可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

PLC原理及應(yīng)用技術(shù)

九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院1第8章可編程控制器的通信及網(wǎng)絡(luò)2內(nèi)容提要可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以計(jì)算機(jī)作為操作站的PC網(wǎng)絡(luò)

3九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)8.1.1可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)如果把PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)或PLC與其它智能裝置通過(guò)傳輸介質(zhì)連接起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)通信或組建網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)成功能更強(qiáng)，性能更好的控制系統(tǒng)，這樣可以提高PLC的控制能力及控制范圍實(shí)現(xiàn)綜合及協(xié)調(diào)控制，同時(shí)，還便于計(jì)算機(jī)管理及對(duì)控制數(shù)據(jù)的處理，提供人機(jī)界面友好的操控平臺(tái)；可使自動(dòng)控制從設(shè)備級(jí)發(fā)展到生產(chǎn)線級(jí)，甚至工廠級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)智能化工廠（SmartFactory）的目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC在通信及網(wǎng)絡(luò)方面的發(fā)展也極為迅猛，幾乎所有提供可編程控制器的廠家都開(kāi)發(fā)了通信模塊或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。三菱電機(jī)率先較早的開(kāi)發(fā)了MELSECNET網(wǎng)絡(luò)，隨著網(wǎng)絡(luò)化控制及集散控制不斷普及，工業(yè)控制要求的不斷提高，傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展已成為趨勢(shì)。4九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1.2可編程控制器網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)FX系列的可編程序控制器都具有聯(lián)網(wǎng)功能，按照層次可把連接的對(duì)象分成三類：計(jì)算機(jī)與PLC機(jī)之間的連接；PLC機(jī)與PLC機(jī)之間的連接；PLC主機(jī)與它的遠(yuǎn)程輸入/輸出單元的連接。它們簡(jiǎn)稱為：上位連接（SYSWAY）、同位連接（PLC連接系統(tǒng)）和下位連接（SYSBUS）。1．上位連接系統(tǒng)(1)作用：在三菱公司標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約下的PLC與計(jì)算機(jī)的連接。按照此通信規(guī)約，所連接的小型機(jī)或個(gè)人電腦可以實(shí)現(xiàn)集中控制。通過(guò)中央計(jì)算機(jī)，工作人員可以啟動(dòng)/停止PLC的運(yùn)行。監(jiān)視PLC運(yùn)行時(shí)I/O繼電器和內(nèi)部繼電器的變化情況。(2)編程：PLC的程序不受計(jì)算機(jī)程序的約束。(3)用途：控制和監(jiān)視數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收。(4)結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C或RS-422A（485）接口與鏈接適配器連接，然后接到各個(gè)PLC上，每個(gè)PLC裝一個(gè)上位鏈接單元。上位鏈接單元可使上位計(jì)算機(jī)監(jiān)視PLC間的數(shù)據(jù)通信。一個(gè)上位計(jì)算機(jī)最多可連接32臺(tái)PLC。5九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系2．同位連接系統(tǒng)(1)作用：同位系統(tǒng)不采用上位計(jì)算機(jī)控制的網(wǎng)絡(luò)方式。每臺(tái)PLC都有能力要求使用并控制網(wǎng)絡(luò)，以便發(fā)送或詢問(wèn)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（PLC）的信息。(2)編程：使用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖。(3)用途：每臺(tái)同位PLC都可以根據(jù)需要請(qǐng)求使用通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳送給另一臺(tái)同位裝置。(4)結(jié)構(gòu)：各臺(tái)同位PLC通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口連接。(5)特點(diǎn)：同位系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)設(shè)備脫離服務(wù)時(shí)，剩余的還依然能運(yùn)行。并且在余下的在用設(shè)備之間依然可以繼續(xù)通信。3．下位連接系統(tǒng)(1)作用：在三菱公司標(biāo)準(zhǔn)通信規(guī)約下，通過(guò)I/O單元使PLC之間相互連接。按照此通信規(guī)約，使用遠(yuǎn)程I/O主站和I/O鏈接單元，使數(shù)據(jù)在PLC之間傳送。(2)編程：使用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖。(3)用途：簡(jiǎn)單控制與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的發(fā)送/接收。(4)結(jié)構(gòu)：三菱公司的遠(yuǎn)程輸入/輸出主站單元（簡(jiǎn)稱主站）、遠(yuǎn)程輸入/輸出從站單元（簡(jiǎn)稱從站）、輸入/輸出鏈接單元（簡(jiǎn)稱I/O鏈接單元），并由使他們構(gòu)成下位連接系統(tǒng)。(5)特點(diǎn)：下位連接系統(tǒng)是一種靈活的分散控制系統(tǒng)，可按用戶要求來(lái)增減控制的規(guī)模，便于設(shè)計(jì)和調(diào)試，而且排除故障省時(shí)容易。6九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1.3三菱可編程控制器的通信類型1．串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)圖(1)RS-232CRS-232C是美國(guó)EIC（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）在1969年公布的通信協(xié)議，至今仍在計(jì)算機(jī)和可編程控制器中廣泛使用。RS-232C采用負(fù)邏輯，用-5~-15V表示邏輯狀態(tài)1，用+5~+15V表示邏輯狀態(tài)0。RS-232C的最大通信距離為15m，最高傳輸速度速率為20kbit/s，只能進(jìn)行一對(duì)一的通信。RS-232C可使用9針或25針的D型連接器，可編程控制器一般使用9針的連接器，距離較近時(shí)只需要3根線。RS-232C使用單端驅(qū)動(dòng)、單端接收的電路，容易受到公共地線上的電位差和外部引入的干擾信號(hào)的影響。7九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(2)RS-422A美國(guó)的EIC于1977年制定了串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-499，對(duì)RS-232C的電氣特性做了改進(jìn)，RS-422A是RS-499的子集。RS-422A采用平衡驅(qū)動(dòng)、差分接收電路，從根本上取消了信號(hào)地線。平衡驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，其輸入信號(hào)相同，兩個(gè)輸出信號(hào)互為反相信號(hào)，圖中的小圓圈表示反相。外部輸入的干擾信號(hào)是以共模方式出現(xiàn)的，兩根傳輸線上的共模干擾信號(hào)相同，因接收器是差分輸入，共模信號(hào)可以互相抵消。只要接收器有足夠的抗共模干擾能力，就能從干擾信號(hào)中識(shí)別出驅(qū)動(dòng)器輸出的有用信號(hào)，從而克服外部干擾的影響。RS-422A在最高傳輸速率（10Mbit/s）時(shí)，允許最大通信距離為12m。傳輸速率為100kbit/s時(shí)，最大通信距離為1200m。一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器可以連接10臺(tái)接收器。8九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(3)RS-485RS-485是RS-422A的變形，RS-422A是全雙工。兩對(duì)平衡差分信號(hào)線分別用于發(fā)送和接收。RS-485為半雙工，只有一對(duì)平衡差分信號(hào)線，不能同時(shí)發(fā)送和接收。使用RS-485通信接口和雙絞線可組成串行通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有32個(gè)站，新的接口器件已允許連接128個(gè)站。9九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系2．網(wǎng)絡(luò)通信類型三菱主機(jī)FX系列支持以下五種類型的通訊：

