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文檔簡介

可編程序控制器網(wǎng)絡

PLC網(wǎng)絡技術的應用愈來愈普及,不僅成為工業(yè)自動化領域的發(fā)展方向,而且也成為智能制造的關鍵技術之一。

本章介紹PLC網(wǎng)絡通信的基礎知識,簡要闡述三菱PLC常用典型通信網(wǎng)絡的架構、組成及特點,并給出了典型應用案例。內(nèi)容提要第一節(jié)PLC網(wǎng)絡通信的基礎知識第二節(jié)典型PLC網(wǎng)絡第一節(jié)PLC網(wǎng)絡通信的基礎知識一、通信系統(tǒng)的基本結構數(shù)字設備通信控制器調(diào)制解調(diào)器通信線路調(diào)制解調(diào)器通信控制器數(shù)字設備數(shù)據(jù)通信通常是指數(shù)字設備之間相互交換數(shù)據(jù)信息。數(shù)字設備:信源或信宿。通信控制器:數(shù)據(jù)傳輸控制,有鏈路控制,同步、差錯控制等。調(diào)制解調(diào)器:信號變換設備,完成數(shù)據(jù)與電信號之間的變換。通信線路:又稱信道,包括通信介質(zhì)和通信設備,是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。二、通信方?/p>

1.并行通信與串行通信

并行通信是以字節(jié)或字為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式,除了8根或16根數(shù)據(jù)線、1根公共線外,還有通信雙方聯(lián)絡用的控制線。并行通信的傳送速度快,但是傳輸線的根數(shù)多,成本高,一般用于近距離的數(shù)據(jù)傳送,如打印機與計算機、PLC內(nèi)部總線間的數(shù)據(jù)傳送都是并行方式。

串行通信是以二進制的位(bit)為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式,每次只傳送一位,除了公共線外,在一個數(shù)據(jù)傳輸方向上只需要一根信號線,這根線既作為數(shù)據(jù)線,又作為通信聯(lián)絡控制線,數(shù)據(jù)信號和聯(lián)絡信號在這根線上按位進行傳送。串行通信需要的信號線少,最少的只需要兩根線,適用于通信距離較遠的場合,一般工業(yè)控制網(wǎng)絡使用串行通信。

異步通信發(fā)送的字符由一個起始位、7—8個數(shù)據(jù)位、1個奇偶校驗位(可以沒有)和停止位(1位、l位半或兩位)組成。異步通信傳送附加的非有效信息較多,傳輸效率較低,實現(xiàn)簡單,可編程序控制器網(wǎng)絡一般使用異步通信。

同步通信以字節(jié)為單位,每次傳送1-2個同步字符、若干個數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗字符,同步字符起聯(lián)絡作用,用它來通知接收方開始接收數(shù)據(jù)。同步通信方式只需要在數(shù)據(jù)塊之前加一兩個同步字符,所以傳輸效率高,但對硬件的要求較高,一般用于高速通信。2.異步通信與同步通信

單工通信方式只能沿單一方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。如計算機與打印機、鍵盤之間的數(shù)據(jù)傳輸均屬單工通信。單工通信只需要一個信道,系統(tǒng)簡單,成本低,由于這種結構不能實現(xiàn)雙方交流,故在PLC網(wǎng)絡中極少使用。

雙工通信方式數(shù)據(jù)可沿兩個方向傳送,每一個站既可以發(fā)送數(shù)據(jù),也可以接收數(shù)據(jù)。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。3.單工與雙工通信方式

全雙工通信數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩路或兩組不同的數(shù)據(jù)線傳送,通信的雙方都能在同一時刻接收和發(fā)送信息。全雙工通信效率高,但控制相對復雜,成本較高。PLC網(wǎng)絡中RS-422A就是全雙工通信方式。

半雙工通信用同一組線接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。通信的雙方在同一時刻只能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。半雙工通信具有控制簡單、可靠、通信成本低等特點,在PLC網(wǎng)絡中應用的較多。

全雙工通信半雙工通信三、通信介質(zhì)目前普遍使用的通信介質(zhì):雙絞線、多股屏蔽電纜、同軸電纜和光纖電纜。多股屏蔽電纜

將多股導線捆在一起,再加上屏蔽層,RS-232C、RS-422A通信用該類電纜。雙絞線將兩根導線扭絞在一起,可以減少外部電磁干擾,如果用金屬織網(wǎng)加以屏蔽,則抗干擾能力更強。雙絞線成本低、安裝簡單,RS-485通信大多用此電纜。光纖電纜有全塑光纖電纜APF、塑料護套光纖電纜PCF和硬塑料護套光纖電纜H-PCF。傳送距離以H-PCF為最遠,PCF次之,APF最短。光纜與電纜相比,價格較高、維修復雜,但抗干擾能力很強,傳送距離也遠。同軸電纜有四層,最內(nèi)層為中心導體,導體的外層為絕緣層,再外層為屏蔽層,表面層為保護皮。與雙絞線相比,同軸電纜傳輸?shù)乃俾矢?、距離遠,但成本相對要高。介質(zhì)訪問控制是指對網(wǎng)絡通道占有權的管理和控制。局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制有三種方式:載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)令牌環(huán)(TokenRing)令牌總線(TokenBus)四、介質(zhì)訪問控制五、數(shù)據(jù)傳輸形式

