三菱plc通信及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、 PLC 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1. PLC 與計(jì)算機(jī)通訊 為了適應(yīng) PLC 網(wǎng)絡(luò)化要求，擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的 PLC 為了適應(yīng)可編程 控制器網(wǎng)絡(luò)化的要求， 擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)功能， 幾乎所有的可編程控制器廠家， 都為可編 程控制器開發(fā)了與上位機(jī)通訊的接口或?qū)Ｓ猛ㄓ嵞K。 一般在小型可編程控制器 上都設(shè)有 RS422 通訊接口或 RS232C 通訊接口；在中大型可編程控制器上都設(shè) 有專用的通訊模塊。如：三菱 F 、 F1 、 F2 系列都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的 RS422 接口， FX 系列設(shè)有 FX-232AW 接口、 RS232C 用通訊適配器 FX-232ADP 等?？删幊炭?制器與計(jì)算機(jī)之間的通訊正是通過可編

2、程控制器上的 RS422 或 RS232C 接口和 計(jì)算機(jī)上的 RS232C 接口進(jìn)行的?？删幊炭刂破髋c計(jì)算機(jī)之間的信息交換方式， 一般采用字符串、雙工或半、異步、串行通信方式。因此可以這樣說，凡具有 RS232C 口并能輸入輸出字符串的計(jì)算機(jī)都可以用于和可編程控制器的通訊。 運(yùn)用 RS232C 和 RS422 通道，可容易配置一個(gè)與外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的系 統(tǒng)。該系統(tǒng)中可編程控制器接受控制系統(tǒng)中的各種控制信息， 分析處理后轉(zhuǎn)化為 可編程控制器中軟元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)； 可編程控制器又將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀 態(tài)送入計(jì)算機(jī)， 由計(jì)算機(jī)采集這些數(shù)據(jù)， 進(jìn)行分析及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測， 用計(jì)算機(jī)可 改變可編程控制

3、器的初始值和設(shè)定值， 從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對可編程控制器的直接控 制。 （1） 通訊方式-一 面對眾多生產(chǎn)廠家的各種類型PLC它們各有優(yōu)缺點(diǎn)， 能夠滿足用戶的各 種需求，但在形態(tài)、組成、功 能、編程等方面各不相同，沒有一個(gè)統(tǒng)一的 標(biāo)準(zhǔn)，各廠家制訂的通信協(xié)議也千差萬別。目前，人們主要采用以下三種方 式實(shí)現(xiàn) PL（與 PC 勺互聯(lián)通信： 1） 通過使用 PLC 開發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)適配器， 來實(shí)現(xiàn) PLC 與 PC 機(jī)的 互聯(lián)通信。 但是由于其通信協(xié)議是不公開的， 因此互聯(lián)通信必須使用 PLC 開發(fā)商提供的上位機(jī)組態(tài)軟件，并采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)?？梢哉f這 種方式是PLC開發(fā)商為自己的產(chǎn)品量身定作

4、的， 因此難以滿足不同用戶的 需求。 2） 使用目前通用的上位機(jī)組態(tài)軟件，如組態(tài)王、In Touch、WinCC 力控等， 來實(shí)現(xiàn) PLC 與 PC 機(jī)的互連通信。組態(tài)軟件以其功能強(qiáng)大、界面友好、開發(fā) 簡潔等優(yōu)點(diǎn)目前在 PC 監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是一般價(jià)格比 較昂貴。組態(tài)軟件本身并不具備直接訪問 PLC 寄存器或其它智能儀表的能 力,必須借助 I/O 驅(qū)動程序來實(shí)現(xiàn)。也就是說，I/O 驅(qū)動程序是組態(tài)軟件與 PLC 或其它智能儀表等設(shè)備交互信息的橋梁，負(fù)責(zé)從設(shè)備采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并 將操作命令下達(dá)給設(shè)備，它的可靠性將直接影響組態(tài)軟件的性能。但是 在大多數(shù)情況下，I/O驅(qū)動程序是與設(shè)備相關(guān)的

5、，即針對某種 PLC 勺驅(qū)動 程序不能驅(qū)動其它種類的PLC 因此組態(tài)軟件的靈活性也受到了一定的限歡迎下載 2 制。 3) (3)利用 PLCT商所提供的標(biāo)準(zhǔn)通信端口和由用戶自定義的自由口通信 方式來實(shí)現(xiàn) PLC 與 PC 機(jī)的互連通信。這種方式由用戶定義通信協(xié)議，不需 要增加投資，靈活性好，特別適合于小規(guī)模的控制系統(tǒng)。 通過上述分析不難得出，掌握如何利用 PLCT商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信端口 和自由口通信方式以及大家所熟悉的編程語言來實(shí)現(xiàn) PC 與 PLC 之間的實(shí) 時(shí)通信是非常必要的。 (2) 采用 RS23 實(shí)現(xiàn)三菱 FX 系列 PLC 與 PC 之間的通訊 三菱 FX 系列 PLC 提供了 4

