可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網

1、PLC原理及應用技術原理及應用技術 九江職業(yè)技術學院九江職業(yè)技術學院第第8章章 可編程控制器的通可編程控制器的通信及網絡信及網絡九江職業(yè)技術學院電氣工程系3S可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網S以計算機作為操作站的以計算機作為操作站的PC網絡網絡 九江職業(yè)技術學院電氣工程系48.1 可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網可編程控制器系統(tǒng)聯(lián)網8.1.1 可編程控制器的網絡化趨勢可編程控制器的網絡化趨勢 如果把如果把PLC與與PLC、PLC與計算機或與計算機或PLC與其它智能裝置通過傳與其它智能裝置通過傳輸介質連接起來，就可以實現通信或組建網絡，從而構成功能更強，輸介質連接起來，就可以實現通信或組建網絡，從而

2、構成功能更強，性能更好的控制系統(tǒng)，這樣可以提高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現的控制能力及控制范圍實現綜合及協(xié)調控制，同時，還便于計算機管理及對控制數據的處理，提綜合及協(xié)調控制，同時，還便于計算機管理及對控制數據的處理，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)展到生產線級，供人機界面友好的操控平臺；可使自動控制從設備級發(fā)展到生產線級，甚至工廠級，從而實現智能化工廠（甚至工廠級，從而實現智能化工廠（Smart Factory）的目標。）的目標。 隨著計算機技術、通信及網絡技術的飛速發(fā)展，隨著計算機技術、通信及網絡技術的飛速發(fā)展，PLC在通信及網在通信及網絡

3、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發(fā)絡方面的發(fā)展也極為迅猛，幾乎所有提供可編程控制器的廠家都開發(fā)了通信模塊或網絡系統(tǒng)。三菱電機率先較早的開發(fā)了了通信模塊或網絡系統(tǒng)。三菱電機率先較早的開發(fā)了MELSECNET網網絡，隨著網絡化控制及集散控制不斷普及，工業(yè)控制要求的不斷提高，絡，隨著網絡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)的傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的網絡化方向發(fā)展已成為趨勢?？刂葡到y(tǒng)的網絡化方向發(fā)展已成為趨勢。九江職業(yè)技術學院電氣工程系58.1.2 可編程控制器網絡連接系統(tǒng)可編程控制器網絡連接系統(tǒng) FX系列的可編程序控制器都具有聯(lián)網功能，按照層次可把連接的對系列

4、的可編程序控制器都具有聯(lián)網功能，按照層次可把連接的對象分成三類：計算機與象分成三類：計算機與PLC機之間的連接；機之間的連接；PLC機與機與PLC機之間的連接；機之間的連接；PLC主機與它的遠程輸入主機與它的遠程輸入/輸出單元的連接。它們簡稱為：輸出單元的連接。它們簡稱為：上位連接上位連接（SYSWAY）、同位連接（）、同位連接（PLC連接系統(tǒng)）和下位連接（連接系統(tǒng)）和下位連接（SYSBUS）。1 1上位連接系統(tǒng)上位連接系統(tǒng)(1)作用：在三菱公司標準通信規(guī)約下的作用：在三菱公司標準通信規(guī)約下的PLC與計算機的連接。按照此與計算機的連接。按照此通信規(guī)約，所連接的小型機或個人電腦可以實現集中控制。

5、通過中央計通信規(guī)約，所連接的小型機或個人電腦可以實現集中控制。通過中央計算機，工作人員可以啟動算機，工作人員可以啟動/停止停止PLC的運行。監(jiān)視的運行。監(jiān)視PLC運行時運行時I/O繼電器和繼電器和內部繼電器的變化情況。內部繼電器的變化情況。(2) 編程：編程：PLC的程序不受計算機程序的約束。的程序不受計算機程序的約束。(3) 用途：控制和監(jiān)視數據的發(fā)送用途：控制和監(jiān)視數據的發(fā)送/接收。接收。(4) 結構：計算機通過標準的結構：計算機通過標準的RS-232C或或RS-422A（485）接口與鏈接）接口與鏈接適配器連接，然后接到各個適配器連接，然后接到各個PLC上，每個上，每個PLC裝一個上位鏈