通信網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸形式:基帶傳輸和頻帶傳輸

基帶傳輸利用通信介質(zhì)的整個帶寬進行信號傳送,即按照數(shù)字波形的原樣在信道上傳輸,它要求信道具有較寬的通頻帶?;鶐鬏敳恍枰{(diào)制、解調(diào),設備花費少,可靠性高,但通道利用率低,長距離傳輸衰減大,適用于較小范圍的數(shù)據(jù)傳輸。PLC網(wǎng)絡大多采用基帶傳輸。頻帶傳輸一種采用調(diào)制、解調(diào)技術的傳輸形式。在發(fā)送端,采用調(diào)制手段,對數(shù)字信號進行某種變換,將代表數(shù)據(jù)的二進制“1”和“0”,變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號,以適應在模擬信道上傳輸。在接收端通過解調(diào)手段進行相反變換,把模擬的調(diào)制信號復原為“1”或“0”。頻帶傳輸把通信信道以不同的載頻劃分成若干通道,在同一通信介質(zhì)上同時傳送多路信號。六、校驗常用的校驗方式:基本通信控制規(guī)程一般采用奇偶校驗或方陣碼檢錯,以反饋重發(fā)方式糾錯;高級通信控制規(guī)程一般采用循環(huán)冗余碼(CRC)檢錯,以自動糾錯方式糾錯。PLC網(wǎng)絡中廣泛使用CRC校驗碼。七、數(shù)據(jù)通信的主要技術指標

波特率指單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?。信息量的單位可以是比特(bit),也可以是字節(jié)(byte);時間單位可以是秒、分甚至小時等。誤碼率Pc=Nc/N。N為傳輸?shù)拇a元(一位二進制符號)數(shù),Nc為錯誤碼元數(shù)。在數(shù)字網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中,一般要求Pc為10-5至10-9,甚至更小。八、通信接口

1.RS-232-C通信接口RS-232是常用的串行通信接口標準之一,RS-232-C接口表示RS-232的C版本。RS-232為全雙工數(shù)據(jù)通信模式,采用的接口是9針(或25針)D型插頭如下圖所示,邏輯“1”:-3~-15V;邏輯“0”:3~15V。RS-232的抗干擾能力較差,傳輸距離有限,最大傳輸距離標準值為15米,最大傳輸速率為20KBPS,且只能點對點通信,不支持多點通信。2.RS-485通信接口是常用串行通信接口之一,是半雙工通信模式,邏輯“1”:+2V~+6V;邏輯“0”:-2V~-6V。它有兩線制和四線制兩種接線,四線制接線只能實現(xiàn)點對點的通信方式,較少采用;兩線制接線可實現(xiàn)多點雙向通信,現(xiàn)多采用這種接線。它的抗干擾能力較強,最大傳輸距離標準值為1200米,最大傳輸速率為10MBPS,具有多點通信能力。應用時采用兩線直連或DB-9插頭或RJ45接頭。3.RS-422通信接口

是常用的串行通信接口之一,是全雙工通信模式,采用4線制接線,差分傳輸,具有多點通信能力。它在硬件構成上相當于兩組RS-485,即兩個半雙工的RS-485構成一個全雙工的RS-422,RS-485與RS-422的電氣特性一樣。

第二節(jié)典型PLC網(wǎng)絡一、FX可編程控制器典型通信網(wǎng)絡(一)N:N通信網(wǎng)絡N:N通信網(wǎng)絡是三菱FX系列PLC之間數(shù)據(jù)交互的一種專用協(xié)議,它最多能實現(xiàn)8臺FX系列的PLC之間通信,是常用的通信網(wǎng)絡之一。N:N通信網(wǎng)絡是半雙工雙向通信,字格式是固定的,波特率38400bps,最大延長距離500m,PLC間通過RS485連接,一臺PLC設定為主機,其余設定為從機,其網(wǎng)絡框架如下圖

所示。N:N通信網(wǎng)絡應用要點:1.

PLC間接線各PLC間的接線如圖所示。

2.

