機床電氣控制技術

1、情景八 PLC聯(lián)網(wǎng)通信 任務介紹本模塊簡要介紹了有關本模塊簡要介紹了有關PLC通信的基礎知識、通信的基礎知識、PLC與計算機之間的通信、與計算機之間的通信、PLC與與PLC之間的通信，之間的通信，并給出了典型應用例子。并給出了典型應用例子。任務描述 （1）了解計算機通信的基礎知識。）了解計算機通信的基礎知識。 （2）了解串行通信接口標準和計算機通信）了解串行通信接口標準和計算機通信的國際標準。的國際標準。 （3）掌握）掌握PLC與與PLC之間通信的實現(xiàn)，包之間通信的實現(xiàn)，包括并行通信和括并行通信和N：N網(wǎng)絡。網(wǎng)絡。 （4）掌握）掌握PLC與計算機之間通信的實現(xiàn)。與計算機之間通信的實現(xiàn)。 分發(fā)任

2、務書分發(fā)任務書 布置工作任務：布置工作任務： 1、小組成員共同查閱資料，學習討論、小組成員共同查閱資料，學習討論PLC通信通信有關信息有關信息 2、小組共同、小組共同PLC通信通信系統(tǒng)總體的結構框架系統(tǒng)總體的結構框架 3、每名成員設計、每名成員設計PLC通信編程通信編程與工程下載與工程下載 4、每名成員獨立完成、每名成員獨立完成PLC通信編程通信編程與工程與工程下載下載5、根據(jù)每人完成的情況小組互評、根據(jù)每人完成的情況小組互評 6、任務評估填寫項目考核記錄單、任務評估填寫項目考核記錄單知識鏈接一：計算機通信簡介 1、可編程控制器的網(wǎng)絡化趨、可編程控制器的網(wǎng)絡化趨勢勢 如果把PLC與PLC、PL

3、C與計算機或PLC與其它智能裝置通過傳輸介質(zhì)連接起來，就可以實現(xiàn)通信或組建網(wǎng)絡，從而可以提高PLC的控制能力，同時，還便于計算機對控制數(shù)據(jù)的處理，提供人機界面友好的操控平臺；可使自動控制從設備級發(fā)展到生產(chǎn)線級，從而實現(xiàn)智能化工廠（Smart Factory）的目標。 隨著科技的發(fā)展，三菱電機率先較早的開發(fā)了MELSECNET網(wǎng)絡，隨著網(wǎng)絡化控制及集散式控制不斷普及，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)絡化方向發(fā)展已成為趨勢。 1、PLC網(wǎng)絡技術網(wǎng)絡技術在工業(yè)控制中，對于控制任務的復雜控制系統(tǒng)，不可能單靠增大PLC的輸入、輸出點數(shù)或改進機型來實現(xiàn)復雜的控制功能，于是便將多臺PLC相互

4、連接形成網(wǎng)絡。但是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)絡系統(tǒng)程序，對PLC的軟件、硬件資源進行統(tǒng)一管理和調(diào)度。（1）PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)網(wǎng)絡系統(tǒng) 根據(jù)PLC網(wǎng)絡的連接方式，可將其網(wǎng)絡機構分為總線結構、環(huán)形結構和星形結構三種基本形式，每種結構都有各自得優(yōu)點和缺點，可根據(jù)具體情況選擇。總線結構，以其結構簡單、可靠性高、易于擴展，被廣泛應用。(2)(2)三菱三菱PLCPLC網(wǎng)絡網(wǎng)絡1、信息層/Ethernet（以太網(wǎng)）：為網(wǎng)絡系統(tǒng)中最高層，主要是在PLC、設備控制

