描方式与从站交换数据，使主站中“远程I/O缓冲区”得到周期性刷新的通信方式。这种通信方式要占用PLC的I/O区，适用于少量数据通信。PLC的远程I/O链路采用“周期I/O方式”交换数据。按主从方式工作，远程I/O主单元在远程I/O链路中担任主站，其它远程I/O单元皆为从站。主站的CPU单元负责用户程序的扫描，按照循环扫描方式，每个周期都有一段时间集中进行I/O处理，对本地I/O单元及远程I/O缓冲区进行读写操作。尽管PLC的CPU单元没有直接对远程I/O单元进行操作，但是由于远程I/O缓冲区获得周期性刷新，PLC的CPU单元对远程I/O缓冲区的读写操作，就相当于直接访问了远程I/O单元

“全局I/O方式”是一种串行共享存储区通信方式。在PLC网络的每台PLC的I/O区中划出一个块来作为链接区，每个链接区都采用邮箱结构。相同编号的发送区与接收区大小相同，占用相同的地址段，一个为发送区，其它皆为接收区。采用广播方式通信。由于每台PLC链接区大小一样，占用的地址段相同，每台PLC只要访问自己的链接区，就等于访问其它PLC链接区，就相当于与其它PLC交换了数据。这样链接区就变成了共享存储区。

全局I/O通信方式全局I/O方式中的链接区是从PLC的I/O区划分出来的，经过等值化通信变成所有PLC共享（全局共享），因此称为“全局I/O方式”。全局I/O方式也要占用PLC的I/O区，只适用于少量数据的通信。

主从总线通信方式

主从总线通信方式又称为1:N通信方式。在总线结构的PLC子网上有N个站，其中只有一个主站，其它是从站。主从总线通信方式采用集中式存取控制技术分配总线使用权，通常采用轮询表法。所谓轮询表法是一张从机号排列顺序表，该表配置在主站中，主站按照轮询表的排列顺序对从站进行询问，看它是否要使用总线，从而达到分配总线使用权的目的。为保证实时性，要求轮询表包含每个从站号不能少于一次，使得每个从站在一个周期中至少有一次机会取得总线使用权，从而保证了每个站的基本实时性。对于实时性要求比较高的站，可以在轮询表中让其从机号多出现几次，这是用静态方式赋予该站较高的通信优先权。有些主从总线中把轮询表法与中断法结合使用，让紧急任务可以打断正常的周期轮询而插入，获得优先服务，这是用动态方式赋予某项紧急任务以较高优先权。存取控制只解决了谁使用总线的问题，获得总线的从站还有如何使用总线的问题，即数据传送方式。主从总线通信方式中有两种基本的数据传送方式。一种是只允许主从通信，不允许从从通信，从站与从站要交换数据，必须经主站中转。另一种是既允许主从通信也允许从从通信，从站获得总线使用权后先安排主从通信，再安排自己与其它从站（即从从）之间的通信。令牌总线通信方式

令牌总线通信方式又称为N:N通信方式。在总线结构上的子网上有N个站，它们地位平等没有主站与从站之分，也可以说N个站都可以是主站。N:N通信方式采用令牌总线存取控制技术。在物理总线上组成一个逻辑环，让一个令牌在逻辑环中按一定方向依次流动，获得令牌的站就取得了总线使用权。令牌总线存取控制方式限定每个站的令牌持有时间，保证在令牌循环一周时每个站都有机会获得总线使用权，并提供优先级服务，因此令牌总线存取控制方式具有较好的实时性。取得令牌的站采用什么样的数据传送方式对实时性影响非常明显。如果采用无应答数据传送方式，取得令牌的站可以立即向目的站发送数据，发送结束，通信过程也就完成了。如果采用有应答数据传送方式，取得令牌的站向目的站发送完数据后并不算通信完成，必须等目的站获得令牌并把应答帧发给发送站后，整个通信过程才结束。这样一来响应时间明显增长，而使实时性下降。有些令牌总线型可编程控制器网络的数据传送方式固定为一种，有些则可由用户选择。浮动主站通信方式

