三菱FX系列PLC的通信課件

1、第6章 三菱FX系列 PLC的通信本章導讀本章主要介紹PLC通信的基礎(chǔ)知識和基本實現(xiàn)方法。同時以三菱FX2N系列PLC為例,分別介紹了在DOS和Windows平臺下,三菱MELSEC MEDOC和 SWOPC-FXGP/WIN-C上位編程與通信軟件的使用。還介紹了FX系列PLC與VB通信,梯形圖中的C函數(shù)調(diào)用兩個實例。 9/18/202216.1 PLC通信概述 只要兩個系統(tǒng)之間存在著信息的交換,那么這種交換就是通信。PLC與計算機,PLC與外圍設(shè)備,PLC與PLC之間的通信統(tǒng)稱為PLC通信。6.1.1 通信系統(tǒng) 圖6.1通信系統(tǒng)的組成,硬件：發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、控制設(shè)備和通信介質(zhì)等。軟件：通

2、信協(xié)議和通信軟件9/18/20222發(fā)送設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時,也可接收來自其它設(shè)備的信息。同樣的,接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)的同時,也可發(fā)送反饋信息?？刂圃O(shè)備按照通信協(xié)議和通信軟件的要求,對發(fā)送和接收之間進行同步的協(xié)調(diào),確保信息發(fā)送和接收的正確性和一致性。通信介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺?。通信協(xié)議的作用主要是規(guī)定各種數(shù)據(jù)的傳輸規(guī)則,更有效率地利用通信資源,保持通信的順暢。收發(fā)雙方都必須嚴格遵守通信協(xié)議的各項規(guī)定。通信軟件則是人與通信系統(tǒng)之間的一個接口,使用者可以通過通信軟件了解整個通信系統(tǒng)的運作情況,進而對通信系統(tǒng)進行各種控制和管理。6.1.1 通信系統(tǒng) 29/18/202236.1.2 通信方式 3數(shù)據(jù)傳輸

3、方式：并行通信和串行通信。并行通信特點：將多個數(shù)據(jù)位同時進行傳輸,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有多少位,就相應(yīng)地有多少根傳輸線。并行通信的速度快,但傳輸位數(shù)增多,電路復雜程度也增加,成本上升,并行通信適合于短距離的數(shù)據(jù)通信。在圖6.2中一個8位數(shù)據(jù),只要一個時鐘周期就可從發(fā)送設(shè)備傳送到接收設(shè)備。9/18/202246.1.2 通信方式 4串行通信特點：多位數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)線上順序進行傳送,其速度比并行通信要慢。電路簡單,適合多數(shù)位、長距離通信。圖6.3中8位數(shù)據(jù),先做并/串轉(zhuǎn)換,后用8個時鐘周期（T1T8）將其全部發(fā)送至接收設(shè)備；接收設(shè)備每個時鐘周期接收到1位數(shù)據(jù),8個時鐘周期才接收完,經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換,完成了8位數(shù)

4、據(jù)的傳輸。 9/18/202256.1.2 通信方式 6串行通信按傳輸方向,可分為單工、半雙工和全雙工3種。分別如圖6.5中的（a）、（b）和（c）所示。 異步串行通信傳輸效率低,同步串行通信不再以字節(jié)為單位,而是以數(shù)據(jù)塊（多個字節(jié)構(gòu)成）為單位，在每個塊前后加上起始位和停止位，減少了額外數(shù)據(jù)，提高了傳輸效率。同步通信方式的軟硬件的復雜程度也隨之上升，價格比較昂貴，只用在傳輸速率要求較高的系統(tǒng)中。PLC通信通常采用異步串行通信的方式。 9/18/202276.1.3 PLC使用的通信介質(zhì)和接口標準 1 PLC通信多采用有線介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖。介質(zhì)要求：抗干擾性高,傳輸速度較快,性價比。

