可编程序控制器技术（第3版）课件：可编程序控制器网络

可编程序控制器网络

PLC网络技术的应用愈来愈普及，不仅成为工业自动化领域的发展方向，而且也成为智能制造的关键技术之一。

本章介绍PLC网络通信的基础知识，简要阐述三菱PLC常用典型通信网络的架构、组成及特点，并给出了典型应用案例。内容提要第一节PLC网络通信的基础知识第二节典型PLC网络第一节PLC网络通信的基础知识一、通信系统的基本结构数字设备通信控制器调制解调器通信线路调制解调器通信控制器数字设备数据通信通常是指数字设备之间相互交换数据信息。数字设备:信源或信宿。通信控制器:数据传输控制，有链路控制，同步、差错控制等。调制解调器:信号变换设备，完成数据与电信号之间的变换。通信线路:又称信道，包括通信介质和通信设备，是数据传输的通道。二、通信方式

1．并行通信与串行通信

并行通信是以字节或字为单位的数据传输方式，除了8根或16根数据线、1根公共线外，还有通信双方联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送，如打印机与计算机、PLC内部总线间的数据传送都是并行方式。

串行通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送一位，除了公共线外，在一个数据传输方向上只需要一根信号线，这根线既作为数据线，又作为通信联络控制线，数据信号和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，最少的只需要两根线，适用于通信距离较远的场合，一般工业控制网络使用串行通信。

异步通信发送的字符由一个起始位、7—8个数据位、1个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、l位半或两位）组成。异步通信传送附加的非有效信息较多，传输效率较低，实现简单，可编程序控制器网络一般使用异步通信。

同步通信以字节为单位，每次传送1－2个同步字符、若干个数据字节和校验字符，同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。同步通信方式只需要在数据块之前加一两个同步字符，所以传输效率高，但对硬件的要求较高，一般用于高速通信。2．异步通信与同步通信

单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。如计算机与打印机、键盘之间的数据传输均属单工通信。单工通信只需要一个信道，系统简单，成本低，由于这种结构不能实现双方交流，故在PLC网络中极少使用。

双工通信方式数据可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。双工方式又分为全双工和半双工两种方式。3．单工与双工通信方式

全双工通信数据的发送和接收分别由两路或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息。全双工通信效率高，但控制相对复杂，成本较高。PLC网络中RS-422A就是全双工通信方式。

半双工通信用同一组线接收和发送数据。通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据。半双工通信具有控制简单、可靠、通信成本低等特点，在PLC网络中应用的较多。

全双工通信半双工通信三、通信介质目前普遍使用的通信介质：双绞线、多股屏蔽电缆、同轴电缆和光纤电缆。多股屏蔽电缆

将多股导线捆在一起，再加上屏蔽层，RS-232C、RS-422A通信用该类电缆。双绞线将两根导线扭绞在一起，可以减少外部电磁干扰，如果用金属织网加以屏蔽，则抗干扰能力更强。双绞线成本低、安装简单，RS-485通信大多用此电缆。光纤电缆有全塑光纤电缆APF、塑料护套光纤电缆PCF和硬塑料护套光纤电缆H-PCF。传送距离以H-PCF为最远，PCF次之，APF最短。光缆与电缆相比，价格较高、维修复杂，但抗干扰能力很强，传送距离也远。同轴电缆有四层，最内层为中心导体，导体的外层为绝缘层，再外层为屏蔽层，表面层为保护皮。与双绞线相比，同轴电缆传输的速率高、距离远，但成本相对要高。介质访问控制是指对网络通道占有权的管理和控制。局域网的介质访问控制有三种方式：载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）令牌环（TokenRing）令牌总线（TokenBus）四、介质访问控制五、数据传输形式

通信网络中的数据传输形式：基带传输和频带传输

基带传输利用通信介质的整个带宽进行信号传送，即按照数字波形的原样在信道上传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制、解调，设备花费少，可靠性高，但通道利用率低，长距离传输衰减大，适用于较小范围的数据传输。PLC网络大多采用基带传输。频带传输一种采用调制、解调技术的传输形式。在发送端，采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输。在接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。频带传输把通信信道以不同的载频划分成若干通道，在同一通信介质上同时传送多路信号。六、校验常用的校验方式：基本通信控制规程一般采用奇偶校验或方阵码检错，以反馈重发方式纠错；高级通信控制规程一般采用循环冗余码（CRC）检错，以自动纠错方式纠错。PLC网络中广泛使用CRC校验码。七、数据通信的主要技术指标

波特率指单位时间内传输的信息量。信息量的单位可以是比特（bit），也可以是字节（byte）；时间单位可以是秒、分甚至小时等。误码率Pc＝Nc/N。N为传输的码元（一位二进制符号）数，Nc为错误码元数。在数字网络通信系统中，一般要求Pc为10-5至10-9，甚至更小。八、通信接口

