可編程控制器的通信及網(wǎng)絡

1、 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 8 81 1 通信網(wǎng)絡的基礎知識通信網(wǎng)絡的基礎知識 8 82 2 可編程控制器的網(wǎng)絡可編程控制器的網(wǎng)絡 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡三菱公司的PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)，根據(jù)其連接方式和結(jié)構(gòu)可分為：上位連接系統(tǒng)；下位連接系統(tǒng)；同位連接系統(tǒng)；復合型網(wǎng)絡連接系統(tǒng)。本章先介紹通信網(wǎng)絡基礎知識、可編程控制器的網(wǎng)絡、最后介紹三菱公司PLC網(wǎng)絡系統(tǒng)。8 81 1 通信網(wǎng)絡的基礎知識通信網(wǎng)絡的基礎知識8 81 11 1數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)信息通過適當?shù)膫魉途€路從一臺機器傳送到另一臺機器。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任

2、務是把地理位置不同的計算機和PLC及其它數(shù)字設備連接起來，高效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處理三項任務。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設備、傳送控制設備和傳送協(xié)議及通信軟件等組成。1 1數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式(1)(1) 并行通信與串行通信并行通信與串行通信兩種基本方式：兩種基本方式：并行通信并行通信所傳送數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或接收；串行通信串行通信所傳送數(shù)據(jù)按順序一位一位地發(fā)送或接收。并行通信傳送速度快，但一個并行數(shù)據(jù)有多少位二進制數(shù)，就需要多少 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡根傳送線，通信線路復雜，成本高,常用于近距離的通信。串行通信僅需一根到兩根傳送線，長距離

3、傳送時，通信線路簡單、成本低，但傳送速度慢，常用于長距離傳送而速度要求不高的場合。(2)(2)同步和異步傳送同步和異步傳送串行通信中采用兩種同步技術(shù)異步傳送和同步傳送。 異步傳送異步傳送也稱起止式傳送，利用起止法來達到收發(fā)同步的。異步傳送時，被傳送的數(shù)據(jù)編碼成一串脈沖。字節(jié)的傳送由起始位“0”開始；然后是被編碼的字節(jié)，通常規(guī)定低位在前，高位在后；接下來是校驗位(可省略)；最后是停止位“1”(可以是l位、1.5位、或2位)表示字節(jié)的結(jié)束。格式如圖8-l所示。 圖8-l 串行通信異步傳送異步傳送方式硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每一個字節(jié)都要加起始位、停止位，傳 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器

4、的通信及網(wǎng)絡傳送效率低，主要用于中、低速的通信。 同步傳送同步傳送在數(shù)據(jù)開始處用同步字符(通常為l-2個)來指示。由定時信號(時鐘)實現(xiàn)發(fā)送端同步，一旦檢測到與規(guī)定的同步字符相符合，接下去就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)以一組數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)塊)為單位傳送，數(shù)據(jù)塊中每字節(jié)不需要起始位和停止位.通常用于數(shù)據(jù)傳送速率超過2000bps的系統(tǒng)。（3 3）基帶傳送和頻帶傳送）基帶傳送和頻帶傳送 基帶傳送基帶傳送基帶指電信號的基本頻帶。計算機或數(shù)字設備產(chǎn)生的“0”和“1”的電信號脈沖序列是基帶信號?；鶐魉椭笖?shù)據(jù)傳送系統(tǒng)對信號不做任何調(diào)制，直接傳送的數(shù)據(jù)傳送方式。 頻帶傳送頻帶傳送將信號調(diào)制到某一頻帶上的傳送方式。

5、當進行頻帶傳送時，用調(diào)制器把二進制信號調(diào)制成音頻信號(模擬信號)，在通信線路上進行傳送。信號傳送到接收端后，再經(jīng)過解調(diào)器的解調(diào)，把音頻信號還原成二進制的電信號。基帶傳送方式整個頻帶范圍都用來傳送某一數(shù)字信號，即單信道。常用 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡于半雙工通信。頻帶傳送時，在一條傳送線上可用頻帶分割的方法將頻帶劃分為幾個信道，同時傳送多路信號。2數(shù)據(jù)傳送方向在通信線路上按照數(shù)據(jù)傳送的方向可以劃分為單工、半雙工和全雙工通信方式。(1)單工通信方式指信息的傳送始終保持同一個方向，而不能進行反向傳送，如圖8-2(a)示。其中A端只能作為發(fā)送端，B端只能作為接收端。