6、接單元。裝一個上位鏈接單元。上位鏈接單元可使上位計算機監(jiān)視上位鏈接單元可使上位計算機監(jiān)視PLC間的數據通信。間的數據通信。一個上位計算機最多可連接一個上位計算機最多可連接32臺臺PLC。 九江職業(yè)技術學院電氣工程系62 2同位連接系統(tǒng)同位連接系統(tǒng)(1) (1) 作用：同位系統(tǒng)不采用上位計算機控制的網絡方式。每臺作用：同位系統(tǒng)不采用上位計算機控制的網絡方式。每臺PLCPLC都有能力要都有能力要求使用并控制網絡，以便發(fā)送或詢問其他網絡設備（求使用并控制網絡，以便發(fā)送或詢問其他網絡設備（PLCPLC）的信息。）的信息。(2) (2) 編程：使用標準梯形圖編程：使用標準梯形圖。(3) (3) 用途：每

7、臺同位用途：每臺同位PLCPLC都可以根據需要請求使用通信網絡，將數據傳送給另都可以根據需要請求使用通信網絡，將數據傳送給另一臺同位裝置。一臺同位裝置。(4) (4) 結構：各臺同位結構：各臺同位PLCPLC通過標準的通過標準的RS-485RS-485接口連接。接口連接。(5) (5) 特點：同位系統(tǒng)中，當一個或多個設備脫離服務時，剩余的還依然能運行。特點：同位系統(tǒng)中，當一個或多個設備脫離服務時，剩余的還依然能運行。并且在余下的在用設備之間依然可以繼續(xù)通信并且在余下的在用設備之間依然可以繼續(xù)通信。3 3下位連接系統(tǒng)下位連接系統(tǒng)(1) (1) 作用：在三菱公司標準通信規(guī)約下，通過作用：在三菱公司

8、標準通信規(guī)約下，通過I/OI/O單元使單元使PLCPLC之間相互連接。按之間相互連接。按照此通信規(guī)約，使用遠程照此通信規(guī)約，使用遠程I/OI/O主站和主站和I/OI/O鏈接單元，使數據在鏈接單元，使數據在PLCPLC之間傳送。之間傳送。(2) (2) 編程：使用標準梯形圖編程：使用標準梯形圖。(3) (3) 用途：簡單控制與遠程數據的發(fā)送用途：簡單控制與遠程數據的發(fā)送/ /接收接收。(4) (4) 結構：三菱公司的遠程輸入結構：三菱公司的遠程輸入/ /輸出主站單元（簡稱主站）、遠程輸入輸出主站單元（簡稱主站）、遠程輸入/ /輸出輸出從站單元（簡稱從站）、輸入從站單元（簡稱從站）、輸入/ /輸出

9、鏈接單元（簡稱輸出鏈接單元（簡稱I/OI/O鏈接單元），并由使他們鏈接單元），并由使他們構成下位連接系統(tǒng)。構成下位連接系統(tǒng)。(5) (5) 特點：下位連接系統(tǒng)是一種靈活的分散控制系統(tǒng)，可按用戶要求來增減控特點：下位連接系統(tǒng)是一種靈活的分散控制系統(tǒng)，可按用戶要求來增減控制的規(guī)模，便于設計和調試，而且排除故障省時容易制的規(guī)模，便于設計和調試，而且排除故障省時容易。九江職業(yè)技術學院電氣工程系78.1.3 三菱可編程控制器的通信類型三菱可編程控制器的通信類型1串行通信接口標準圖串行通信接口標準圖 (1) RS-232C RS-232C是美國是美國EIC（電子工業(yè)聯(lián)合會）在（電子工業(yè)聯(lián)合會）在1969年