5、雙絞線和同軸電纜符合這些要求,適合PLC通信的特點。1RS-232C接口標準RS-232C接口標準：標準的25針D型連接器。其管腳定義如表6.1所示。RS-232C由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于62年公布, 規(guī)定了通信系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換方式,電氣傳輸標準,收發(fā)雙方通信協(xié)議的標準。RS-232C規(guī)定：1電平：-5V -15V；0電平：+5V+15V。由于電平相差很大,因此抗干擾能力較強。最簡單的通信,只要用到3個管腳,TXD、RXD和地,常采用9針連接器。9/18/202289/18/2022106.1.3 PLC使用的通信介質(zhì)和接口標準 4波特率的定義：每秒傳輸?shù)奈粩?shù),單位是bps（bit per s

6、econd）。波特率有300、600、19200bps等幾種。RS-232C缺點：傳輸距離不大,傳輸速率較低,抗共模干擾能力較差等。為此，EIA推出RS-422A接口標準。2RS-422A接口標準 在RS-232C的25個引腳基礎(chǔ)上，增加到了37個引腳，從而在功能上比RS-232C多了10種新功能。RS-422A與RS-232C的區(qū)別：使用+5V作為工作電壓，采用了差動收發(fā)的方式。差動收發(fā)需要一對平衡差分信號線，邏輯“1”和邏輯“0”是由兩根信號線之間的電位差來表示的。因此，相比RS-232C的單端收發(fā)方式來說，RS-422A在抗干擾性方面得到了明顯的增強。 9/18/2022116.1.3

7、PLC使用的通信介質(zhì)和接口標準 53RS-485A接口標準 跟RS-422A基本一樣，區(qū)別：RS-485A的工作方式是半雙工，而RS-422A則是全雙工。全雙工：可以同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；半雙工：在同一時刻，要么只能發(fā)送數(shù)據(jù)，要么只能接收數(shù)據(jù)，兩者不能同時進行。RS-422A需要有兩對平衡差分信號線，而RS-485A只需要一對。RS-485A與RS-422A一樣，都是采用差動收發(fā)的方式，而且輸出阻抗低，無接地回路等問題，所以它的抗干擾性也相當好，傳輸速率可以達到10Mbps。6.1.4 通信協(xié)議為了保證收發(fā)各方通信的準確和暢通，類似于同交通9/18/2022126.2.1 PLC與計算機之

8、間的通信 1執(zhí)行的命令輸入到上位機，由上位機回傳給PLC。上位機通常都是通用計算機，主要完成數(shù)據(jù)傳輸、處理、顯示和打印，監(jiān)視工作狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)通信和編制PLC程序。而PLC仍然是面向現(xiàn)場和設(shè)備，進行實時控制。1通信接口與模塊小型PLC上都有RS-422A或RS-232C的通信接口，而在中大型的PLC上都有專用的通信模塊。PLC與上位機的連接可以直接使用SC-09通信接口。 當PCL上的通信接口是RS-422A時，必須在PLC與計算機之間加一個RS-232C與RS-422A的接口轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)通信。RS-232C采用的接口轉(zhuǎn)換模塊FX-232ADP是一種以無規(guī)約方式與各種RS-232C設(shè)備進行數(shù)據(jù)交

9、換的適9/18/2022146.2.1 PLC與計算機之間的通信 2配器。FX-232ADP轉(zhuǎn)換模塊與PLC連接好后，根據(jù)特殊寄存器D8120的設(shè)置來交換數(shù)據(jù)。PLC的RS指令可以設(shè)置交換數(shù)據(jù)的點數(shù)和地址。2通信協(xié)議FX系列PLC與計算機之間的通信采用的是RS-232C標準，數(shù)據(jù)交換方式是字符串的ASCII碼。每筆數(shù)據(jù)的長度可在通信前設(shè)定。例如，要將數(shù)據(jù)字符“0”發(fā)送給接收方，數(shù)據(jù)交換方式定義為10位數(shù)據(jù)長度，其中，1位起始位，7位數(shù)據(jù)位，1為奇校驗位，和1位停止位，傳送字符“0”的格式如圖6.8所示。從圖6.8中可以知道，先傳送起始位，然后是字符“0”的7位ASCII碼，并且先傳ASCII碼

