三菱QPLC與山武溫控儀的通訊

1、三菱QPLC與山武溫控儀的通訊摘要：在工業(yè)控制中，可編程控制器(PLC)使用非常廣泛。然而在設(shè)備控制中經(jīng)常使用到不少現(xiàn)場(chǎng)控制儀表，這些儀表通過(guò)與PLC交換數(shù)據(jù)，在設(shè)備控制中發(fā)揮著各種各樣的作用，而且他們與PLC的通訊方式也是多種多樣的。本文詳細(xì)介紹了三菱Q系列PLC與山武溫度儀通過(guò)RS485協(xié)議通訊的應(yīng)用。 Abstract：In the industry control, the PLC used very popular. But in the equipment control, many instruments are be used, these instrument communi

2、cation with PLC and exchange data. They play various roles in the equipment control and there are various communication way. The article introduce the MITSUBISHU Q series PLC used RS485 protocol to communicate with the YAMATAKE controller SDC15.關(guān)鍵詞：三菱Q系列PLC 串行通訊 RS485通訊 溫控儀Keywords：MITSUBISHI Q seri

3、es PLC serial communication RS485 temperature controller一、引言Q系列PLC是三菱全新的一款中大型PLC，它和小型系列FXPLC不一樣，采用模塊化結(jié)構(gòu)，處理功能非常強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線控制場(chǎng)合，也應(yīng)用于電廠、水處理等大型項(xiàng)目中。在工業(yè)控制場(chǎng)合中，網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而三菱公司的Q系列PLC共有三層網(wǎng)絡(luò)，上層信息層，也即以太網(wǎng)層，用于上位計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)PLC之間的數(shù)據(jù)通訊；中間控制層，即為H網(wǎng)，用于PLC與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊；底層設(shè)備層，即為現(xiàn)場(chǎng)總線CC-Link，用于控制現(xiàn)場(chǎng)的I/O輸入以及多方廠家的控制設(shè)備。CC-Lin

4、k由三菱公司開(kāi)發(fā)，并聯(lián)合各大廠家成立一個(gè)CC-Link協(xié)會(huì)組織，推廣使用CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線，凡是加入廠家中的產(chǎn)品均可以免費(fèi)獲得協(xié)議用于開(kāi)發(fā)適合CC-Link的產(chǎn)品。雖然CC-Link用來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但是目前國(guó)際上的現(xiàn)場(chǎng)總線并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，而CC-Link現(xiàn)場(chǎng)總線只是其中一種被廣泛使用的現(xiàn)場(chǎng)總線，就算是加入了CC-Link協(xié)會(huì)的廠家也有很多產(chǎn)品不能夠連接到CC-Link中，由此這些設(shè)備和PLC通訊只能夠使用國(guó)際上有通用標(biāo)準(zhǔn)的RS232以及RS485/422標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行串行通訊。二、串行通信簡(jiǎn)介RS-232、RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA

5、）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布，命名為EIA-232-E，作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)，它是為彌補(bǔ)RS-232之不足而提出的。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長(zhǎng)到4000英尺（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能

6、力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱謂。RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議。1、RS-232串行接口標(biāo)準(zhǔn)目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。一般的計(jì)算機(jī)中均配置有RS232串口，而RS485

7、/422只有在用于工業(yè)控制的工控機(jī)中才有配置。2、RS-422與RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn)RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，如圖1。 圖1 RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖2是典型的RS-422四線接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線，共5根線。圖4是其DB9連接器引腳定義。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Sal

8、ve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。圖5由于RS-485是從RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，參見(jiàn)圖6。 而采用四線連接時(shí)，與RS-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主（Master）設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)， 無(wú)論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個(gè)設(shè)備。參見(jiàn)圖7。圖6圖7 其實(shí)二線和四線制又可以稱作為3線制和5限制，因?yàn)闊o(wú)論是二限制還是四線制都必須要有SG作為信號(hào)接

9、地線。三、串行通訊模塊和山武溫控儀簡(jiǎn)介1、串行通訊模塊(QJ71C24N)三菱Q系列PLC采用模塊式結(jié)構(gòu)，因此它有各種各樣的特殊功能模塊，串行通訊模塊就是其中一個(gè)，型號(hào)為QJ71C24N（簡(jiǎn)稱C24模塊）。C24模塊是連接Q系列PLC CPU和外部設(shè)備的模塊，通過(guò)使用RS232或者RS485/422串行通訊電纜，來(lái)實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。這里的外部設(shè)備范圍比較廣泛，有PC，顯示設(shè)備(HMI)、打印機(jī)、條碼掃描儀以及外部測(cè)量設(shè)備如溫控儀等。C24模塊有多種多樣的通訊方式，包括三菱自己開(kāi)發(fā)的MELSEC通訊協(xié)議(簡(jiǎn)稱MC協(xié)議)，無(wú)順序協(xié)議，雙向通訊協(xié)議等。與不同的設(shè)備的通訊采用的不同的通訊方式，