浮动主站通信方式又称N:M通信方式，它适用于总线结构的可编程控制器网络。设在总线上有M个站，其中N个为主站，其余为从站（N<M）。N:M通信方式采用令牌总线与主从总线相结合的存取控制技术。首先把N个主站组成逻辑环，通过令牌在逻辑环中依次流动，在N个主站之间分配总线使用权。获得总线使用权的主站再按照主从方式来确定在自己的令牌持有时间内与哪些站通信。一般在主站中配置有一张轮询表，可按照轮询表上排列的其它主站号及从站号进行轮询循。获得令牌的主站对于用户随机提出的通信任务可按优先级安排在轮询之前或之后进行。获得总线使用权的主站可以采用多种数据传送方式与目的站的通信，其中以无应答无连接方式速度最快。

令牌环通信方式

有少量的PLC网络采用环形拓扑结构，其存取控制采用令牌法，具有较好的实时性。令牌在物理环中按箭头指向，一站接一站地传送，获得令牌的站有权发送数据。设B站要向D站发送数据。当令牌传送到B站时，B站把令牌变为暂定证，然后把等待发送数据按格式加在暂停证后面，再加上令牌一起发往C站。此帧信息经C站中转后到达D站，D站把自己的本站地址与帧格式中目的地址相比较，发现两者相同，表明此帧信息是发给D站的，然后对此帧信息做差错校验，并把校验结果以肯定应答或否定应答填在ACK段中。同时把此帧信息复制下来，再把带有应答的帧继续向下传送，经A站中转到达B。B站用自己的本站地址与帧中源地址相比较，发现两者相同，表明此帧是自己发出的，再检查ACK。若为否定应答，要组织重发；若为肯定应答，则把此帧从环上吸收掉，只剩下令牌在环中继续流动。CSMA/CD(carrier-sensemultipleaccesswithcollisiondetection)通信方式

这是一种随机通信方式，总线上各站地位平等，没有主从之分。采用CSMA/CD存取控制方式，此控制方式用通俗的语言描述为“先听后讲，边讲边听”。所谓先听后讲是指要求使用总线的各站，在发送数据之前必须先监听，看看总线是否空闲，确认总线空闲后再向总线发送数据。“先听后讲”并不能完全避免冲突，如果仍发生了冲突，则不能等到差错校验时再发现，这样对通信资源浪费太严重，而要采用“边讲边听”。发送数据的站，一边发送，一边监听，若发现冲突，立即停止发送，并发出阻塞音，通知网上其它站发生了冲突，然后冲突双方采用退避算法来决定重新上网时间，解决冲突。

在新近推出的一些现场总线中，常常把多种通信方式集成配置在某一级子网上。从通信方法上看，都是一些原来常用的，但如何自动地从一种通信方式切换到另一种，如何按优先级调度，则成为多种通信方式集成的关键。

CSMA/CD存取控制方式不能保证在一定时间周期内，网上每个站都可获得总线使用权，也不能用静态方式赋予某些站以较高优先权，不能用动态方式赋予某些紧急通信任务以较高优先权，因此这是一种不能保证实时性的存取控制方式。但是它采用随机方式，方法本身简单，而且见缝插针，只要总线空闲就抢着上网，通信资源利用率高，因而通信法适合用于上层生产管理子网。

