1、计算机网络是计算机技术与通信技计算机网络是计算机技术与通信技术发展的结晶计算机系统的发展过程术发展的结晶计算机系统的发展过程单机单机 远程访问远程访问系统系统 网络网络第八章第八章 PLCPLC的联网与通信技术的联网与通信技术 第一节第一节 网络的基本概念与特点网络的基本概念与特点一、局域网络的基本概念一、局域网络的基本概念局域网局域网（LANLAN，Local Area NetworkLocal Area Network）指覆盖范围仅限于有限区域的计算机网指覆盖范围仅限于有限区域的计算机网局域网是将分散在有限地理范围内的多局域网是将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网
2、络，台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络，通过完善的网络软件，实现计算机之间的相通过完善的网络软件，实现计算机之间的相互通信和资源共享。互通信和资源共享。局域网是目前应用最为广泛的一种通信局域网是目前应用最为广泛的一种通信子网。局域网的结构体系包括以下子网。局域网的结构体系包括以下4 4 个方面个方面（1 1）传输媒体）传输媒体（2 2）传输技术）传输技术（3 3）网络拓扑）网络拓扑 （4 4）访问扩展方法）访问扩展方法局域网的特点：局域网的特点：1 1）网络覆盖范围相对较小网络覆盖范围相对较小2 2）可以选用较高特性的传输媒体，获得较可以选用较高特性的传输媒体，获得较好的传输特性，包括高的
3、传输速率和低的好的传输特性，包括高的传输速率和低的传输误码率传输误码率3 3）媒体访问控制方法相对简单，有一系列媒体访问控制方法相对简单，有一系列的专用于局域网的网络协议标准的专用于局域网的网络协议标准4 4）大部分局域网均采用广播方式传输数据大部分局域网均采用广播方式传输数据信号，一个节点发出的信号可被网上所有信号，一个节点发出的信号可被网上所有的节点接收的节点接收 二、二、PLCPLC的网络系统的网络系统 （一）（一）PLCPLC网络控制系统概述网络控制系统概述随着自动化技术、微电子技术、计算随着自动化技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和传感技术的飞速发展，机技术、网络技术和传感技术的
4、飞速发展，电力电子器件、智能控制芯片和智能传感器电力电子器件、智能控制芯片和智能传感器的不断出现。计算机网络控制系统已成为工的不断出现。计算机网络控制系统已成为工业控制领域的先进性与可发展性的热门技术业控制领域的先进性与可发展性的热门技术 工业现场自动控制的发展可分为以下工业现场自动控制的发展可分为以下4 4个阶段个阶段:1 1模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统 显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰2 2直接数字控制系统直接数字控制系统 DDCDDC优点：优点：易于控制计算和判断，统一调度和安排。易于控制计算和判断，统一调度和安排。缺点：缺点：有足够的处理能力
5、和极高的可靠性。有足够的处理能力和极高的可靠性。3 3集散控制系统集散控制系统 DCSDCS核心思想是集中管理、分散控制核心思想是集中管理、分散控制 4 4现场总线控制系统现场总线控制系统 FCSFCS控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。是开放的、具有互操作性的、彻底分散护费用。是开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统的分布式控制系统FCS FCS 把通用或专用的微处理器置入传统把通用或专用的微处理器置入传统的测量控制仪表，使之具有数字计算和数字的测量控制仪表，使之具有数字计算和数字通信能力通信能力。采用传输媒体作为通信总线，按