10、的低位。因9/18/2022159/18/2022176.2.1 PLC與計算機之間的通信 5上面介紹了單個命令字符的收發(fā)協(xié)議，接下來再對PLC與計算機之間的幀傳送格式做個簡單的介紹。PLC與計算機之間大量數(shù)據(jù)的傳輸是以幀為單位，每幀包含了多個字符數(shù)據(jù)以及若干個命令字符。圖6.9給出了一個多字符幀的組成示意圖。此多字符幀以STX開頭，ETX結(jié)尾，多個字符數(shù)據(jù)被包含在兩者之間。STX后面緊跟的是一個命令字符，它的十六進制碼是30H，表示這是一個讀命令（CMD0）。圖6.9 計算機從Y0讀取2個字節(jié)的多字符幀 9/18/2022186.2.1 PLC與計算機之間的通信 6讀命令后面的四個字符“00

11、A0”代表了PLC輸出線圈Y0的首地址，首地址后面的兩個字符“02”表示所要讀取字節(jié)的個數(shù)。在這個例子中是要讀取兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)（Y0到Y(jié)7以及Y10到Y(jié)17）。在ETX后面的是兩個字節(jié)長度的校驗和，校驗和的計算是從讀命令（CMD0）到ETX之間的所有字符和的最低八位，包括讀命令和ETX字符。在這個例子中，校驗和的計算應(yīng)該如下所示：30H + 30H + 30H + 41H + 30H + 30H + 32H + 03H = 166H，最低八位是66H。所以最后兩個字節(jié)的校驗和應(yīng)該是“66”，用ASCII碼表示就是“36H 36H”。3通信操作除了數(shù)據(jù)格式的設(shè)定之外，還有其它一些通信參數(shù)需要9/

12、18/2022196.2.1 PLC與計算機之間的通信 7通信之前進行設(shè)置。雙方必須對通信參數(shù)進行約定，包括波特率、起始位、停止位和奇偶檢驗位，都可以在數(shù)據(jù)寄存器D8120狀態(tài)設(shè)置定義中進行設(shè)置。設(shè)置方法如表6.4。由上表可知，如果要傳送的數(shù)據(jù)長度是7位，有1位起始位和1位停止位，為奇校驗，波特率為9600bps，則D8120的低八位可設(shè)置為：82H=1000 0010B。注意：雙方參數(shù)設(shè)置要一致，否則會導致通信失敗。9/18/202220D8120數(shù)據(jù)位功能狀態(tài)設(shè)置定義 D 0數(shù)據(jù)長度0 :7位數(shù)據(jù)長度1:8位數(shù)據(jù)長度D 1D2檢驗位D2D1000110檢驗類型無校驗奇校驗偶校驗D 3停止位

13、0:1位停止位 1:2位停止位D7D4波特率D7D40011010001010110011110001001波特率（bps）300600120024004800 960019200D8起始字符選擇0:無起始字符1 :D8124D 9結(jié)束字符選擇0:無結(jié)束字符1:D8125D10握手信號類型10:無1:H/W1D11模式（控制線）0:常規(guī)1:單控D12模式（控制線）0:無1:H/W2D 15D13可用來取代D12D8，用于FX-485網(wǎng)絡(luò)表6.4 D8120寄存器設(shè)置通信模式9/18/2022216.2.2 PLC與PLC之間的通信 1對于多控制任務(wù)的復雜控制系統(tǒng)，多采用多臺PLC連接通信來實現(xiàn)