6、種通訊方式：N 網(wǎng)絡(luò)通訊、無協(xié)議串口通訊、平行 網(wǎng)絡(luò)通訊、程序口通訊。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，大多數(shù) PLC 與計(jì)算機(jī)之間通 信均可采用串行通信，通信接口均為 PLC 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上的 RS232 接 口。由于 RS232 采用非平衡方式傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離近，對于大功率、長距 離，且單機(jī)監(jiān)測信息量多，控制要求復(fù)雜的 PLC1訊，直接采用 RS232 方式 不能滿足傳輸距離要求。因此，可采用 RS485 方式。因?yàn)?RS485 采用平衡差 動式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適合于遠(yuǎn)距離傳輸，并具有較強(qiáng)抗干擾能力。圖 1 是采 用 RS232 /RS485 通信轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)運(yùn)距離通訊的示意圖 圖16-1 RS232

7、轉(zhuǎn)RS485通訊結(jié)構(gòu) (3) PLC 與 PC 通訊應(yīng)用實(shí)例 1) 通訊系統(tǒng)的連接 圖中是采用 FX-232ADP 接口單元，將一臺通用計(jì)算機(jī)與一臺 FX2 系列 pic 連接進(jìn)行通訊的示意圖。 2) 通訊操作 FX2 系列 pic 與通訊設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，由特殊寄存器 D8120 的內(nèi)容指定, 交換數(shù)據(jù)的點(diǎn)數(shù)、地址用 RS 指令設(shè)置，并通過 plc 的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存 器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。下面對其使用做一簡要介紹。 (1)通訊參數(shù)的設(shè)置 在兩個(gè)串行通訊設(shè)備進(jìn)行任意通訊之前， 必須設(shè)置相互可辨認(rèn)的參數(shù)，只有 設(shè)置一致，才能進(jìn)行可靠通訊。這些參數(shù)包括波特率、停止位和奇偶校驗(yàn)等，它歡迎下載 3 們

8、通過位組合方式來選擇，這些位存放在數(shù)據(jù)寄存器 D8120 中，具體規(guī)定如下 表 16-1 所示 表 16-1 串行通訊數(shù)據(jù)格式 D8120 的位 說明 位狀態(tài) 0 ( OFF ) 1(ON) bo 數(shù)據(jù)長度 7 位 8 位 （00 ）:無校驗(yàn) b1 校驗(yàn)（b2 b1 ） （01 ）:奇校驗(yàn) b2 （11 ）:偶校驗(yàn) b3 停止位 1 位 2 位 (0011 ) 300bps (0100 ) 600bps b4 (0101 ) 1200bps b5 波特率（b7 b6 b5 b4 ) (0110 ) 2400bps b6 (0111 ) 4800bps b7 (1000 ) 9600bps (1

9、001 ): 19200bps b8 起始字符 無 D8124 b9 結(jié)束字符 無 D8125 b10 握手信號類型 1 無 H/W1 3 b11 模式（控制線） 常規(guī) 單控 b12 握手信號類型 2 無 H/W2 b13b15 可取代 b8b12 用于 FX-485 網(wǎng)絡(luò) 使用說明如下: 1）如 D8120 = 0F9EH 則選擇下列參數(shù)。 E = 7 位數(shù)據(jù)位、偶校驗(yàn)、2 位停止位 9 =波特率為 19200bps F 二起始字符、結(jié)束字符、硬件 1 型（H/W1 ）握手信號、單線模式控制 0 二硬件 2 型（H/W2 ）握手信號為 OFF 歡迎下載 4 2）起始字符和結(jié)束字符可以根據(jù)用戶

10、的需要自行修改 3）起始字符和結(jié)束字符在發(fā)送時(shí)自動加到發(fā)送的信息上。 在接收信息過程中，除 非接收到起始字符，不然數(shù)據(jù)將被忽略；數(shù)據(jù)將被連續(xù)不斷地讀進(jìn)直到接到結(jié)束 字符或接收緩沖區(qū)全部占滿為為止。 因此，必須將接收緩沖區(qū)的長度與所要接收 的最長信息的長度設(shè)定的一樣。 （2）串行通訊指令 該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如下表所示。 RS 指令用于對 FX 系列 PLC 的通訊適配器 FX-232ADP 進(jìn)行通訊控制，實(shí) 現(xiàn) PLC與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送和接收。 RS 指令在梯形圖中使用的情況如下 圖所示。 S指定傳送緩沖區(qū)的首地址 m 指定傳送信息長度 D指定接收緩沖區(qū)的首地址 n 指