1.RS-232-C通信接口RS-232是常用的串行通信接口标准之一，RS-232-C接口表示RS-232的C版本。RS-232为全双工数据通信模式，采用的接口是9针（或25针）D型插头如下图所示，逻辑“1”：-3~-15V；逻辑“0”：3~15V。RS-232的抗干扰能力较差，传输距离有限，最大传输距离标准值为15米，最大传输速率为20KBPS，且只能点对点通信，不支持多点通信。2.RS-485通信接口是常用串行通信接口之一，是半双工通信模式，逻辑“1”：+2V~+6V；逻辑“0”：-2V~-6V。它有两线制和四线制两种接线，四线制接线只能实现点对点的通信方式，较少采用；两线制接线可实现多点双向通信，现多采用这种接线。它的抗干扰能力较强，最大传输距离标准值为1200米，最大传输速率为10MBPS，具有多点通信能力。应用时采用两线直连或DB-9插头或RJ45接头。3.RS-422通信接口

是常用的串行通信接口之一，是全双工通信模式，采用4线制接线，差分传输，具有多点通信能力。它在硬件构成上相当于两组RS-485，即两个半双工的RS-485构成一个全双工的RS-422，RS-485与RS-422的电气特性一样。

第二节典型PLC网络一、FX可编程控制器典型通信网络(一）N:N通信网络N:N通信网络是三菱FX系列PLC之间数据交互的一种专用协议，它最多能实现8台FX系列的PLC之间通信，是常用的通信网络之一。N:N通信网络是半双工双向通信，字格式是固定的，波特率38400bps，最大延长距离500m，PLC间通过RS485连接，一台PLC设定为主机，其余设定为从机，其网络框架如下图

所示。N:N通信网络应用要点：1.

PLC间接线各PLC间的接线如图所示。

2.

PLC通信参数设置1)主站设置D8176站号，主站站号为0；D8177从站个数，在主站上设定；D8178刷新范围设定。2)从站设置D8176站号，从站站号为1-7，在对应从站上设定。3)

编写主站、从站通信程序4)

刷新时间刷新时间与模式及网络连接PLC台数有关。（二）变频器通信网络FX系列可编程控制器与变频器以RS-485通信方式连接组成变频器通信网络，该网络采用主从通信方式，PLC是主站，变频器均为从站，一台PLC最多可以对8台变频器进行监控。一般情况下FX系列PLC只与三菱公司生产的变频器通信，FX2N与FX3G、FX3U等的变频器通信指令不同，通信参数设定也不一样，具体应用要参照PLC与变频器的应用手册。（二）变频器通信网络主站与任一从站设备可以进行数据通信，但从站与从站之间不能直接通信，若从站与从站之间有数据交换需要，则需要通过主站进行中转。PLC通过程序从变频器中读出或者写入指令来监控变频器。

FX3U系列PLC与变频器通信应用要点：

1.PLC与变频器之间的接线

2.变频器通信参数设置

3.PLC通信参数设置

4.编写通信程序

（三）CC-Link通信网络CC-Link通信网络的传送距离取决于传送速度，速度为10Mbps时，最远可以传送100m；速度为115.2Kbps时，最远可以传送1200m。CC-Link通信网络的底层通信协议遵循

RS-

485，采用广播-轮询的方式进行通信，传输数据容量大，通信速度多级可选择，支持主站与本地站、智能设备站之间的瞬间通信。（四）以太网通信网络FX3U、FX3UC系列PLC配置FX3U-ENET-L以太网接口模块构成以太网通信网络

FX3U-ENET-L是利用TCP/IP、UDP/IP通信协议，经过以太网将FX3U、FX3UC系列可编程控制器器与计算机或工作站等上位系统链接的接口模块。该模块应用时，PLC需参数设置，同时编写PLC通信程序。二、典型应用案例FX3U系列PLC无线通信系统应用

1.技术方案介绍

系统采用8台三菱FX3U-48MTPLC组成，PLC经FX3U-485-BD模块与无线据终端DTD435M2相联组成网络的一个站点，8台PLC间采用三菱N：N通信网络构成无线通信系统，实现PLC之间的数据交换和共享，其中一点为主站，其余的为从站。FX3U系列PLC

无线通信网络如下图所示。

FX3U-485-BD模块一端插接在PLC通信扩展口，另一端与DTD435M2通信端子连接，具体接线如图所示。DTD435M2模块出厂设置为N:N协议，用户不需再设置。2.PLC与DTD435M2的连接

1)D8176：站号取值范围0---7，主机应设置为0，从机设置为1---7；

2)D8177：从站个数，该设置只适用主机，范围为1-7，默认值为7；

3)D8178：刷新范围设置，指设定联网PLC的共享区域辅助继电器、数据寄存器的范围，不同型号的PLC其内部共享区域辅助继电器、数据寄存器地址、范围有差异。

3.

PLC

N:N通信网络的参数设置

4)其他相关标志和数据寄存器

M8038：N:N网络参数设置位；

M8138：主机通信错误时为on；

M8184---M8190：1号---7号从机通信错误标志，从机通信错误时为on；

M8191：通信执行标志，与其他从机通信时为on；D8179主机通信重复次数设定，设定值为0---10（默认值为3），该设置仅用于主机，当通信出错时，主机就会依据设置的次数自动重试通信，无线通信时设置为0；

D8180主机和从机间的通信驻留时间设置，设定值为5---255，对应的通信

驻留时间为50---255ms；无线通信最少不小于50*10ms；

N:N通信网络是自动进行数据交换的，所以只需要配置好通信参数就可以正常通信；

本项目通信网络模式选择模式11）主站程序及说明

主站需配置的通信参数D8176、D8177、D8178、D8179、D8180