5、器以及生產(chǎn)管理用PC之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及設備的運轉情況等數(shù)據(jù)，信息層使用最普遍Ethernet。它不僅能夠連接windows系統(tǒng)的PC、UNIX系統(tǒng)的工作站等，而且還能連接各種FA設備。 2、控制層/MELSECNET/10（H） ：是整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的中間層，在是PLC、CNC等控制設備之間方便且高速地進行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡。作為MELSEC控制網(wǎng)絡的MELSECNET/10，以它良好的實時性、簡單的網(wǎng)絡設定、無程序的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點獲得了很高的評價。3、設備層/現(xiàn)場總線（CC-Link ）： 是把PLC等控制設備和傳感器以及驅(qū)動設備連接起來的現(xiàn)場網(wǎng)絡，為

6、整個網(wǎng)絡系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡。采用CC-Link現(xiàn)場總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護性。知識鏈接三：三菱系列通信方式1 1、三菱可編程控制器的通訊類型、三菱可編程控制器的通訊類型 三菱主機FX系列支持以下五種類型的通訊：N：N網(wǎng)；并行鏈接；計算機鏈接；無協(xié)議通訊（用RS指令進行數(shù)據(jù)傳輸）；可選編程口。下面介紹有代表性的兩種。（一）N：N網(wǎng)絡 用FX2N，F(xiàn)X2NC，F(xiàn)X1N，F(xiàn)XON可編程控制器進行的數(shù)據(jù)傳輸可建立在N：N的基礎上，總站點數(shù)最大8個。（二）計算機鏈接（用專用協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸） 用RS485（422）單元進行的數(shù)據(jù)傳輸可用專用協(xié)議在1：N（16）的基礎上完成，最多可以連1

7、6臺PLC機。2 2、通訊方式、通訊方式 (1)(1) 通過使用PLC開發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議和網(wǎng)絡適配器，來實現(xiàn)PLC與PC機的互聯(lián)通信。但是由于其通信協(xié)議是不公開的，互聯(lián)通信必須使用PLC開發(fā)商提供的上位機組態(tài)軟件，并采用支持相應協(xié)議的外設。因此難以滿足不同用戶的需求。(2) 使用目前通用的上位機組態(tài)軟件，來實現(xiàn)PLC與PC機的互連通信。組態(tài)軟件以其功能強大、界面友好、開發(fā)簡潔等優(yōu)點目前在PC監(jiān)控領域得到了廣泛應用，但是價格比較昂貴，而且本身并不具有直接訪問組態(tài)軟件或其它智能儀表的能力。所以其靈活性受到了很大的限制。(3) 利用PLC廠商所提供的標準通信端口和由用戶自定義的自由口通信方式來實現(xiàn)

8、PLC與PC機的互連通信。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)。 知識鏈接四：三菱通信指令 通訊格式1、什么是通訊格式 通訊格式是決定計算機鏈接和無協(xié)議通訊（RS指令）間的通訊設置。通訊格式可用可編程控制器中的特殊數(shù)據(jù)寄存器D8120來進行設置。根據(jù)所使用的外部設備來設置D8120。當修改了D8120的設置后，確保關掉可編程控制器的電源，然后再打開，否則無效。2、相關標志和數(shù)據(jù)寄存器（1）特殊輔助繼電器 M8121:數(shù)據(jù)傳輸延時（RS指令） M8122:數(shù)據(jù)傳輸標志（RS指令） M8123:接收結束標志（RS指令） M8124:載波檢測標志（RS指令

9、） M8126 :全局標志（計算機鏈接） M8127 :接通要求握手標志（計算機鏈接） M8128 :接通要求錯誤標志（計算機鏈接） M8129 :接通要求字/字節(jié)變換（計算機鏈接）;超時評估標志（RS指令） M8161 : 8 位/16位變換標志（RS指令） （2）特殊數(shù)據(jù)寄存器 D8120通訊格式（RS指令，計算機鏈接） D8121站點號設定（計算機鏈接） 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)標題初始值：STX（RS指令） D8125數(shù)據(jù)結束符初始值：ETX（RS指令） D8127接通要求首元件寄存器（計算機鏈接） D8128接通要求數(shù)據(jù)