6、采用传输媒体作为通信总线，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间以及现场设备与远程监控计算机个设备之间以及现场设备与远程监控计算机之间，实现数据传输和信息交换，形成各种之间，实现数据传输和信息交换，形成各种网络相互适应的，满足各种实际需要的自动网络相互适应的，满足各种实际需要的自动化控制系统化控制系统 典型的典型的 FCS FCS 的结构如的结构如图图8-18-1所示，管理体所示，管理体系如图系如图8-28-2所示，各类现场总线的应用范围如所示，各类现场总线的应用范围如图图8-38-3所示，其测控能力如所示，其测控能力如图图8-48-4所示。所
7、示。图图8-1典型的典型的FCS组成结构组成结构 图图8-2 FCS二维体系结构二维体系结构图图8-3 各类现场总线的应用范围各类现场总线的应用范围图图8-4 各系统测控能力比较各系统测控能力比较5 5工业以太网控制系统工业以太网控制系统 工业以太网是指技术上与商用以太网工业以太网是指技术上与商用以太网（即（即 IEEE802.3 IEEE802.3 标准）兼容，但其实时性、标准）兼容，但其实时性、互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等互操作性、可靠性、抗干扰性和本质安全等方面可满足工业现场需要。方面可满足工业现场需要。现场总线的国际标准现场总线的国际标准 IECIEC(IEC 61158IE
8、C 61158)如如表表8-18-1所示所示（二）现场总线与（二）现场总线与PLCPLC网络的功能特点网络的功能特点 网络通信系统是未来网络通信系统是未来 PLC PLC 的发展主要方的发展主要方向。向。PLC PLC 与计算机通信，在计算机上可以实现与计算机通信，在计算机上可以实现的功能为：的功能为：1 1）可以在计算机上编写、调试和修改应用可以在计算机上编写、调试和修改应用 程序，并可以自动查错和自动监控等功能。程序，并可以自动查错和自动监控等功能。2 2）可用图形、图像和图表的形式在计算机上可用图形、图像和图表的形式在计算机上对整个生产过程进行运动状态的监视。对整个生产过程进行运动状态的
9、监视。3 3）可对可对 PLC PLC 进行全面地系统管理，包括数据进行全面地系统管理，包括数据处理、生成报表、参数修改和数据查询等。处理、生成报表、参数修改和数据查询等。4 4）可对可对 PLCPLC 实施直接控制。实施直接控制。5 5）可以打印用户程序和各种管理信息资料。可以打印用户程序和各种管理信息资料。6 6）可以实现对生产过程的模拟仿真。可以实现对生产过程的模拟仿真。7 7）可以利用各种可视化编程语言在计算机上可以利用各种可视化编程语言在计算机上 编制多种组态软件。编制多种组态软件。8 8）可以通过可以通过 LANLAN（WANWAN）和）和 Internet Internet 网与
10、网与 PLC PLC 生产厂家和其他用户相互间资源共享生产厂家和其他用户相互间资源共享（三）传输媒体的选择和特点（三）传输媒体的选择和特点1.1.传输媒体的选择传输媒体的选择 组建网络时，选择网络的传输媒体主要考组建网络时，选择网络的传输媒体主要考虑以下几方面的因素：虑以下几方面的因素：1 1）费用费用2 2）容量容量3 3）可靠性可靠性4 4）环境环境2.2.双绞线双绞线 价格低、易于连接的传输媒体，由两价格低、易于连接的传输媒体，由两 根绝缘导线以螺旋形绞合形成根绝缘导线以螺旋形绞合形成3.3.同轴电缆同轴电缆 是局域网中应用很多的传输媒体。是局域网中应用很多的传输媒体。具有辐射小和抗干扰
11、能力强的特点具有辐射小和抗干扰能力强的特点4.4.光导纤维光导纤维 是近年来发展起来的新型传输媒体。是近年来发展起来的新型传输媒体。采用非常细的、透明度极高的石英采用非常细的、透明度极高的石英 玻璃纤维作为纤芯，外涂一层低折玻璃纤维作为纤芯，外涂一层低折 射率的包层和保护层。一根或者多射率的包层和保护层。一根或者多 根光导纤维组合在一起，形成光缆根光导纤维组合在一起，形成光缆5.5.无线传输无线传输 常用于电常用于电(光光)缆铺设不便的特殊地缆铺设不便的特殊地 理环境，或者作为地面通信系统的理环境，或者作为地面通信系统的 备份和补充备份和补充第二节第二节 串行通信基础串行通信基础PLC PLC