N：N網(wǎng)；并行鏈接；計(jì)算機(jī)鏈接；無(wú)協(xié)議通訊（用RS指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸）；可選編程口。下面介紹有代表性的兩種。(1)N：N網(wǎng)絡(luò)用FX2N，F(xiàn)X2NC，F(xiàn)X1N，F(xiàn)X0N可編程控制器進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸可建立在N：N的基礎(chǔ)上，總站點(diǎn)數(shù)最大8個(gè)。(2)計(jì)算機(jī)鏈接（用專用協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸）用RS485（422）單元進(jìn)行的數(shù)據(jù)可用專用協(xié)議在1：N（16）的基礎(chǔ)上完成，最多可以連16臺(tái)PLC機(jī)。

10九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1.4通信格式1．什么是通信格式通信格式?jīng)Q定計(jì)算機(jī)鏈接和無(wú)協(xié)議通信（RS指令）間的通信設(shè)置（數(shù)據(jù)通信長(zhǎng)度，奇偶校驗(yàn)和波特率等）。通信格式可用可編程控制器中的特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120來(lái)進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)所使用的外部設(shè)備來(lái)設(shè)置D8120。當(dāng)修改了D8120的設(shè)置后，確保關(guān)掉可編程控制器的電源，然后再打開(kāi)，否則無(wú)效。2．相關(guān)標(biāo)志和數(shù)據(jù)寄存器11九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(1)特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器描