10、長度寄存器（計算機鏈接） D8129數(shù)據(jù)網(wǎng)絡超時計時器值（RS指令，計算機鏈接）(3)通訊格式 位號名 稱 描 述0（位=OFF） 1（位=ON）b0數(shù)據(jù)長度 7位 8位b1b2奇偶（b2，b1）（0，0）：無（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）：4，800（0，1，0，0）：600 （1，0，0，0）：9，600（0，1，0，1）：1，200 （1，0，0，1）：19，200（0，1，1，0）：2，400b8標題 無有效（D8124） 默認：STX

11、（02H）b9終結符 無有效（D8125） 默認：ETX（03H）b10b11b12控制線無協(xié)議（b12，b11，b10）（0，0，0）：無作用（0，0，1）：端子模式（0，1，0）：互連模式（FN2N V2.00版或更晚）（0，1，1）：普通模式1（1，0，1）：普通模式2（僅，）計算機鏈接（b12，b11，b10）（0，0，0）：RS485（422）接口（0，1，0）：RS232C接口b13和校驗沒有添加和校驗碼自動添加和校驗碼b14協(xié)議無協(xié)議專用協(xié)議b15傳輸控制協(xié)議協(xié)議格式協(xié)議格式二計算機鏈接計算機鏈接1.1.鏈接后的數(shù)據(jù)流鏈接后的數(shù)據(jù)流 下述圖樣為可編程控制器的讀、寫及狀態(tài)控制的數(shù)據(jù)

12、流下述圖樣為可編程控制器的讀、寫及狀態(tài)控制的數(shù)據(jù)流圖。圖。(1)(1)計算機從可編程控制器讀取數(shù)據(jù)。計算機從可編程控制器讀取數(shù)據(jù)。(2)計算機向可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)(3)可編程控制器向計算機發(fā)送數(shù)據(jù)2站號站號即可編程控制器提供的數(shù)字，用來確定計算機在訪問哪一個可編程控制器?？驁D如下：在以上系統(tǒng)中，可以用以下的指令來設定站號。如：0號站設定如下： LD M8002 MOV K0 D8121 梯形圖： 注意事項： （1)在設定站號時，不要為多個站設定相同的號碼，否則，傳送數(shù)據(jù)將會混亂并引起通訊的不正常。 (2) 站號不必按數(shù)字順序來設定，在指定范圍內(nèi)（00H到0FH）可以自由設定。例如，按隨機的順

13、序或跳過一些數(shù)字都是可以的，但總站數(shù)不能超過16。一般情況16臺設定0到15。(3)用一對導線連接，接線圖如下：技能實訓：軟件的介紹及使用技能實訓：軟件的介紹及使用（一）什么是MCGS ？ MCGS (通用監(jiān)控系統(tǒng))是一套用于快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，向用戶提供解決實際工程問題的方案，在工業(yè)控制領域有著廣泛的應用。MCGS的主要特性和功能如下：11操作界面簡單靈活12實時性強、良好的并行處理性能。13豐富、生動的多媒體畫面。14 結構開放，數(shù)據(jù)處理和獲取能力強。15 完善的安全機制。16 強大的網(wǎng)絡功能。17多樣化的報警功能。18實時數(shù)據(jù)庫為用戶分

14、部組態(tài)提供極大方便。19支持多種硬件設備，實現(xiàn)“設備無關”。110方便控制復雜的運行流程。111良好的可維護性和可擴充性。 112用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)存儲，系統(tǒng)可靠性高。113設立對象元件庫，組態(tài)工作簡單方便。114實現(xiàn)對工控系統(tǒng)的分布式控制和管理。 總之，MCGS組態(tài)軟件功能強大，操作簡單，普通工程人員也能迅速掌握多數(shù)工程項目的設計和運行操作。同時使用MCGS組態(tài)軟件能根據(jù)工程作業(yè)的需要和特點去解決工程問題本身，組態(tài)配置出高性能、高可靠性和高度專業(yè)化的工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)。（二）MCGS的構成 MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。，組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，它幫助用戶設計和構造自己