12、 的通信是指的通信是指 PLC PLC 与计算机与计算机、PLC PLC 与与PLCPLC 、PLCPLC 与与现场设备现场设备、PLC PLC 与远程与远程 I/OI/O 之间的数据交换。计算机内进行的任何操作之间的数据交换。计算机内进行的任何操作和系统间数据交换，它所执行的都是二进制和系统间数据交换，它所执行的都是二进制码即码即“0 0”和和“1 1”。在不同系统或计算机之。在不同系统或计算机之间的信息交换都是采用并行和串行两种通信间的信息交换都是采用并行和串行两种通信方式。方式。其传输方式如下所述：其传输方式如下所述：一、并行通信传输方式一、并行通信传输方式 并行通信传输方式是指数据各位
13、同时传送。并行通信传输方式是指数据各位同时传送。可以用字并行传送，也可以用字节并行传送。可以用字并行传送，也可以用字节并行传送。优点：优点：高速度，高速度，缺点：缺点：使用线数多、传输距离小，通常小于使用线数多、传输距离小，通常小于10m10m图图8-5 并行数据传输并行数据传输二、串行通信传输方式二、串行通信传输方式串行数据通信传输方式是一条信号线传送一串行数据通信传输方式是一条信号线传送一种数据源。串行数据传输的距离可达数种数据源。串行数据传输的距离可达数千米千米。对远。对远距离、低速度的通信常常选串行通信。距离、低速度的通信常常选串行通信。串行通信线路的工作为如下三种方式：串行通信线路的
14、工作为如下三种方式：图图8-6 串行通信传输方式串行通信传输方式只允许数据向一个方向传送，即一个方向传送只允许数据向一个方向传送，即一个方向传送数据，而另一个方向接收数据。数据，而另一个方向接收数据。允许数据向两个方向的任一方向传送，但每次允许数据向两个方向的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送，另一个站点接收。或相反方只能有一个站点发送，另一个站点接收。或相反方向，但不能两端同时发送。向，但不能两端同时发送。允许同时双向传送数据，要求两端的通信设备允许同时双向传送数据，要求两端的通信设备都具有完善和独立的发送和接收能力。都具有完善和独立的发送和接收能力。三、通信基础三、通信基础（一）传送编
15、码（一）传送编码计算机中的数和字符都是用一定的编码表示的。计算机中的数和字符都是用一定的编码表示的。常用的编码主要有：常用的编码主要有：1)1)扩展扩展 BCD BCD 交换码，交换码，8 8 位编码，较常用于同步位编码，较常用于同步 通信中。通信中。2)2)美国标准信息交换码美国标准信息交换码 ASCIIASCII 码码（二）串行通信中的两种基本的通信方式（二）串行通信中的两种基本的通信方式1 1异步通信异步通信 ASYNCASYNC 方式方式 用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束，构成一帧，如符的结束，构成一帧，如图图8-78-7所示
16、。在异步通信中，所示。在异步通信中，发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选发送的每一个数据字符均带有起始位、停止位和可选择的奇偶位。择的奇偶位。图图8-7 异步通信格式异步通信格式异步通信数据传输中，微机与其他设备之间必异步通信数据传输中，微机与其他设备之间必须有两项规定。须有两项规定。（1 1）字符格式）字符格式 对字符的编码形式、奇偶校验形式及起始位和对字符的编码形式、奇偶校验形式及起始位和停止位的规定。停止位的规定。（2 2）波特率）波特率 对数据传送速率的规定。波特率是以每秒传送对数据传送速率的规定。波特率是以每秒传送的二进制数的位的个数来定义的。的二进制数的位的个数来定义的。
17、2.2.同步通信方式同步通信方式同步通信需要与数据一起传送时钟信息。数据同步通信需要与数据一起传送时钟信息。数据流中每一个连续不断的数据位均要由一个基本数据流中每一个连续不断的数据位均要由一个基本数据时钟控制，并定时在某个特定的时间间隔上。时钟时钟控制，并定时在某个特定的时间间隔上。时钟信息可以通过一根信号线进行传送，也可以通过将信息可以通过一根信号线进行传送，也可以通过将信息中的时钟代码化来实现。信息中的时钟代码化来实现。例如：例如：曼彻斯特编码方法如曼彻斯特编码方法如图图8-88-8所示所示 图图8-8 同步通信的实现方法同步通信的实现方法a）数据和时钟通过各自的信号传送）数据和时钟通过各