11、定接收數(shù)據(jù)長度，即接收信息的最大長度 1）RS 指令使用說明 （a ）發(fā)送和接收緩沖區(qū)的大小決定了每傳送一次信息所允許的最大數(shù)據(jù) 量，緩沖區(qū)的大小在下列情況下可加以修改。 發(fā)送緩沖區(qū)一一在發(fā)送之前，即 M8122 置 ON 之前。 接收緩沖區(qū) 信息接收完后，且 M8123 復(fù)位前。 （b ）在信息接收過程不能發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送將被延遲（ M8121 為 ON ）。 （c ）在程序中可以有多條 RS 指令，但在任一時(shí)刻只能有一條被執(zhí)行。 2. PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 在工業(yè)控制中，對于控制任務(wù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，不可能單靠增大 PLC 的輸入、 輸出點(diǎn)數(shù)或改進(jìn)機(jī)型來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，于是便想到將多臺 PLC

12、 相互連接形 成網(wǎng)絡(luò)。要想使多臺 PLC 能聯(lián)網(wǎng)工作，其硬件和軟件都要符合一定的要求。硬件 上, 一般要增加通信模塊、通訊接口、終端適配器、網(wǎng)卡、集線器、調(diào)制解調(diào)器、 纜線等設(shè)備或器件；軟件上，要按特定的協(xié)議，開發(fā)具有一定功能的通訊程序和 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)程序，對 PLC 的軟件、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。 （一） PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 根據(jù) PLC 網(wǎng)絡(luò)的連接方式，可將其網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)分為總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和星形歡迎下載 5 結(jié)構(gòu)三種基本形式，如圖 2 所示，每種結(jié)構(gòu)都有各自得優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)， 可根據(jù)具體 情況選擇?？偩€結(jié)構(gòu)，以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、易于擴(kuò)展，被廣泛應(yīng)用。 圖16-2 PLC總線結(jié)構(gòu) （二）三菱

13、 PLC 網(wǎng)絡(luò) 三菱公司 PLC 網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)使用的 MELSE（網(wǎng)絡(luò)，并使其在性能、功能、 使用簡便等方面更勝一籌。Q 系列 PLC 提供層次清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，針對各種用途 提供最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如圖 5 所示。（從站 總線 1_ 從站J （從站J （從站J 圖4星形結(jié)構(gòu) 主站 - 主站 歡迎下載 6 圖 16-3 三菱公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) 1、 信息層/Ethernet （以太網(wǎng)）信息層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層，主要是在 PLC 設(shè)備控制器以及生產(chǎn)管理用 PC 之間傳輸生產(chǎn)管理信息、 質(zhì)量管理信息及設(shè) 備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，信息層使用最普遍的 Ethernet。它不僅能夠連接 windows 系統(tǒng)

14、的 PC UNIX 系統(tǒng)的工作站等，而且還能連接各種 FA 設(shè)備。Q 系列 PLC 系列的 Ethernet 模塊具有了日益普及的因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能， 使用戶無論在世界的任何地方都可以方便地收發(fā)生產(chǎn)信息郵件， 構(gòu)筑遠(yuǎn)程監(jiān) 視管理系統(tǒng)。同時(shí)，利用因特網(wǎng)的 FTP 服務(wù)器功能及 MELSE（專用協(xié)議可以 很容易的實(shí)現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。 2、 控制層/MELSECNET/10H） 是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間層，在是 PLC CNC 等控制設(shè)備之間方便且高速地進(jìn)行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò)。作為 MELSEC 控制網(wǎng)絡(luò)的 MELSECNET/10 以它良好的實(shí)時(shí)性、簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無程序的 網(wǎng)絡(luò)

15、數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點(diǎn)獲得了很高的市場評價(jià)，被采用的 設(shè)備臺數(shù)在日本達(dá)到最高，在世界上也是屈指可數(shù)的。而 MELSECNET 不僅 繼承了 MELSECNET/1 優(yōu)秀的特點(diǎn)，還使網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性更好，數(shù)據(jù)容量更大， 進(jìn)一步適應(yīng)市場的需要。但目前 MELSECNET 只有 Q 系列 PLC 才可使用。 3、 設(shè)備層/現(xiàn)場總線 CC-Link 設(shè)備層是把 PLC 等控制設(shè)備和傳感器以及驅(qū) 動設(shè)備連接起來的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡(luò)。采用 CC-L ink 現(xiàn)場總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。而且，不只是 ON/OFF 等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連接 ID 系統(tǒng)、條形碼閱