6、(2)半雙工通信方式指信息流可以在兩個方向上傳送，但同一時刻只限于一個方向傳送，如圖8-2(b)示，其中A端和B端都具有發(fā)送和接收的功能. 圖8-2 通信方向(3)全雙工通信方式全雙工通信能在兩個方向上同時發(fā)送和接收，如圖8-2(c)所示。A端和B 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡端雙方都可以一面發(fā)送數(shù)據(jù)，一面接收數(shù)據(jù)。3 3傳送介質(zhì)傳送介質(zhì)常用傳送介質(zhì)有：同軸電纜、雙絞線、光纜。其中雙絞線(帶屏蔽)：成本低、安裝簡單；光纜：尺寸小、重量輕、傳輸距離遠，但成本高，安裝維修需專用儀器。具體性能見表8-1(P287)。4 4串行通信接口標準串行通信接口標準(1)(1)R

7、S-232CRS-232C串行接口標準串行接口標準RS-232C是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA(E1ectronic Industries Association)公布的串行通信接口標準。“RS”是英文“推薦標準”一詞的縮寫，“232”是標識號，“C”表示此標準修改的次數(shù)。它即是一種協(xié)議標準，又是一種電氣標準，規(guī)定了終端和通信設備之間信息交換的方式和功能。PLC與上位計算機間的通信通過RS-232C標準接口來實現(xiàn)。 接口的機械特性接口的機械特性RS-232C的標準接插件是25針的D型連接器。其機械尺寸和外形如圖8-3所示。 接口的電氣特性接口的電氣特性RS-232C采用負邏輯。規(guī)定邏輯“

8、1”電平在-5V-15V范圍內(nèi)，邏輯“0”在+5V+15V范圍內(nèi)。這樣在線路上傳送的電平可高達12V. 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-3 25針D型連接器RS-232C標準中還規(guī)定：最大傳送距離為15m(實際上可達約30m)，最高傳送速率為20Kbps(Kbit/s)。 接口的信號功能接口的信號功能RS-232C定義了25針連接器中的20條連接線。其中在PLC與上位計算機連接器中用到的信號線見表8-2(P288)。 RS-232C RS-232C的不足之處的不足之處傳送速率和距離有限；沒有規(guī)定連接器，因而產(chǎn)生25針不同的設計方案，這些方案有時不兼容；每根信

9、號線只有一根導線，兩個傳送方向，僅有一根信號地線，存在潛在的地線回流問題；接口應用不平衡的發(fā)送器和接收器，可能在信號成分間產(chǎn)生干擾。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡(3)(3)RS-422ARS-422A、RS-423ARS-423A與與RS-449RS-449、RS-485RS-485 RS-449 RS-449標準標準EIA于1977年制定了新標準RS-449，其特點是：支持較高的數(shù)據(jù)傳送速率；支持較遠的傳送距離；制定連接器的技術(shù)規(guī)范；提供平衡電路改進接口電氣特性。EIA的RS-449標準定義了RS-232C中所沒有的10種電路功能，規(guī)定用37腳的連接器.EI

10、A推薦的串行通信的主要性能參數(shù)見表8-3(P289)。 RS-422A RS-422A和和RS-485RS-485及其應用及其應用目前在PLC局域網(wǎng)絡中廣泛應用的RS-485串行接口總線實際上是RS-422A的變形，它與RS-422A不同點在于RS-422A為全雙工，RS-485為半雙工，RS-422A采用兩對平衡差分信號線，而RS-485只需其中一對。RS-422A485互聯(lián)方案見圖8-4示，這個電路可以構(gòu)成RS-422A串行接口(按圖中虛線連接)，也可以構(gòu)成RS-485接口(按圖中實線連接). 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-4 RS-422A485互聯(lián)

11、方案RS-485串行接口用于多站互連的原理如圖8-5所示。 圖8-5多站互連的RS-485(最多32對驅(qū)動器接收器)RS-422A與RS-485的比較見表8-4(P290)。(4)RS-232C(4)RS-232C422A422A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡兩臺或多臺帶有RS-232C接口的設備遠距離(如數(shù)百米)連接進行通信或組成分散式系統(tǒng)，不能直接用RS-232C串行接口連接，但可采用RS-232C422A轉(zhuǎn)換電路進行連接，如圖8-6示。 圖8-6 RS-232C422A轉(zhuǎn)換裝置電原理圖8.1.2 8.1.2 工業(yè)局域網(wǎng)基礎工業(yè)局域網(wǎng)基礎將地