述M8121數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)（RS指令）M8122數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)志（RS指令）M8123接收結(jié)束標(biāo)志（RS指令）M8124載波檢測(cè)標(biāo)志（RS指令）M8126全局標(biāo)志（計(jì)算機(jī)鏈接）M8127接通要求握手標(biāo)志（計(jì)算機(jī)鏈接）M8128接通要求錯(cuò)誤標(biāo)志（計(jì)算機(jī)鏈接）M8129接通要求字/字節(jié)變換（計(jì)算機(jī)鏈接）超時(shí)評(píng)估標(biāo)志（RS指令）M81618位/16位變換標(biāo)志（RS指令）12九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(2)特殊數(shù)據(jù)寄存器特殊數(shù)據(jù)寄存器描

述D8120通訊格式（RS指令，計(jì)算機(jī)鏈接）D8121站點(diǎn)號(hào)設(shè)定（計(jì)算機(jī)鏈接）D8122剩余待傳輸數(shù)據(jù)數(shù)（RS指令）D8123接收數(shù)據(jù)數(shù)（RS指令）D8124數(shù)據(jù)標(biāo)題<初始值：STX>（RS指令）D8125數(shù)據(jù)結(jié)束符<初始值：ETX>（RS指令）D8127接通要求首元件寄存器（計(jì)算機(jī)鏈接）D8128接通要求數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寄存器（計(jì)算機(jī)鏈接）D8129數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)超時(shí)計(jì)時(shí)器值（RS指令，計(jì)算機(jī)鏈接）13九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(3)通信格式位號(hào)名稱描

述0（位=OFF）1（位=ON）b0數(shù)據(jù)長(zhǎng)度7位8位b1b2奇偶（b2，b1）（0，0）：無(wú)（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標(biāo)題無(wú)有效（D8124）默認(rèn)：STX（02H）b9終結(jié)符無(wú)有效（D8124）默認(rèn)：ETX（03H）14九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(3)通信格式位號(hào)名稱描

述0（位=OFF）1（位=ON）b10b11b12控制線無(wú)協(xié)議（b12，b11，b10）（0，0，0）：無(wú)作用<RS232C接口>（0，0，1）：端子模式<RS232C接口>（0，1，0）：互連模式<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>（僅FX，F(xiàn)X2C）計(jì)算機(jī)鏈接（b12，b11，b10）（0，0，0）：RS485（422）接口（0，1，0）：RS232C接口b13和校驗(yàn)沒(méi)有添加和校驗(yàn)碼自動(dòng)添加和校驗(yàn)碼b14協(xié)議無(wú)協(xié)議專用協(xié)議b15傳輸控制協(xié)議協(xié)議格式1協(xié)議格式415九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系舉例：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度7位奇偶偶停止位2位波特率9600BPS協(xié)議無(wú)協(xié)議標(biāo)題未使用終結(jié)符未使用控制線普通模式16九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1.5上位計(jì)算機(jī)鏈接（即1:N通訊）1．鏈接后的數(shù)據(jù)流(1)計(jì)算機(jī)從可編程控制器讀取數(shù)據(jù)。17九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

(2)計(jì)算機(jī)向可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)。(3)可編程控制器向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。

18九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系2．站號(hào)站號(hào)即可編程控制器提供的數(shù)字，用來(lái)確定計(jì)算機(jī)在訪問(wèn)哪一個(gè)可編程控制器。在FX系列可編程控制器中，站號(hào)是通過(guò)特殊數(shù)據(jù)寄存器D8121來(lái)設(shè)定的。設(shè)定的范圍是從00H到0FH。最多可以實(shí)現(xiàn)16臺(tái)通信。例如：0號(hào)站定義19九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系3．用一對(duì)導(dǎo)線連接20九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系8.1.6同位鏈接（PLC與PLC連接系統(tǒng)N:N網(wǎng)絡(luò)）1．相關(guān)標(biāo)志和數(shù)據(jù)寄存器介紹(1)輔助繼電器特性輔助繼電器FX2N名