10、公布的通信協(xié)議，至年公布的通信協(xié)議，至今仍在計算機和可編程控制器中廣泛使用。今仍在計算機和可編程控制器中廣泛使用。RS-232C采用負邏輯，用采用負邏輯，用-5-15 V表示邏輯狀態(tài)表示邏輯狀態(tài)1，用，用+5+15 V表示邏表示邏輯狀態(tài)輯狀態(tài)0。RS-232C的最大通信距離為的最大通信距離為15m，最高傳輸速度速率為，最高傳輸速度速率為20kbit/s，只能進行一對一的通信。，只能進行一對一的通信。RS-232C可使用可使用9針或針或25針的針的D型連接型連接器，可編程控制器一般使用器，可編程控制器一般使用9針的連接器，距離較近時只需要針的連接器，距離較近時只需要3根線。根線。RS-232C使

11、用單端驅動、單端接收的電路，容易受到公共地線上的電位差和使用單端驅動、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的影響。外部引入的干擾信號的影響。九江職業(yè)技術學院電氣工程系8(2) RS-422A美國的美國的EIC于于1977年制定了串行通信標準年制定了串行通信標準RS-499，對，對RS-232C的電的電氣特性做了改進，氣特性做了改進，RS-422A是是RS-499的子集。的子集。RS-422A采用平衡驅動、采用平衡驅動、差分接收電路，從根本上取消了信號地線。平衡驅動器相當于兩個單差分接收電路，從根本上取消了信號地線。平衡驅動器相當于兩個單端驅動器，其輸入信號相同，兩個輸

12、出信號互為反相信號，圖中的小端驅動器，其輸入信號相同，兩個輸出信號互為反相信號，圖中的小圓圈表示反相。外部輸入的干擾信號是以共模方式出現的，兩根傳輸圓圈表示反相。外部輸入的干擾信號是以共模方式出現的，兩根傳輸線上的共模干擾信號相同，因接收器是差分輸入，共模信號可以互相線上的共模干擾信號相同，因接收器是差分輸入，共模信號可以互相抵消。只要接收器有足夠的抗共模干擾能力，就能從干擾信號中識別抵消。只要接收器有足夠的抗共模干擾能力，就能從干擾信號中識別出驅動器輸出的有用信號，從而克服外部干擾的影響。出驅動器輸出的有用信號，從而克服外部干擾的影響。RS-422A在最高傳輸速率（在最高傳輸速率（10Mbi

13、t/s）時，允許最大通信距離為）時，允許最大通信距離為12 m。傳輸速率為。傳輸速率為100 kbit/s時，最大通信距離時，最大通信距離 為為1200 m。一臺驅動器。一臺驅動器可以連接可以連接10臺接收器。臺接收器。九江職業(yè)技術學院電氣工程系9(3) RS-485RS-485是是RS-422A的變形，的變形，RS-422A是全雙工。兩對平衡差分是全雙工。兩對平衡差分信號線分別用于發(fā)送和接收。信號線分別用于發(fā)送和接收。RS-485為半雙工，只有一對平衡差為半雙工，只有一對平衡差分信號線，不能同時發(fā)送和接收。分信號線，不能同時發(fā)送和接收。使用使用RS-485通信接口和雙絞線可組成串行通信網絡，

14、構成分布通信接口和雙絞線可組成串行通信網絡，構成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有32個站，新的接口器件已允許連接個站，新的接口器件已允許連接128個個站。站。九江職業(yè)技術學院電氣工程系102網絡通信類型網絡通信類型三菱主機三菱主機FX系列支持以下五種類型的通訊：系列支持以下五種類型的通訊： N：N網；并行鏈接；計網；并行鏈接；計算機鏈接；無協(xié)議通訊（用算機鏈接；無協(xié)議通訊（用RS指令進行數據傳輸）；可選編程口指令進行數據傳輸）；可選編程口。下面介紹有代表性的兩種。下面介紹有代表性的兩種。(1) N(1) N：N N網絡網絡用用FX2N，FX2NC，FX1N，FX0N可編程控制器