12、理位置不同而又具有各自獨立功能的多臺計算機，通過通信設備和通信線路相互連接起來構(gòu)成計算機系統(tǒng)稱為計算機網(wǎng)絡。網(wǎng)絡中每臺計算機或交換信息的設備稱為網(wǎng)絡的站或結(jié)點。網(wǎng)絡按站間距離分為：全域網(wǎng)全域網(wǎng): :GAN(Global Area Network),通過衛(wèi)星通信連接各大洲不同國家。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)( (又稱遠程網(wǎng)又稱遠程網(wǎng)) )：它站點分布范圍很廣,從幾公里到幾千公里。局域網(wǎng)：局域網(wǎng)：地理范圍有限，通常在幾十米到幾千米。數(shù)據(jù)通信傳送速率高，誤碼率低；網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)比較規(guī)則.1 1局域網(wǎng)四大要素局域網(wǎng)四大要素網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)、介質(zhì)訪問控制、通道

13、利用方式、傳送介質(zhì)，是局域網(wǎng)的四大要素。(1)(1)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡中的通信線路和結(jié)點間的幾何布置，用以表示網(wǎng)絡的整體結(jié)構(gòu)外貌，它反映了各個模塊間的結(jié)構(gòu)關系. 星形網(wǎng)絡星形網(wǎng)絡 以中央結(jié)點為中心與各結(jié)點連接組成，網(wǎng)絡中任何兩個結(jié)點進行通信都必須經(jīng)過中央結(jié)點控制，其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖8-7(a)示。 環(huán)形網(wǎng)絡環(huán)形網(wǎng)絡 網(wǎng)中各結(jié)點通過環(huán)路通信接口或適配器連在一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路上。環(huán)路上任何結(jié)點均可以請示發(fā)送信息，請求一旦被批準，便可以向環(huán)路發(fā)送信息。環(huán)形網(wǎng)中的數(shù)據(jù)主要是單向傳送，也可以是雙向傳送。環(huán)形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖8-7(b)所示。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制

14、器的通信及網(wǎng)絡 圖8-7 網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖 總線形網(wǎng)絡總線形網(wǎng)絡利用總線把所有結(jié)點連接起來，這些結(jié)點共享總線，對總線有同等訪問權(quán)?？偩€形網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖8-7(c)示。(2)(2)介質(zhì)訪問控制介質(zhì)訪問控制指對網(wǎng)絡通道占有權(quán)的管理和控制。局域網(wǎng)絡上的信息交換方式有兩種：一種是線路交換，即發(fā)送結(jié)點與接收結(jié)點之間有固定的物理通道，且該通道一直保持到通話結(jié)束，如電話系統(tǒng)。第二種是“報文交換”或“包交換”。這種交換方式是把編址數(shù)據(jù)組，從一個轉(zhuǎn)換結(jié)點傳到另一個轉(zhuǎn)換結(jié)點，直到目的站。介質(zhì)訪問控制主要有兩種方法： 令牌傳送方式令牌傳送方式對介質(zhì)訪問的控制權(quán)以令牌為標志。令牌是一組二進制碼，網(wǎng)絡上的結(jié)點按某種規(guī)則排序

15、，令牌被依次從一個結(jié)點傳到下一個結(jié)點，只有得到 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡令牌的結(jié)點才有權(quán)控制和使用網(wǎng)絡。 爭用方式爭用方式允許網(wǎng)絡中各結(jié)點自由發(fā)送信息。當兩個以上結(jié)點同時發(fā)送時會出現(xiàn)線路沖突，需要做些規(guī)定，加以約束。目前常用的是CSMACD規(guī)約(以太網(wǎng)規(guī)約)，即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路存取協(xié)議。2 2網(wǎng)絡模型網(wǎng)絡模型開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model),1979年國際標準化組織(ISO)提出.該模型規(guī)定了七個功能層,每層都使用自己的協(xié)議,結(jié)構(gòu)如圖8-8示。(1)(1)OSI