18、自的信号传送 b）通过将数据和时钟编码来实现）通过将数据和时钟编码来实现同步通信的帧格式分类：同步通信的帧格式分类：1 1）单同步格式）单同步格式 如如图图8-9a8-9a所示，每一帧的开始需要一个同步所示，每一帧的开始需要一个同步字符，所发送的时钟保证每一位的中间采样该位字符，所发送的时钟保证每一位的中间采样该位数据。数据。2 2）双同步格式）双同步格式 如如图图8-9b8-9b所示，在每一帧的数据前面需要用所示，在每一帧的数据前面需要用两个同步字符。使用特殊字符进一步形成帧的字两个同步字符。使用特殊字符进一步形成帧的字同步格式有多种方法。同步格式有多种方法。3 3）IBMIBM双同步格式双
19、同步格式 如图如图8-9c8-9c所示，有专门的字符定义所示，有专门的字符定义帧头帧头（SOHSOH）、）、正文的头正文的头（STXSTX）和）和正文的尾正文的尾（ETXETX）a)单同步格单同步格 b)双同步格双同步格 c)IBM双同步格式双同步格式图图8-9 同步格式同步格式同步传送的速度高于异步，通常为几十同步传送的速度高于异步，通常为几十至几千波特。但它要求有时钟来实现发送端至几千波特。但它要求有时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件复杂，同步传与接收端之间的同步，故硬件复杂，同步传送常用于：送常用于：1 1）计算机计算机到到计算机计算机之间的通信之间的通信2 2）计算机计算机到到
20、 CRTCRT（LCDLCD）外设之间的通外设之间的通信信（三）串行数据通信的标准（三）串行数据通信的标准 为实现为实现计算机与计算机计算机与计算机、计算机与外设计算机与外设、计计算机与算机与 PLCPLC 和和 PLCPLC 与与 PLCPLC 间的串行通信，通常间的串行通信，通常采用标准通信接口。采用标准通信接口。RS-232CRS-232C 串行数据通信接口是计算机早期和串行数据通信接口是计算机早期和现代所拥有的一种标准配置。由美国电子工业协现代所拥有的一种标准配置。由美国电子工业协会（会（EIAEIA）正式公布，在异步串行通信中应用最广）正式公布，在异步串行通信中应用最广泛。包括了按位
21、串行传输的电气和机械两方面的泛。包括了按位串行传输的电气和机械两方面的规定，适用于短距离或带调制解调器的通信场合。规定，适用于短距离或带调制解调器的通信场合。为了提高数据传输率和通信距离，为了提高数据传输率和通信距离，EIA EIA 又公又公布了布了 RS-422,RS-485 RS-422,RS-485 串行总线接口标准。串行总线接口标准。RS-232C RS-232C 接口的具体规定如下：接口的具体规定如下：RS-232C RS-232C 最高的数据速率为最高的数据速率为 19.2kbit/s19.2kbit/s。如果不增。如果不增加其他设备，电缆长度最大为加其他设备，电缆长度最大为 15
22、m15m。不适于接口两边设。不适于接口两边设备间要求绝缘的情况。备间要求绝缘的情况。RS-232C RS-232C 标准规定标准规定 +3+3+15V+15V 表示逻辑表示逻辑 0 0 电平，电平，-3-3-15V-15V 表示逻辑表示逻辑 1 1 电平。为了保证二进制数据能够电平。为了保证二进制数据能够正确传送，设备控制准确完成，有必要使所用的信号电正确传送，设备控制准确完成，有必要使所用的信号电平保持一致。平保持一致。表表8-2 8-2 给出了给出了 RS-232C RS-232C 串行标准接口信号的定义串行标准接口信号的定义以及信号分类。以及信号分类。引脚引脚信号名信号名功能说明功能说明
23、信号方向信号方向对对DTEDTE对对DCEDCE1 1*GNDGND保护地保护地2 2*TXDTXD发送数据发送数据出出入入3 3*RXDRXD接收数据接收数据入入出出4 4*RTSRTS请求发送请求发送出出入入5 5*CTSCTS允许发送允许发送入入出出6 6*DSRDSR数据设备（数据设备（DCEDCE）准备就绪）准备就绪入入出出7 7*SGNDSGND信号地（公共回路）信号地（公共回路）8 8*DCDDCD接收线路信号检测接收线路信号检测入入出出9,109,10未用，为测试保留未用，为测试保留1111空空1212辅信道接收线路信号检测辅信道接收线路信号检测表表8-2 RS-232C串行标