15、的應用系統(tǒng)。用戶組態(tài)生成的結果稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫。 運行環(huán)境是一個獨立的運行系統(tǒng)，它按照組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態(tài)設計的目標和功能。二、上位機軟件（THPLC-C網(wǎng)絡型可編程控制 器實驗系統(tǒng)V2.0）的介紹及使用 THPLC-C網(wǎng)絡型可編程控制器實驗系統(tǒng)V2.0是具有網(wǎng)絡通訊和實驗演示功能的一套軟件。其功能如下：（一）系統(tǒng)管理 用戶只能憑密碼登錄后才能操作軟件，拒絕非法登錄。用戶可以修改密碼，登錄用戶分管理員、教師和學生。管理員具有管理其它用戶的權利，能使用軟件的全部功能；教師能使用軟件的大部分功能（除了管理用戶）；學生能使用軟件的部分功能，但無權使用通訊功能。（

16、二）站點的選擇 在通訊監(jiān)控臺上通過選擇站點按鈕，可以和該站點建立通訊連接（前提是站點必須被賦予合法通訊格式和站點號，且正在運行）。（三）狀態(tài)顯示 分為站點連接顯示，設備狀態(tài)顯示，登錄用戶顯示，當前時間顯示，累計運行時間顯示等。（四）實驗演示 軟件內(nèi)部為每個實驗都建立了實驗模型，能逼真、客觀、動態(tài)演示PLC的程序。從演示效果可以看出PLC程序的對錯。（五）輸入輸出顯示 能實時顯示X00-X27，Y00-Y27共48點的狀態(tài)。（六）幫助菜單 針對初次使用的用戶有簡明的使用幫助。下面開始工作任務的實施下面開始工作任務的實施三、如何建立計算機與PLC的通信連接（1）安裝RS485通信用擴展模塊：FX2

17、N-485PC-IF （2）雙絞線（屏蔽線）連接 在FX2N-485PC-IF（RS485/232轉換器）中，SDA與SDB和RDA與RDB之間要接3000歐姆左右的電阻。雙絞線在485BD側的屏蔽線要接地（100歐姆或更低）。 2軟件設置： PLC的默認設置是只支持RS232通信，所以要使用RS485通信協(xié)議，必須事先通過編程電纜將計算機的串行口COM1與PLC的編程口連接，用編程軟件更改D8120，使其設置成RS485通信方式。 正確設置為：Link 協(xié)議 ，9600波特率，數(shù)據(jù)位7，偶校驗，2位停止位，無命令頭和命令尾，整個命令不加校驗和，采用協(xié)議1。即D8120=H408E：1硬件連接

18、 步驟為： .啟動編程軟件 FXGP/WIN-C ； .點擊主菜單中的PLC菜單，在彈出的下拉菜單中選擇端口設置，設置所使用的串口為COM1； .重復，在彈出的下拉菜單中選擇程序讀入，之后根據(jù)您當前使用的PLC類型選擇PLC的型號（FX2N/FX2NC），按“確認”開始進行連接，并把PLC中已有的程序讀入，而且窗口中會顯示進度條的狀態(tài)，若沒有這些，表示硬件有錯，可能故障見結尾的故障分析； .若連接成功，設置通信參數(shù)。 .選擇主菜單中的PLC菜單，在該下拉菜單中選擇串行口設置(D8120)(e)； 在打開的對話框窗體中進行如下設置： 將協(xié)議一項設置成“Link”，數(shù)據(jù)位設置可以不變“7”，奇偶校驗可以為默認“Even”，停止位設置成“2”，傳送速率也是默認的“9600”，頁眉和終端，控制線等不設置，硬件設置為“RS-485”，控制程序可以為默認的“Format 1”，站點數(shù)設置為 F 。按“確認”。 3編制PLC程序： 在編制