16、OSI層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu) 物理層物理層( (Physical)Physical)物理層在信道上傳送未經(jīng)處理的信息，該層協(xié)議涉及通信雙方的機械、電氣和連接規(guī)程。 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層( (Data Link)Data Link)任務是將可能有差錯的物理鏈路，改造成對于網(wǎng)絡層來說是無差錯的傳送線路。 網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層( (Network)Network)也稱為分組層，任務是使網(wǎng)絡中傳送分組。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 傳輸層傳輸層( (Transport)Transport)基本功能是從會話層接收數(shù)據(jù)，把它傳到網(wǎng)絡層，并保證這些數(shù)據(jù)正確地到達目的地。 會話層會話層(

17、(Session)Session)控制一個通信會話進程的建立和結(jié)束。 表示層表示層( (Presentation)Presentation)實現(xiàn)不同信息格式和編碼之間的轉(zhuǎn)換。 應用層應用層( (Application)Application)應用層的內(nèi)容，要根據(jù)對系統(tǒng)的不同要求而定. 圖8-8 網(wǎng)絡協(xié)議分層結(jié)構(gòu)圖(2)(2)IEEE 802IEEE 802參考模型參考模型美國電氣和電子工程協(xié)會(IEEE)1980年2月提出局域網(wǎng)絡協(xié)議草案(稱之為802協(xié)議)。目前工業(yè)局域網(wǎng)中用得最多的一種。該協(xié)議將OSI模型最低兩層分為三層，即物理信號層、介質(zhì)訪問控制層和邏輯鏈路控制層。它們的對應關系如圖8-

18、9示。802協(xié)議中定義了三種介質(zhì)訪問技術(shù)，即802.3(CSMACD)、802.4(Token Bus)和802.5(Token Ring)。 IEEE802.3IEEE802.3 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-9 802模型和OSI模型對應關系又稱“以太網(wǎng)”規(guī)約。這是一種適合于總線局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法，如圖8-10示。 圖8-10 總線局域網(wǎng)為使總線局域各站點的信息發(fā)送和接收不產(chǎn)生相互沖突，必須制定傳送控制規(guī)程，即載波檢測多路訪問沖突檢測CSMACD(Carrier Sense 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡Multip

19、1e Access/Co11ision Detect)。該規(guī)程下的工作流程如圖8-11示.圖8-11 CSMACD工作流程 IEEE802.4IEEE802.4令牌總線規(guī)約。其內(nèi)容包括令牌傳送總線的介質(zhì)訪問控制方法和物理規(guī)范?；咎卣魇窃谝粭l物理總線上實現(xiàn)一個邏輯環(huán)。如圖8-12示。 IEEE802.5IEEE802.5令牌環(huán)規(guī)約。其內(nèi)容包括令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法和物理層規(guī)范。拓撲結(jié)構(gòu)為環(huán)形。如圖8-13所示。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-12 令牌總線相當于一個邏輯環(huán) 圖8-13 環(huán)形局域網(wǎng)三種網(wǎng)絡性能的比較曲線見圖8-14所示。3 3工業(yè)局域網(wǎng)的選型

20、考慮工業(yè)局域網(wǎng)的選型考慮(1)(1)拓撲結(jié)構(gòu)方面拓撲結(jié)構(gòu)方面 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-14 三種網(wǎng)絡的性能比較 直接控制級直接控制級主要完成自動調(diào)節(jié)和程序控制，其可靠性、實時性要求較高。 監(jiān)控和優(yōu)化級監(jiān)控和優(yōu)化級按照一定的最優(yōu)化指標，規(guī)定直接控制級的設定值，有時還要對系統(tǒng)模型進行辨識。 管理級管理級采用綜合性管理，即生產(chǎn)控制工作站根據(jù)系統(tǒng)總目標，不斷調(diào)整監(jiān)控級的模型結(jié)構(gòu)和控制策略。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡(2)(2)介質(zhì)訪問控制及通信協(xié)議方面介質(zhì)訪問控制及通信協(xié)議方面令牌傳遞方式將日益占主導地位。8 82 2 可

21、編程控制器的網(wǎng)絡可編程控制器的網(wǎng)絡PLC網(wǎng)絡與其它工業(yè)控制局域網(wǎng)相比，具有高性價比、高可靠性等特點.8 82 21 1 PLCPLC網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)及其各級子網(wǎng)通信協(xié)議配置的原則網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)及其各級子網(wǎng)通信協(xié)議配置的原則1 1PPPP結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、NBSNBS模型、模型、ISOISO模型模型（1 1）PPPP結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖8-15（a）為A-B公司的PP結(jié)構(gòu)，圖8-15（b）為MODICON公司的PP結(jié)構(gòu)，圖8-15（c）為SIEMENS公司的PP結(jié)構(gòu)。雖然它們的層數(shù)不同，各層功能有差別，但都表明PLC及其網(wǎng)絡在工廠自動化系統(tǒng)中，由上到下在各層中均發(fā)揮作用。共同特點：共同特點：上層負責生產(chǎn)管理，中層