PLC通信參數(shù)設置1)主站設置D8176站號,主站站號為0;D8177從站個數(shù),在主站上設定;D8178刷新范圍設定。2)從站設置D8176站號,從站站號為1-7,在對應從站上設定。3)

編寫主站、從站通信程序4)

刷新時間刷新時間與模式及網(wǎng)絡連接PLC臺數(shù)有關。(二)變頻器通信網(wǎng)絡FX系列可編程控制器與變頻器以RS-485通信方式連接組成變頻器通信網(wǎng)絡,該網(wǎng)絡采用主從通信方式,PLC是主站,變頻器均為從站,一臺PLC最多可以對8臺變頻器進行監(jiān)控。一般情況下FX系列PLC只與三菱公司生產(chǎn)的變頻器通信,F(xiàn)X2N與FX3G、FX3U等的變頻器通信指令不同,通信參數(shù)設定也不一樣,具體應用要參照PLC與變頻器的應用手冊。(二)變頻器通信網(wǎng)絡主站與任一從站設備可以進行數(shù)據(jù)通信,但從站與從站之間不能直接通信,若從站與從站之間有數(shù)據(jù)交換需要,則需要通過主站進行中轉(zhuǎn)。PLC通過程序從變頻器中讀出或者寫入指令來監(jiān)控變頻器。

FX3U系列PLC與變頻器通信應用要點:

1.PLC與變頻器之間的接線

2.變頻器通信參數(shù)設置

3.PLC通信參數(shù)設置

4.編寫通信程序

(三)CC-Link通信網(wǎng)絡CC-Link通信網(wǎng)絡的傳送距離取決于傳送速度,速度為10Mbps時,最遠可以傳送100m;速度為115.2Kbps時,最遠可以傳送1200m。CC-Link通信網(wǎng)絡的底層通信協(xié)議遵循

RS-

485,采用廣播-輪詢的方式進行通信,傳輸數(shù)據(jù)容量大,通信速度多級可選擇,支持主站與本地站、智能設備站之間的瞬間通信。(四)以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡FX3U、FX3UC系列PLC配置FX3U-ENET-L以太網(wǎng)接口模塊構成以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡

FX3U-ENET-L是利用TCP/IP、UDP/IP通信協(xié)議,經(jīng)過以太網(wǎng)將FX3U、FX3UC系列可編程控制器器與計算機或工作站等上位系統(tǒng)鏈接的接口模塊。該模塊應用時,PLC需參數(shù)設置,同時編寫PLC通信程序。二、典型應用案例FX3U系列PLC無線通信系統(tǒng)應用

1.技術方案介紹

系統(tǒng)采用8臺三菱FX3U-48MTPLC組成,PLC經(jīng)FX3U-485-BD模塊與無線據(jù)終端DTD435M2相聯(lián)組成網(wǎng)絡的一個站點,8臺PLC間采用三菱N:N通信網(wǎng)絡構成無線通信系統(tǒng),實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)交換和共享,其中一點為主站,其余的為從站。FX3U系列PLC

無線通信網(wǎng)絡如下圖所示。

FX3U-485-BD模塊一端插接在PLC通信擴展口,另一端與DTD435M2通信端子連接,具體接線如圖所示。DTD435M2模塊出廠設置為N:N協(xié)議,用戶不需再設置。2.PLC與DTD435M2的連接

1)D8176:站號取值范圍0---7,主機應設置為0,從機設置為1---7;

2)D8177:從站個數(shù),該設置只適用主機,范圍為1-7,默認值為7;

3)D8178:刷新范圍設置,指設定聯(lián)網(wǎng)PLC的共享區(qū)域輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器的范圍,不同型號的PLC其內(nèi)部共享區(qū)域輔助繼電器、數(shù)據(jù)寄存器地址、范圍有差異。

3.

PLC

N:N通信網(wǎng)絡的參數(shù)設置

4)其他相關標志和數(shù)據(jù)寄存器

M8038:N:N網(wǎng)絡參數(shù)設置位;

M8138:主機通信錯誤時為on;

M8184---M8190:1號---7號從機通信錯誤標志,從機通信錯誤時為on;

M8191:通信執(zhí)行標志,與其他從機通信時為on;D8179主機通信重復次數(shù)設定,設定值為0---10(默認值為3),該設置僅用于主機,當通信出錯時,主機就會依據(jù)設置的次數(shù)自動重試通信,無線通信時設置為0;

D8180主機和從機間的通信駐留時間設置,設定值為5---255,對應的通信

駐留時間為50---255ms;無線通信最少不小于50*10ms;

N:N通信網(wǎng)絡是自動進行數(shù)據(jù)交換的,所以只需要配置好通信參數(shù)就可以正常通信;

本項目通信網(wǎng)絡模式選擇模式11)主站程序及說明

主站需配置的通信參數(shù)D8176、D8177、D8178、D8179、D8180

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