14、。這些PLC有各自不同的任務(wù)分配，進行各自的控制，同時它們之間又有相互聯(lián)系，相互通信達到共同控制的目的。PLC與PLC之間的通信，常稱之為同位通信。1通信系統(tǒng)的連接PLC與PLC之間的通信，只能通過專用的通信模塊來實現(xiàn)。用于RS-485通信板的適配器FX2-485-BD和雙絞線并行通信適配器FX2-40AW，都是常用的PLC通信模塊。利用它們可以方便地實現(xiàn)兩臺PLC之間的數(shù)據(jù)通信。根據(jù)通信模塊的聯(lián)結(jié)方式，可將PLC之間的通信分為單級系統(tǒng)和多級系統(tǒng)。單級系統(tǒng)是指一臺PLC只連接一個9/18/2022226.2.2 PLC與PLC之間的通信 2如果一臺PLC連接了多個通信模塊，然后通過多個通信模塊

15、與多臺PLC進行互聯(lián)，由此所組成的通信系統(tǒng)被稱為多級系統(tǒng)。這時各級之間相互獨立，不受限制，不存在上、下級的關(guān)系，最多可以有四級通信系統(tǒng)組成。多級PLC連接組成多級系統(tǒng)的示意圖如圖6.11所示。在大規(guī)?？刂茍龊?，常采用單級或多級通信系統(tǒng)。因為它們在通信過程中不會占用系統(tǒng)的I/O點數(shù)，只要在輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器中專門開辟一塊地址區(qū)域，按照特定的編號分配給各PLC。對于某些地址區(qū)域來說，有些PLC可以對其進行寫操作，而另外的PLC可以對其進行讀操作。各個組件之間狀態(tài)信息就可以進行互換，就可以相應(yīng)地控制本身軟元件的狀態(tài)，達到了通信的目的。9/18/2022249/18/202225傳送給主站的ON/

16、OFF狀態(tài)存放到輔助繼電器M900M999中。來看一個具體的例子，程序的梯形圖如圖6.12所示。6.2.2 PLC與PLC之間的通信 5209/18/2022276.2.2 PLC與PLC之間的通信 6主站的輸入線圈X000到X007的ON/OFF狀態(tài)相應(yīng)傳送到輔助繼電器M800M807，從站在輔助繼電器M800M807中讀到這些狀態(tài)，然后將其輸出到線圈Y000Y007。主站中D0和D2的和被存放在數(shù)據(jù)寄存器D490中，從站讀到之后，將其與100比較，當比較的結(jié)果是小于或等于時，從站中輸出線圈Y010就被打開。同樣的，從站中M0M7的ON/OFF的狀態(tài)被主站讀到之后，就被相應(yīng)地輸出到線圈Y00

17、0到Y(jié)007。從站中D10的值通過數(shù)據(jù)寄存器D500傳到了主站，成為了定時器T0的定時值。9/18/2022286.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 1SW0PC-FXGP/WIN-C（簡稱FXGP）是三菱FX系列PLC for Windows的中文版編程軟件，適用的PLC類型如圖6.13的“PLC類型選擇”窗中所列。目前FXGP中文版的最高版本為V3.30，產(chǎn)品型號為“SW0PC-FXGP/WIN-C。FXGP安裝比較容易，打開安裝主目錄后，執(zhí)行DISK1目錄下的setup.exe，一路按提示進行。軟件安裝完成后，缺省的安裝目錄是C:FXGPWIN，并在桌面上創(chuàng)建FXGP的快捷方式圖標。FXGP

18、是學習、設(shè)計三菱FX系列PLC用戶程序的首選工具。為直觀、清楚地掌握FXGP軟件的使用方法，本節(jié)將從例6.1電機啟保停PLC控制實例入手，介紹在FXGP軟件中創(chuàng)建、編輯和調(diào)試梯形圖程序操作過程。9/18/2022296.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 2例6.1 用三菱FXGP編程軟件對例3.1中電機啟保停電路編程，要求會：（1）創(chuàng)建梯形圖文件；（2）編輯梯形圖，并得到指令表； （3）程序傳送，對梯形圖進行監(jiān)控調(diào)試。 解：電機啟保停的控制要求、輸入/輸出點的分配可參看例3.1，梯形圖和接線圖分別參看此例中的圖3.2（a）和（b）。（1）創(chuàng)建梯形圖文件 FXGP的啟動在桌面上雙擊FXGP軟件的圖標