22、負責生產(chǎn)過程的監(jiān)控，下層負責現(xiàn)場控制與測量。（2 2）NBSNBS模型模型由美國國家標準局為工廠計算機控制系統(tǒng)提出，共6級，每級都規(guī)定了應該完成的功能，NBS模型已得到國際認可，如圖8-16所示。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-15 各公司PP結(jié)構(gòu)示意圖 圖8-16 NBS模型（3 3）ISOISO模型模型國際標準化組織（ISO）為企業(yè)自動化系統(tǒng)建立的模型，同NBS模型一樣，它也是6級，低3級主要負責現(xiàn)場任務的生產(chǎn)控制與監(jiān)控，高3級負責經(jīng)營管理，如圖8-17所示。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-17 ISO模型2 2P

23、LCPLC網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)圖8-18所示為典型的三級復合型拓撲結(jié)構(gòu)，最高層為信息管理網(wǎng)絡，選用Ethernet(以太網(wǎng))或MAP網(wǎng)；中間層為高速數(shù)據(jù)通道，它負責過程監(jiān)控，一般配置令牌總線通信協(xié)議；底層為遠程I/O鏈路，負責現(xiàn)場控制功能，配置周期I/O通信機制。 3 3PLCPLC網(wǎng)絡各級子網(wǎng)通信協(xié)議配置的規(guī)律網(wǎng)絡各級子網(wǎng)通信協(xié)議配置的規(guī)律（1）PLC網(wǎng)絡通過采用3級或4級子網(wǎng)構(gòu)成復合型拓撲結(jié)構(gòu)，各級子網(wǎng)中配置不同的通信協(xié)議，以適應不同的通信要求。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡 圖8-18 三級復合拓撲結(jié)構(gòu)的PLC網(wǎng)絡（2）PLC網(wǎng)絡中配置的通信協(xié)議分

24、兩類：一類是通用協(xié)議；另一類是公司的專用協(xié)議。前者主要配置在PLC網(wǎng)絡的高層子網(wǎng)中，通常采用的協(xié)議是Ethernet協(xié)議或MAP規(guī)約. 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡后者配置在PLC網(wǎng)絡的中、低層子網(wǎng)中，不同PLC網(wǎng)絡的中低層不能互聯(lián)。（3）個人計算機加入不同級別的子網(wǎng)，須按所接入的子網(wǎng)配置通信模板，并按該級子網(wǎng)配置的通信協(xié)議編制相應的通信程序。8 82 22 2 PLCPLC網(wǎng)絡的通信方法網(wǎng)絡的通信方法1 1通信方法通信方法 一般都采用串行方式，每級子網(wǎng)都根據(jù)其不同的功能配置不同的協(xié)議，其中大部分是各公司的專用通信協(xié)議。PLC網(wǎng)絡的各級子網(wǎng)絡無論采用何種結(jié)構(gòu)（總

25、線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等），它的通信介質(zhì)是共享資源。掛在共享介質(zhì)上的各站要想通信，首先解決共享通信介質(zhì)使用權(quán)的分配問題，這就是常說的存取控制或訪問控制。所謂通信方法,等于存取控制方式+數(shù)據(jù)傳送方式。2 2PLCPLC網(wǎng)絡的實時性與其約束條件網(wǎng)絡的實時性與其約束條件（1 1）實時性）實時性通常用“響應時間”來定量描述的。響應時間指某一系統(tǒng)對輸入做出響應的時間，以ms、s、min、h為計量單位。（2 2）約束條件）約束條件三個時間約束條件：三個時間約束條件： 必須限定每個站點每次取得通信權(quán)的時間上限值，以防某一站長期霸 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡占子網(wǎng)而導致其它各站點的