多通信方式集成FX2N的通信网络功能及通信设备种类FX2N的通信网络功能简介1、CC-Link网络功能；2、N:N网络功能；3、并联链接功能；4、计算机链接功能；5、变频器通信功能；6、无协议通信功能；7、编程器通信功能；8、远程维护功能；9、CC-Link/LT网络功能；10、AS-i系统功能11、因特网邮件发送功能12、短信发送功能1、FX可编程控制器可以用作主站、远程设备站、智能设备站；2、FX系列主站可以连接与CC-Link网络对应的远程设备站、远程I/O站(变频器、AC伺服、传感器等)进行数据链接；功能用途用于生产线的分散控制和集中管理，与上位网络之间的数据交换最多8台FX可编程控制器相连接，自动执行数据交换；通过刷新范围决定的软元件在各可编程之间执行数据通信，并可以在所有可编程控制器中监控这些软元件功能用途可以实现小规模系统的数据链接以及设备之间的信息交换两台FX可编程控制器之间，通过位元件(M)100点和数据寄存器(D)10点进行自动数据交换功能用途可以执行两台FX可编程控制器之间的数据交换1台计算机连接最多16台FX、A系列可编程控制器，并从计算机直接指定可编程控制器的软元件，执行数据交换功能。功能用途可以实现生产管理以及库存管理对以RS-485方式连接的多台变频器执行控制，以及更改参数。功能用途可以从可编程控制器对最多8台变频器进行运行控制。可以与具有RS-232C，RS-422/RS-485接口的设备进行无协议串行通信功能用途可以与条形码阅读器、打印机、计算机、测量仪表等进行通信。用途1、使用计算机或编程工具进行变更和监控；2、通过RS-232C直接连接计算机修改程序；3、当显示器的连接占用了FX内置编程接口时，通过连接通信设备，利用计算机执行监控和传送功能在可编程控制器内置或是选件接口上连接计算机或编程工具，执行编程工作。功能通过可编程控制器侧调制解调器和回路(手机、电话)与计算机侧调制解调器相连，从计算机执行监控与程序传送功能；FXGP/WIN可以在计算机之间传送文件数据。用途对远距离设备执行程序变更和监控功能对远离可编程控制器的场所中的传感器、灯等设备输入输出信息进行通信。用途实现输入输出的省配线功能对远离可编程控制器的场所中的传感器/执行器(从站)的输入输出信息进行通信，具备自动分配地址功能用途实现输入输出的省配线功能由可编程控制器发送电子邮件，将设备工作状况发送到可以接受因特网邮件的计算机或手机。用途无人设备、远程设备、工厂内设备的监视，日志数据的发送功能由可编程控制器发送短信，将设备工作状况发送到可以接受短信的手机。用途无人设备、远程设备、工厂内设备的监视。FX2N的通信设备及其与通信功能之间的关系设备种类名称通信规格执行的通信功能通信适配器FX2NC-232ADPRS-232CN:N通信；计算机链接、变频器通信；并联链接；无协议通信；编程通信；远程维护；因特网邮件和短信发送FX0N-232ADPRS-232CFX2NC-485ADPRS-485FX0N-485ADPRS-485标准内置端口标准内置端口RS-422I/O链接；无协议通信；编程通信扩展功能板FX2N-232-BDRS-232C用于N:N通信；计算机链接、变频器通信；并联链接；无协议通信；编程通信；远程维护；因特网邮件和短信发送FX2N-485-BDRS-485FX2N-422-BDRS-422特殊功能设备FX2N-16CCL-M－CC-Link网络；无协议通信；I/O链接；因特网邮件发送FX2N-32CCL－FX2N-64CL-M－FX2N-16LNK-M－FX2N-32ASI-M－FX2N-232IFRS-232CFX2N的几种通信方式的编程实现N：N通信概述N：N通信指最多8台FX可编程控制器之间通过RS485协议，进行软元件互相连接的功能。N：N通信原理是：在所有可编程控制器开辟相同的通信缓冲区，将通信缓冲区按不同站点分块，相同分块存放相同站点所发送的数据。在通信过程中，每个站点负责将其他站点发送的数据写入相同的缓冲区分块，通过对这些分块部分的软元件的读写，就可以实现与其他站点数据交换。根据链接部分的软元件不同，有三种链接模式可选。通过RS485的适配器链接，通信距离可达500m，如果其中混有RS485通信板，则最大距离为50m。通信规格（通信规格固定如下表，不能更改）通信设备选件及连接1、双绞线电缆的屏蔽层需采用D类接地；2、务必在回路两端设置终端电阻。