19、： ，即可動FXGP。啟動后的界面及其各部分組成參看圖6.17。 9/18/2022306.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 3 建立新文件用菜單命令“文件_新文件” ,或者單擊常用工具欄中“新文件”按鈕,出現(xiàn)“PLC類型設(shè)置”對話框，如圖6.13所示,選擇所使用PLC的類型,然后單擊“確認”按鈕。此時,在FXGP中間出現(xiàn)了梯形圖編輯區(qū),見圖6.17。 保存梯形圖9/18/2022316.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 4用菜單命令“文件_保存”，出現(xiàn)如圖6.14所示的對話框。在對話框中的“文件名”欄里，輸入梯形圖的文件名ex61.pwm，然后單擊“確定”按鈕。接著，出現(xiàn)如圖6.15所示的“另存為”

20、對話框，在對話框中輸入文件題頭名，并且單擊“確認”按鈕，梯形圖文件保存完成。也可以在梯形圖畫好后進行保存。9/18/2022326.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 5（2）編輯梯形圖，得到指令表在圖6.17的梯形圖編輯界面中，位于最底部的是部分繪圖元件工具欄，可以用菜單命令“視圖_功能鍵”來打開/關(guān)閉此工具欄。如果要用到未顯示的繪圖元件，可以按住SHIFT鍵不放，此時未顯示的繪圖元件就會在此工具欄上出現(xiàn)，如圖6.18所示。也可以用菜單命令“視圖_功能圖”來打開/關(guān)閉浮動的繪圖工具，如圖6.16所示。底部繪圖元件工具欄與功能圖上的相應(yīng)元件具有相同的功能，后者使用更方便一些。單擊某個繪圖元件或按下鍵

21、盤上對應(yīng)的功能鍵，就可選取對應(yīng)元件，來畫圖3.2（a）梯形圖，畫法步驟如下：9/18/2022336.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 69/18/2022346.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 7光標定位在第1行的左母線處，鼠標單擊功能圖上常開元件（或按F5鍵），在出現(xiàn)的如圖6.19所示的對話框中輸入元件名“X0”并按回車，在原先用鼠標定位的地方將出現(xiàn)一個常開符號，同時光標自動向右移動一個符號位，這樣常開X000就畫好了。鼠標單擊功能圖上常閉元件（或按F6鍵），同樣會出現(xiàn)圖6.19的對話框，在對話框中輸入元件名“X1”并按9/18/2022356.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 8回車，常閉X001

22、就出現(xiàn)在光標位上，同時光標自動向右移動一個符號位。用同樣的方法畫好常閉X002。鼠標單擊功能圖上線圈元件（或按F7鍵），在出現(xiàn)的對話框中輸入元件名“Y0”并按回車，軟件會自動連線將Y000畫在右母線處，同時光標會自動定位在第2行的左母線處。鼠標單擊功能圖上向上連接的常開元件（或按SHIFT+F5鍵），在出現(xiàn)的對話框中輸入元件名“Y0”并按回車，這樣自保接點Y000就畫好了。將光標定位在第3行的左母線處，直接輸入“END”（也可以單擊功能圖上功能框，或按F8鍵，再在出現(xiàn)的對話框中輸入“END”）并按回車，END命令就畫好了。9/18/2022366.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 9 畫好的梯形圖是灰的,如圖6.20所示。按轉(zhuǎn)換按鈕正確的梯形轉(zhuǎn)換后背景就會變?yōu)榘咨?如圖6.21所示。梯形圖畫好后,單擊指令表按鈕 , 得到對應(yīng)的指令表，如圖6.22所示。9/18/2022379/18/2022386.3 用FXGP設(shè)計梯形圖程序 11（3）程序傳送，對梯形圖進行監(jiān)控調(diào)試用SC-09電纜將PC機的COM口與PLC的通信口連接好。將RUN開關(guān)打下,使RUN燈不亮，用菜單命令“PLC _傳送_寫出”，如圖6.23所示，出現(xiàn)如圖6.24“PC程序?qū)懭搿睂?/p>