26、實時性惡化。 應當保證在某一固定的時間周期內(nèi)通信子網(wǎng)上的每個站都有機會取得通信權(quán). 對于重要的站可以優(yōu)先服務，對于某項緊急通信任務，應當給予優(yōu)先處理。（3 3）提高）提高PLCPLC網(wǎng)絡實時性的途徑網(wǎng)絡實時性的途徑 選用合適的存取控制方式。 盡量減少通信協(xié)議的層數(shù)。 選用適當?shù)臄?shù)據(jù)傳送方式。3 3兩個主要概念兩個主要概念PLC控制網(wǎng)絡與PLC通信網(wǎng)絡是兩個不同的概念。PLC網(wǎng)絡包括PLC控制網(wǎng)絡與PLC通信網(wǎng)絡兩種。（1 1）PLCPLC控制網(wǎng)絡控制網(wǎng)絡只傳送ON/OFF開關量，且一次傳送的數(shù)據(jù)量較少的網(wǎng)絡。 （2 2）PLCPLC通信網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡又稱高速數(shù)據(jù)公路，該類網(wǎng)絡既可以傳送開關量，又

27、可以傳送數(shù)字量，一次通信傳送的數(shù)據(jù)較大。4 4PLCPLC網(wǎng)絡中常用的通信方式網(wǎng)絡中常用的通信方式 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡（1 1）PLCPLC控制網(wǎng)絡的控制網(wǎng)絡的“周期周期I/OI/O方式方式”通信通信可編程序控制器的遠程I/O鏈路就是一種PLC控制網(wǎng)絡，采用“周期I/O方式”交換數(shù)據(jù)。遠程I/O鏈路按主從方式工作，可編程序控制器帶的遠程I/O主單元在遠程I/O鏈路中擔任主站，其它遠程I/O單元皆為從站。（2 2）PLCPLC控制網(wǎng)絡的控制網(wǎng)絡的“全局全局I/OI/O方式方式”通信通信一種串行共享存儲區(qū)通信方式，主要用于帶有鏈接區(qū)的PLC之間的通信。（3

28、 3）主從總線）主從總線1 1N N通信方式（通信方式（PLCPLC通信網(wǎng)絡）通信網(wǎng)絡）又稱為1N通信方式，是PLC通信網(wǎng)絡上采用的一種通信方式.（4 4）令牌總線）令牌總線N NN N通信方式（通信方式（PLCPLC通信網(wǎng)絡）通信網(wǎng)絡）又稱為NN通信方式。在總線結(jié)構(gòu)上的PLC子網(wǎng)上有N個站，它們地位平等，沒有主站與從站之分.（5 5）浮動主站）浮動主站N NM M通信方式（通信方式（PLCPLC通信網(wǎng)絡）通信網(wǎng)絡）又稱為NM通信方式，它適用于總線結(jié)構(gòu)的PLC通信網(wǎng)絡。（6 6）令牌環(huán)通信方式（）令牌環(huán)通信方式（PLCPLC通信網(wǎng)絡）通信網(wǎng)絡）少量PLC網(wǎng)絡采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)，其存取控制采用令牌

29、法，有較好的實時性. 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡（7 7）CSMA/CDCSMA/CD通信方式通信方式一種隨機通信方式，適用于總線結(jié)構(gòu)的PLC網(wǎng)絡，總線上各站地位平等.CSMA/CD存取控制方式是一種不能保證實時性的存取控制方式。（8 8）多種通信方式的集成）多種通信方式的集成多種通信方式集成配置在某一級子網(wǎng)上。8 82 23 3 PCPC機與機與PLCPLC網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)通信1 1PCPC機在機在PLCPLC網(wǎng)絡中的作用網(wǎng)絡中的作用分為四個方面：分為四個方面：（1）構(gòu)成以PC機為上位機，數(shù)臺PLC為下位機的小型集散系統(tǒng)，用個人計算機實現(xiàn)操作站功能。

30、（2）在PLC網(wǎng)絡中，把PC機開發(fā)成簡易工作站或工業(yè)終端，實現(xiàn)集中顯示，集中報警功能。（3）把PC機開發(fā)成PLC編程終端，通過編程器接口接入PLC網(wǎng)絡，進行編程、調(diào)試及監(jiān)控。（4）把PC機開發(fā)成網(wǎng)間連接器，進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)PLC網(wǎng)絡與其它計算機網(wǎng)絡的互聯(lián)。圖8-19為通過PC機把局域網(wǎng)（NT網(wǎng)）與專用的PLC網(wǎng)互聯(lián)的結(jié)構(gòu)圖. 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡圖8-19 PC機為網(wǎng)間連接器2 2PCPC機與機與PLCPLC網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通信分類網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通信分類PC機與PLC網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通信通常分為專用通信與公用通信兩類。（1 1）專用通信）專用通信PC機上配上某個PLC制造公