15、進行的數據傳輸可可編程控制器進行的數據傳輸可建立在建立在N：N的基礎上，總站點數最大的基礎上，總站點數最大8個。個。(2) (2) 計算機鏈接（用專用協(xié)議進行數據傳輸）計算機鏈接（用專用協(xié)議進行數據傳輸）用用RS485（422）單元進行的數據可用專用協(xié)議在）單元進行的數據可用專用協(xié)議在1：N（16）的基）的基礎上完成，最多可以連礎上完成，最多可以連16臺臺PLC機。機。 九江職業(yè)技術學院電氣工程系118.1.4 通信格式通信格式1什么是通信格式什么是通信格式通信格式決定計算機鏈接和無協(xié)議通信（通信格式決定計算機鏈接和無協(xié)議通信（RS指令）間的通信設置指令）間的通信設置（數據通信長度，奇偶校驗和

16、波特率等）。（數據通信長度，奇偶校驗和波特率等）。通信格式可用可編程控制器中的特殊數據寄存器通信格式可用可編程控制器中的特殊數據寄存器D8120來進行設置。來進行設置。根據所使用的外部設備來設置根據所使用的外部設備來設置D8120。當修改了。當修改了D8120的設置后，確的設置后，確保關掉可編程控制器的電源，然后再打開，否則無效。保關掉可編程控制器的電源，然后再打開，否則無效。 2相關標志和數據寄存器相關標志和數據寄存器九江職業(yè)技術學院電氣工程系12(1) 特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器描 述M8121數據傳輸延時（RS指令）M8122數據傳輸標志（RS指令）M8123接收結束標志

17、（RS指令）M8124載波檢測標志（RS指令）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）M81618位/16位變換標志（RS指令）九江職業(yè)技術學院電氣工程系13(2) 特殊數據寄存器特殊數據寄存器特殊數據寄存器描 述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剩余待傳輸數據數（RS指令）D8123接收數據數（RS指令）D8124數據標題（RS指令）D8125數據結束符（RS指令）D8127接通要求首元件寄存器（計算機

18、鏈接）D8128接通要求數據長度寄存器（計算機鏈接）D8129數據網絡超時計時器值（RS指令，計算機鏈接）九江職業(yè)技術學院電氣工程系14(3) 通信格式通信格式位號名稱描 述0（位=OFF）1（位=ON）b0數據長度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）：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）：2400 b

19、8標題無有效（D8124）默認：STX（02H）b9終結符無有效（D8124）默認：ETX（03H）九江職業(yè)技術學院電氣工程系15(3) 通信格式通信格式位號名稱描 述0（位=OFF）1（位=ON）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（FX2N V2.00版）（0，1，1）：普通模式1（1，0，1）：普通模式2（僅FX，FX2C）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b

20、15傳輸控制協(xié)議協(xié)議格式1協(xié)議格式4九江職業(yè)技術學院電氣工程系16舉例：舉例： 數據長度7位奇偶偶停止位2位波特率9600BPS協(xié)議無協(xié)議標題未使用終結符未使用控制線普通模式九江職業(yè)技術學院電氣工程系178.1.5 上位計算機鏈接（即上位計算機鏈接（即1:N通訊）通訊）1鏈接后的數據流鏈接后的數據流(1) (1) 計算機從可編程控制器讀取數據。計算機從可編程控制器讀取數據。九江職業(yè)技術學院電氣工程系18 (2) (2) 計算機向可編程控制器發(fā)送數據。計算機向可編程控制器發(fā)送數據。 (3) (3) 可編程控制器向計算機發(fā)送數據?？删幊炭刂破飨蛴嬎銠C發(fā)送數據。 九江職業(yè)技術學院電氣工程系192站號