16、讀器、變頻器、人機(jī)管理層 控制層 覆備層 歡迎下載 7 界面等智能化設(shè)備，從完成各種數(shù)據(jù)的通信，到終端生產(chǎn)信息的管理均可實(shí) 現(xiàn)，加上對機(jī)器動作狀態(tài)的集中管理，使維修保養(yǎng)的工作效率也大有提高。 在 Q 系列 PLC 中使用，CC-Link 的功能更好，而且使用更簡便。 在三菱的 PLC 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信時(shí)，不會感覺到有網(wǎng)絡(luò)種類的差別和間斷， 可進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控、修改、調(diào)試等工作，而無需 考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和類型。 MELSECNET 和 CC-Link 使用循環(huán)通信的方式，周期性自動地收發(fā)信息， 不需要專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡單的參數(shù)設(shè)定即可。 MELSECNET/和 CC-L

17、ink 是使用廣播方式進(jìn)行循環(huán)通信發(fā)送和接收的，這樣就可做到網(wǎng)絡(luò)上 的數(shù)據(jù)共享。 對于 Q 系列 PLC 使用的 Ethernet、MELSECNET/HCC-Link 網(wǎng)絡(luò)，可以在 GX Developer 軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及各種功能，簡單方便。 另外，Q 系列 PLC 除了擁有上面所提到的網(wǎng)絡(luò)之外，還可支持 PROFIBUS Modbus DeviceNet、ASi 等其它廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進(jìn)行 RS-232/RS-422/RS -485等串行通信，通過數(shù)據(jù)專線、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等多種通信方式。 （四）SIEMENS 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) 西門子 PLC 的網(wǎng)絡(luò)是適合不同的控制需要

18、制定的， 也為各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層次之間提 供了互連模塊或裝置，利用它們可以設(shè)計(jì)出滿足各種應(yīng)用需求的控制管理網(wǎng)絡(luò)。 西門子S7 系列 PLC 網(wǎng)絡(luò)如圖 7-25 所示，它采用 3 級總線復(fù)合型結(jié)構(gòu)，最底一級 為遠(yuǎn)程 I/O 鏈路， 負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)備通信， 在遠(yuǎn)程 I/O 鏈路中配置周期 I/O 通信機(jī) 制。 中間一級為 Profibus現(xiàn)場總線或主從式多點(diǎn)鏈路。前者是一種新型現(xiàn)場總 線，可承擔(dān)現(xiàn)場、控制、監(jiān)控三級的通信，采用令牌方式與主從輪詢相結(jié)合的存 取控制方式；后者為一種主從式總線，采月主從輪詢式通信。最高一層為工業(yè)以 太網(wǎng)，它負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。在工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的下層中配置以 802.3 為核

19、心的以太網(wǎng)協(xié)議，在上層向用戶提供 TF 接口，實(shí)現(xiàn) AP 協(xié)議與 MMSfr 議。 生產(chǎn)官理 計(jì)算機(jī) 1 工業(yè)臥態(tài)網(wǎng) （五）OMRO公司的PLC網(wǎng)絡(luò) OMRON PL 網(wǎng)絡(luò)類型較多，功能齊全，可以適用各種層次工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)的 不同圖16-5 SIEMENS公司的PLC網(wǎng)絡(luò) 歡迎下載 8 需要。如圖 7-27 所示為 OMRO 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系示意圖。歡迎下載 9 圖 16-6 OMRON 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) OMRO 的 PLC 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系大體分為三個(gè)層次：信息層、控制層和器件層。 信息層是最高層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與決策，除了 Ethemet 網(wǎng)外，HOST_ink 網(wǎng)也

20、可算在其中， 因?yàn)?HOSTJnk 網(wǎng)主要用于計(jì)算機(jī)對 PLC 的管理和監(jiān)控。 控制層是 中間層，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，該層的網(wǎng)絡(luò)有 SYSMACET SYSMAC Link、Controller Link 和 PLC Link 網(wǎng)。器件層是最低層，為現(xiàn)場總線網(wǎng)，直 接面對現(xiàn)場器件和設(shè)備，負(fù)責(zé)現(xiàn)場信號的采集及執(zhí)行元件的驅(qū)動，有 CompoBus/D CompoBus/S 和 Remote I/O 網(wǎng)。 Ethernet 屬于大型網(wǎng)，它的信息處理功能很強(qiáng)，支持 FINS 通信、TCP/IP 和 UDP/IP歡迎下載 10 的 Socket （接駁）服務(wù)、FTP 服務(wù)。HOSTJnk 網(wǎng)是 OMRO 推出較早、使 用較廣的一種網(wǎng)。上位計(jì)算機(jī)使用 HOSTS信協(xié)議與 PLC 通信，可以對網(wǎng)中的各 臺 PLC 進(jìn)行管理與監(jiān)控。 SYSMACET 網(wǎng)屬于大型網(wǎng)，是光纖環(huán)網(wǎng)，主要是實(shí)現(xiàn)有大容量數(shù)據(jù)鏈接和節(jié) 點(diǎn)間信息通信。它適用于地理范圍廣、控制區(qū)域大的場合，是一種大型集散控制 的網(wǎng)絡(luò)。SYSMACink 網(wǎng)屬于