稱描

述響應(yīng)類型只讀M8038N：N網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置用來(lái)設(shè)置N：N網(wǎng)絡(luò)參數(shù)主站點(diǎn)，從站點(diǎn)只讀M8183主站點(diǎn)通訊錯(cuò)誤當(dāng)主站點(diǎn)產(chǎn)生通訊錯(cuò)誤時(shí)它是ON從站點(diǎn)只讀從M8184到M8191從站點(diǎn)通訊錯(cuò)誤當(dāng)從站點(diǎn)產(chǎn)生通訊錯(cuò)誤時(shí)它是ON主站點(diǎn)，從站點(diǎn)只讀M8191數(shù)據(jù)通訊當(dāng)與其它站點(diǎn)通訊時(shí)它是ON主站點(diǎn)，從站點(diǎn)21九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(2)數(shù)據(jù)寄存器特性輔助繼電器（FX2N）名

稱描

述響應(yīng)類型只讀D8173站點(diǎn)號(hào)存儲(chǔ)它自己的站點(diǎn)號(hào)主站，從站只讀D8174從站點(diǎn)總數(shù)存儲(chǔ)從站點(diǎn)總數(shù)主站，從站只讀D8175刷新范圍存儲(chǔ)刷新范圍主站，從站只寫D8176從站點(diǎn)號(hào)設(shè)置設(shè)置它自己的從站點(diǎn)號(hào)主站，從站只寫D8177總從站點(diǎn)數(shù)設(shè)置設(shè)置從站點(diǎn)總數(shù)主站只寫D8178刷新范圍設(shè)置設(shè)置刷新范圍主站只寫D8179重試次數(shù)設(shè)置設(shè)置重試次數(shù)主站只寫D8180通訊超時(shí)設(shè)置設(shè)置通訊超時(shí)主站只讀D8201當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)掃描時(shí)間存儲(chǔ)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)掃描時(shí)間主站，從站只讀D8202最大網(wǎng)絡(luò)掃描時(shí)間存儲(chǔ)最大網(wǎng)絡(luò)掃描時(shí)間主站，從站只讀D8203主站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤數(shù)止主站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤數(shù)目從站只讀D8204到D8210從站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤數(shù)目從站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤數(shù)目主站，從站只讀D8211主站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤代碼主站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤代碼從站只讀D8212到D8218從站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤代碼從站點(diǎn)的通訊錯(cuò)誤代碼主站，從站22九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系(3)設(shè)置①設(shè)定站點(diǎn)號(hào)（D8176）設(shè)定0到7的值到特殊數(shù)據(jù)寄存器D8176中。設(shè)定值描

述0主站點(diǎn)1到7從站點(diǎn)號(hào)

例子：1是第1從站點(diǎn)，2是第2從站點(diǎn)例如：設(shè)定主站0：MOVK0D8176設(shè)定從站1：MOVK1D817623九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系②設(shè)置刷新范圍（D8178）設(shè)定0到2的值到特殊數(shù)據(jù)寄存器D8178中。（默認(rèn)=0）對(duì)于從站此設(shè)置不需要。在每種模式下使用的元件被N：N網(wǎng)絡(luò)的所有點(diǎn)占用。通信設(shè)備刷

新

范

圍模式0模式1模式2位軟元件（M）0點(diǎn)32點(diǎn)64點(diǎn)字軟元件（D）4點(diǎn)4點(diǎn)8點(diǎn)24九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系a)在模式0的情況下。站點(diǎn)號(hào)軟

元

件

號(hào)位軟元件（M）字軟元件（D）0點(diǎn)4點(diǎn)第0號(hào)---D0到D3第1號(hào)---D10到D13第2號(hào)---D20到D23第3號(hào)---D30到D33第4號(hào)---D40到D43第5號(hào)---D50到D53第6號(hào)---D60到D63第7號(hào)---D70到D7325九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系b)在模式1的情況下。站點(diǎn)號(hào)軟

元

件

號(hào)位軟元件（M）字軟元件（D）32點(diǎn)4點(diǎn)第0號(hào)M1000到M1031D0到D3第1號(hào)M1064到M1095D10到D13第2號(hào)M1128到M1159D