三种通信模式的链接缓冲区分配站号模式0模式1模式2位软元件(M)字软元件(D)位软元件(M)字软元件(D)位软元件(M)字软元件(D)0点各站4点各站32点各站4点各站64点各站8点主站站号0－D0-D3M1000-M1031D0-D3M1000-M1063D0-D7从站站号1－D10-D13M1064-M1095D10-D13M1064-M1127D10-D17站号2－D20-D23M1128-M1159D20-D23M1128-M1191D20-D27站号3－D30-D33M1192-M1223D30-D33M1192-M1255D30-D37站号4－D40-D43M1256-M1287D40-D43M1256-M1319D40-D47站号5－D50-D53M1320-M1351D50-D53M1320-M1383D50-D57站号6－D60-D63M1384-M1415D60-D63M1384-M1447D60-D67站号7－D70-D73M1448-M1479D70-D73M1448-M1511D70-D77通信控制软元件介绍通信控制软元件介绍（续前表）通信控制软元件介绍（续前表）错误代码一览错误代码错误名称错误站点错误站点错误内容检查要点01H监视超时从站主站超过了监视时间，但从站仍未来自主站的发送请求作出响应接线、电源02H站号错误从站主站对于主站的发送请求，其他的从站已经响应接线03H计数器错从站主站参数数据中的计数值与从站已经响应的计数值不一致接线04H报文格式错误从站主、从站从站作出的响应报文不正确接线、电源站号的设定11H监视超时主站从站超过了监视时间，主站仍未对下一个从站发出发送请求接线、电源14H报文格式错误主站从站来自主站的报文不正确接线、电源站号的设定21H从站无响应错误从站非出错从站不存在从站接线、电源站号的设定22H站号错误从站非出错从站对于主站的发送请求，其他的从站已经响应接线23H计数器错误从站非出错从站参数数据中的计数值与从站已经响应的计数值不一致接线31H未接收到参数从站出错从站在尚未接收参数的状态下，已经接收到来自主站的发送请求接线、电源1、通信的产生主要通过对相关的通信用控制软元件进行正确设定实现；2、不同站点之间的信息交流通过对本站点通信缓冲区进行操作获得。注意事项编程方法1、确认没有对D8120进行设置，确认没有使用RS等通信设置指令；2、使用N:N网络时，各可编程控制器的运算周期与使用的链接站数、通信模式无关，都会延长约10％；3、N:N网络的设定程序，请务必从0步开始用M8038编写。不如此编程，则N:N网络功能无法执行；4、请勿用程序或者编程工具使M8038置ON；5、请连续设定站号。如有重复或是空号时，不能正常链接；6、请勿在本站中修改其他站的链接软元件的内容；7、发生链接错误(数据传送序列错误)时，链接软元件的信息会保持错误前的状态。请编程，以便在发生链接错误时，设备可以安全运行。编程举例：采用链接软元件点数最大的模式2，构建三个站的N:N通信网络，实现下表所示的数据处理。动作编号数据源数据变更对象及内容1主站输入X000～X003(M1000～M1003)从站1到输出Y010～Y013从站2到输出Y010～Y0132从站1输入X000～X003(M1064～M1067)主站到输出Y014～Y017从站2到输出Y014～Y0173从站2输入X000～X003(M1128～M1131)主站到输出Y020～Y023从站1到输出Y020～Y0234主站数据寄存器D1从站1到计数器C1的设定值从站1计数器C1的触点(M1070)主站到输出Y0055主站数据寄存器D2从站1到计数器C2的设定值从站1计数器C2的触点(M1140)主站到输出Y0066从站1数据寄存器D10主站从站1(D10)和从站2(D20)相加后保存到D3中从站2数据寄存器D207主站数据寄存器D0从站1主站(D0)和从站2(D20)相加后保存到D11中从站2数据寄存器D208主站数据寄存器D0从站2主站(D0)和从站1(D10)相加后保存到D21中从站1数据寄存器D10系统构成设定内容系统用软元件主站站号1站号2内容D8176K0K1K2设定站号D8177K2－－总从站站点数:2台D8178K2－－刷新范围:模式2D8179K5－－重试次数:5次D8180K7－－监视时间:70ms主站程序从站1程序从站2程序并联链接概述