31、司的專用通信卡及專用通信軟件，應用人員只要按要求對通信卡進行初始化，即可進行通信。該類通信方便、可靠、快捷。它的主要缺點是價格高。（2 2）通用通信）通用通信利用PC機已配有的異步串行通信適配器，加上應用人員自己開發(fā)編寫的通信程序把PC機與PLC網(wǎng)絡互聯(lián)，稱之為通用通信。3 3PCPC機與機與PLCPLC網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通用通信的條件網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通用通信的條件 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡PC機與PLC及其網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)通用通信的條件如下：（1）帶有異步通信接口的PLC及采用異步方式通信的PLC網(wǎng)絡才有可能與帶異步通信適配器的PC機互聯(lián)。要求雙方采用的總線標準一致.（2）要通過對

32、雙方的初始化，使波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗都相同。（3）應用人員必須熟悉互聯(lián)的PLC及PLC網(wǎng)絡采用的通信協(xié)議。 4 4PCPC機與機與PLCPLC聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式一般采用如圖8-20所示的兩種結(jié)構(gòu)形式。（1 1）點對點結(jié)構(gòu)）點對點結(jié)構(gòu)即PC機的COM口與PLC的PG（編程）口之間實現(xiàn)點對點鏈接。如圖8-20(a)所示。 圖8-20 PC機與PLC聯(lián)網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)圖 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡（2 2）多點結(jié)構(gòu)）多點結(jié)構(gòu)又稱為主從式總線結(jié)構(gòu),如圖8-20(b)所示。即多臺PLC共同連在一條串行總線上與PC機相連。 8 82 25 5可編程序

33、控制器的典型網(wǎng)絡可編程序控制器的典型網(wǎng)絡現(xiàn)場應用的可編程序控制器網(wǎng)絡很多，下面介紹下位連接系統(tǒng)、同位連接系統(tǒng)、上位連接系統(tǒng)、復合型PLC網(wǎng)絡等幾種典型的可編程序控制器網(wǎng)絡。1 1下位連接系統(tǒng)下位連接系統(tǒng)可編程序控制器主機通過串行通信連接遠程I/O單元，實現(xiàn)遠距離的分散檢測與控制的系統(tǒng)。系統(tǒng)的連接形式一般為樹形結(jié)構(gòu)，如圖8-21所示。 圖8-21 下位連接系統(tǒng)示意圖 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡2 2同位連接系統(tǒng)同位連接系統(tǒng)可編程序控制器通過串行通信接口相互接起來的系統(tǒng)。同位連接系統(tǒng)常采用總線形結(jié)構(gòu)，如圖8-22所示。 圖8-22 同位連接系統(tǒng)示意圖同位連接系統(tǒng)的

34、數(shù)據(jù)傳送如圖8-23所示。 圖8-23 同位連接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送3 3上位連接系統(tǒng)上位連接系統(tǒng)一種自動化綜合管理系統(tǒng)。上位計算機通過串行通信接口與可編程序控制器的串行通信接口相連，對可編程序控制器進行集中監(jiān)視和管理，從而構(gòu)成集中管理、分散控制的分布式多級控制系統(tǒng)。 第第8章章 可編程控制器的通信及網(wǎng)絡可編程控制器的通信及網(wǎng)絡上位連接系統(tǒng)示意圖如圖8-24所示。 圖8-24 上位連接系統(tǒng)示意圖上位計算機與可編程序控制器的通信一般采用RS-232C或RS-422A（或RS-485）接口。當用RS-232C通信接口時，一個上位計算機只能連接一臺可編程序控制器；若連接多臺可編程序控制器，則需要加接RS-232C/RS-422A或RS-485轉(zhuǎn)換裝置。4 4復合型復合型PLCPLC網(wǎng)絡網(wǎng)絡在工廠自動化系統(tǒng)中，常把下位連接系統(tǒng)、同位連接系統(tǒng)、上位連接系統(tǒng)混合在一起使用，構(gòu)成復合型PLC網(wǎng)絡，以實現(xiàn)工廠自動化系統(tǒng)要求的多級功能。8 82 26 6 三菱公司的三菱公司的PLCPLC