21、站號站號即可編程控制器提供的數字，用來確定計算機在訪問哪一個可站號即可編程控制器提供的數字，用來確定計算機在訪問哪一個可編程控制器。在編程控制器。在FX系列可編程控制器中，站號是通過特殊數據寄系列可編程控制器中，站號是通過特殊數據寄存器存器D8121來設定的。設定的范圍是從來設定的。設定的范圍是從00H到到0FH。最多可以實現。最多可以實現16臺通信。臺通信。 例如：例如：0號站定義號站定義 九江職業(yè)技術學院電氣工程系203用一對導線連接用一對導線連接 九江職業(yè)技術學院電氣工程系218.1.6 同位鏈接（同位鏈接（PLC與與PLC連接系統(tǒng)連接系統(tǒng)N :N網絡）網絡）1相關標志和數據寄存器介紹相

22、關標志和數據寄存器介紹 (1) (1) 輔助繼電器輔助繼電器特性輔助繼電器FX2N名 稱描 述響應類型只讀M8038N：N網絡參數設置用來設置N：N網絡參數主站點，從站點只讀M8183主站點通訊錯誤當主站點產生通訊錯誤時它是ON從站點只讀從M8184到M8191從站點通訊錯誤當從站點產生通訊錯誤時它是ON主站點，從站點只讀M8191數據通訊當與其它站點通訊時它是ON主站點，從站點九江職業(yè)技術學院電氣工程系22(2) (2) 數據寄存器數據寄存器特性輔助繼電器（FX2N）名 稱描 述響應類型只讀D8173站點號存儲它自己的站點號主站，從站只讀D8174從站點總數存儲從站點總數主站，從站只讀D81

23、75刷新范圍存儲刷新范圍主站，從站只寫D8176從站點號設置設置它自己的從站點號主站，從站只寫D8177總從站點數設置設置從站點總數主站只寫D8178刷新范圍設置設置刷新范圍主站只寫D8179重試次數設置設置重試次數主站只寫D8180通訊超時設置設置通訊超時主站只讀D8201當前網絡掃描時間存儲當前網絡掃描時間主站，從站只讀D8202最大網絡掃描時間存儲最大網絡掃描時間主站，從站只讀D8203主站點的通訊錯誤數止主站點的通訊錯誤數目從站只讀D8204到D8210從站點的通訊錯誤數目從站點的通訊錯誤數目主站，從站只讀D8211主站點的通訊錯誤代碼主站點的通訊錯誤代碼從站只讀D8212到D8218

24、從站點的通訊錯誤代碼從站點的通訊錯誤代碼主站，從站九江職業(yè)技術學院電氣工程系23(3) (3) 設置設置設定站點號（設定站點號（D8176）設定設定0到到7的值到特殊數據寄存器的值到特殊數據寄存器D8176中。中。設定值描 述0主站點1到7從站點號 例子：1是第1從站點，2是第2從站點例如：例如：設定主站設定主站0： MOV K0 D8176設定從站設定從站1： MOV K1 D8176九江職業(yè)技術學院電氣工程系24設置刷新范圍（設置刷新范圍（D8178）u設定設定0到到2的值到特殊數據寄存器的值到特殊數據寄存器D8178中。（默認中。（默認=0）u對于從站此設置不需要。對于從站此設置不需要。u在每種模式下使用的元件被在每種模式下使用的元件被N ：N網絡的所有點占用。網絡的所有點占用。通信設備刷 新 范 圍模式0模式1模式2位軟元件（M）0點32點64點字軟元件（D）4點4點8點九江職業(yè)技術學院電氣工程系25a)在模式在模式0的情況下。的情況下。站點號軟 元 件 號位軟元件（M）字軟元件（D）0點4點第0號-D0到D3第1號-D10到D