并联链接就是2台同一系列的FX可编程控制器，通过软元件相互链接的功能。1、根据要链接的点数，可以选择普通模式和高速模式2种模式；2、在最多2台FX可编程控制器之间自动更新数据链接；3、采用485通信适配器时，总延长距离最大可达500m，包含485扩展板时，总延长距离最大为50m。通信规格（通信规格固定如下表，不能更改）通信设备选件及连接1、双绞线电缆的屏蔽层需采用D类接地；2、务必在回路两端设置终端电阻。两种通信模式的链接缓冲区分配站号普通并联链接模式高速并联链接模式位软元件(M)字软元件(D)位软元件(M)字软元件(D)主站M800-M899D490-D499—D490-D491从站M900-M999D500-D509—D500-D501通信控制软元件介绍通信控制软元件介绍（续前表）1、通信的产生主要通过对相关的通信用控制软元件进行正确设定实现；2、不同站点之间的信息交流通过对本站点通信缓冲区进行操作获得。注意事项编程方法1、确认没有对D8120进行设置，确认没有使用RS等通信设置指令；2、请勿在本站中修改其他站的链接软元件的内容；3、发生链接错误时，链接软元件的信息会保持错误前的状态，请编程，以便在发生链接错误时能安全运行。编程举例：编写普通并行链接通信程序系统构成设定内容软元件内容M8070并联链接设定为主站M8071并联链接设定为从站D8070判断通信错误的时间主站程序从站程序无协议通信概述无协议通信指执行打印机或条形码阅读器等无协议数据通信。1、在FX2N中，通过使用RS指令可以使用无协议通信功能。2、通信数据点数允许最多发送4096点数据，最多接收4096点。但是，发送数据和接收数据的合计点数不能超出8000点；3、采用无协议方式，连接支持串行通信的设备，可以实现数据的交换通信；4、在RS-232C通信的场合，总延长距离最大可达15m；在RS-485通信的场合，最大可达500m。(采用485BD连接时，最大为50m)。通信规格通信设备选件通信控制软元件介绍软元件名称内容允许读/写位软元件M8063串行通信错误(通道1)发生通信错误时置ON。当串行通信错误(M8063)为ON时，在D8063中保存错误代码。RM8120保持通信设定用保持通信设定状态(FX0N可编程控制器用)WM8121等待发送标志位等待发送状态时置ONRM8122发送请求设置发送请求后，开始发送R/WM8123接收结束标志位接收结束时置ON。当接收结束标志位(M8123)为ON时，不能再接收数据R/WM8124载波检测标志位与CD信号同步置ONRM8129超时判定标志位当接收数据中断，在超时时间设定(D8129)中设定的时间内，没有收到要接收的数据时置ON。R/WM81618位处理模式在16位数据和8位数据之间切换发送接收数据。ON:8位模式；OFF:16位模式W通信控制软元件介绍（续前表）软元件名称内容允许读/写字位软元件D8063显示错误代码当串行通信错误(M8063)为ON时，在D8063中保存错误代码。R/WD8120通信格式设定可以通信格式设定R/WD8122发送数据的剩余点数保存要发送的数据的剩余点数RD8123接收点数的监控保存已接收到的数据点数RD8124报头设定报头。初始值:STX(H02)R/WD8125报尾设定报尾。初始值:ETX(H03)R/WD8129超时时间设定设定超时的时间R/W串行数据传送指令（RSFNC80）功能：指令用于对FX系列PLC的通讯适配器FX-232ADP进行通讯控制，实现PLC与外围设备间的数据传送和接收。注意：1、[S]指定传送缓冲区的首地址；[m]指定传送信息长度；[D]指定接收缓冲区的首地址；[n]指定接收数据长度，即接收信息长度；2、通信参数的设置由D8120的值确定；3、数据传送可以是8位或16位，M8161=1只做8位传送；4、发送和接收缓冲区的大小决定了每传送一次信息所允许的最大数据量，缓冲区的大小在下列情况下可加以修改：发送缓冲区――在发送之前，即M8122置ON之前。