10、一般來(lái)說(shuō)與計(jì)算機(jī)等可以讀、寫(xiě)控制PLC編程的外部設(shè)備進(jìn)行通訊采用MC協(xié)議或者雙向通訊協(xié)議；而與打印機(jī)、條碼掃描儀以及外部測(cè)量設(shè)備通訊則需要采用無(wú)順序協(xié)議。2、山武溫控儀簡(jiǎn)介(SDC15)山武SDC15溫控儀采用了新的算法保證了高速度和高精度的控制，它的最優(yōu)PID整定和即時(shí)適應(yīng)都可以在一個(gè)多功能PC下載軟件里控制，它同時(shí)有加熱冷卻功能，可以選擇數(shù)字輸入和輸出(DI/DO)，同時(shí)可以進(jìn)行3線制RS485通訊。通訊的接線如下：3線制場(chǎng)合圖85線制場(chǎng)合圖9四、C24模塊與山武SDC15的通訊1、接線方式C24模塊485接口是5線制的，因此接線方式按照?qǐng)D9進(jìn)行。這種接線方式由于主局也就是C24模塊上的S

11、DA和RDA短接、SDB和RDB短接，因此在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)會(huì)接收到同樣的回傳數(shù)據(jù)，因此就必須在梯形圖編程的時(shí)候必須使用一個(gè)判斷，才能夠得出使自己所需要接受的數(shù)據(jù)還是回傳數(shù)據(jù)。2、通訊設(shè)置C24模塊和SDC15通訊采用的是無(wú)順序協(xié)議的方式進(jìn)行。由于485通訊中需要對(duì)多種參數(shù)如通訊速率、設(shè)備地址、數(shù)據(jù)形式(數(shù)據(jù)長(zhǎng))、數(shù)據(jù)形式(校驗(yàn))、數(shù)據(jù)形式(停止位)等進(jìn)行設(shè)置，而且這些設(shè)置必須要在主站(C24模塊)以及各個(gè)從站(SDC15)兩邊的設(shè)置一致的時(shí)候才能夠通訊，否則通訊不能夠進(jìn)行。SDC15設(shè)置方式如下圖： 圖10 SDC15參數(shù)設(shè)置3、通訊步驟:C24模塊使用無(wú)協(xié)議和SDC15通訊的步驟如下：從主站

12、(C24模塊)送命令電文到1號(hào)本機(jī)(子站)。子站接受到命令電文，根據(jù)電文的內(nèi)容進(jìn)行讀寫(xiě)處理。子站發(fā)送處理內(nèi)容對(duì)應(yīng)的應(yīng)答電文。主站接收到應(yīng)答電文。數(shù)據(jù)通訊的通訊電文構(gòu)成如下：圖11 電文格式電文分為數(shù)據(jù)鏈接層和應(yīng)用層兩類。數(shù)據(jù)鏈接層是指通訊必要的基本信息層，擁有通信電文去向、電文檢查信息等。應(yīng)用層指數(shù)據(jù)讀寫(xiě)層。內(nèi)容根據(jù)讀或者寫(xiě)指令的不同而不同。所有數(shù)據(jù)中，除了檢驗(yàn)以外，其余的都可以通過(guò)查手冊(cè)得出其相應(yīng)的數(shù)值，而“檢驗(yàn)”用于檢驗(yàn)通訊途中是否因任何異常(如干擾)應(yīng)起變化的值。因?yàn)殒溄拥恼緮?shù)量比較多，而且每個(gè)站的檢驗(yàn)值不一樣，因此通過(guò)編寫(xiě)梯形圖程序，由程序來(lái)計(jì)算檢驗(yàn)值。這樣就大大減輕了計(jì)算量。該程序如

13、下： 圖13 和校驗(yàn)梯形圖程序4、C24模塊設(shè)置：C24模塊的設(shè)置如下：設(shè)置屏幕： 圖14 C24開(kāi)關(guān)設(shè)置其中Switch3和Switch4代表了C24模塊485通道的參數(shù)值。“07C2”代表了通訊速率19200，數(shù)據(jù)位8，無(wú)奇偶檢驗(yàn)，1個(gè)停止位，有和校驗(yàn)碼，允許Run運(yùn)行期間寫(xiě)，允許設(shè)置修改?！?006”設(shè)置代表了使用“無(wú)協(xié)議通訊”。*1 5、C24無(wú)協(xié)議通訊：使用無(wú)順序協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊是一種在PLC和外部設(shè)備之間發(fā)送及接收數(shù)據(jù)的功能，這種通訊使用由用戶指定的信息格式和傳送控制步驟。下面將簡(jiǎn)單介紹一下使用無(wú)順序協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)的基本傳送和接收方法。1、數(shù)據(jù)接收有兩種接收數(shù)據(jù)的方法：接受可變長(zhǎng)度信息的“通過(guò)接收完成碼接收”和接收固定長(zhǎng)度信息的“通過(guò)接收數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)接收”。 圖15 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式接收信息存儲(chǔ)在Q系列C24的緩沖存儲(chǔ)器（接收數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)），按照低位地址(L) （H）、下一地址(L) （H）的順序，數(shù)據(jù)存