24、准接口信号串行标准接口信号引脚引脚信号名信号名功能说明功能说明信号方向信号方向对对DTEDTE对对DCEDCE1313辅信道允许发送辅信道允许发送1414辅信道发送数据辅信道发送数据1515*发送信号码元定时（发送信号码元定时（DCEDCE为源）为源）1616辅信道接收数据辅信道接收数据1717*接收信号码元定时接收信号码元定时1818空空1919辅信道请求发送辅信道请求发送2020*DTRDTR数据终端（数据终端（DTEDTE）准备就绪）准备就绪出出入入2121*信号质量检测信号质量检测2222*振铃指示振铃指示2323*数据信号速率选择数据信号速率选择2424*发送信号码元定时（发送信号码
25、元定时（DTEDTE为源）为源）2525空空续上表续上表 RS-232C RS-232C 标准接口标准接口(DB25DB25 和和 DB9DB9)连接器的机连接器的机械性能与信号线的排列如械性能与信号线的排列如图图8-108-10所示。所示。a）25针连接器针连接器 （b）9针连接器针连接器图图8-10 标准标准D型连接器型连接器（4 4）电气特性）电气特性 为了增加信号在线路上的传输距离和提高抗干为了增加信号在线路上的传输距离和提高抗干扰能力，扰能力，RS-232C RS-232C 提高了信号的传输电平，采用双提高了信号的传输电平，采用双极性信号、公共地线和负逻辑。使用极性信号、公共地线和负
26、逻辑。使用 RS-232CRS-232C，数，数据通信的波特率为据通信的波特率为 0 020kbit20kbits s使用使用19200bit19200bits s 通信时，最大传送距离在通信时，最大传送距离在 20m20m 之内。降低波特率可之内。降低波特率可以增加传输距离。以增加传输距离。（5 5）电平转换）电平转换 RS-232C RS-232C 规定的逻辑电平与一般微处理器、单规定的逻辑电平与一般微处理器、单片机的逻辑电平是不片机的逻辑电平是不致的。在实际应用时，必须致的。在实际应用时，必须把微处理器的信号电平把微处理器的信号电平(TTL TTL 电平电平)转换为转换为 RS-232C
27、RS-232C电平，或者对两者进行逆转换。电平，或者对两者进行逆转换。MC1488MC1488、75188 75188 等等芯片可实现芯片可实现 TTLTTL-RS-232C RS-232C 的电平转换。的电平转换。（6 6）RS-232CRS-232C的应用的应用 使用使用 RS-232C RS-232C 标准接口应注意的问题：标准接口应注意的问题：1 1）RS-232C RS-232C 可用于可用于 DTEDTE(数据终端设备数据终端设备)和和 DCE DCE (数据电路终端设备数据电路终端设备)之间的连接，也可用于两个之间的连接，也可用于两个 DTE DTE 之间的连接。在两个数据处理设
28、备通过之间的连接。在两个数据处理设备通过 RS-232C RS-232C 接接口互连时，应该注意信号线对设备的输入输出方向口互连时，应该注意信号线对设备的输入输出方向以它们之间的对应关系以它们之间的对应关系 2 2）RS-232CRS-232C 虽然定义了虽然定义了 20 20 根信号线，但对于根信号线，但对于RS-232C RS-232C 标准接口的使用是非常灵活的。对于微机系标准接口的使用是非常灵活的。对于微机系统，通常有七种适用方式，统，通常有七种适用方式，表表8-3 8-3 给出了使用给出了使用RS-232C RS-232C 接口，在异步通信方式下的几种标准配置接口，在异步通信方式下的
29、几种标准配置 引引脚脚RD-232CRD-232C信号线信号线只发只发送送具有具有RTSRTS的发送的发送只接只接收收半双半双工工全双全双工工具有具有RTSRTS的的全双工全双工特殊应用特殊应用1 1GNDGND 0 07 7SGNDSGND 2 2TXDTXD 0 03 3RXDRXD 0 04 4RTSRTS 0 05 5CTSCTS 0 06 6DSRDSR 0 02020DTRDTR 0 02222振铃指示振铃指示 0 08 8DCDDCD 0 0表表8-3 RS-232C接口连线的标准配置接口连线的标准配置 注：注：表示必须配备；表示必须配备；X X 表示使用公共电话网时配备；表示使
30、用公共电话网时配备；0 0 表表示由设计者决定；示由设计者决定；表示根据需要决定。表示根据需要决定。插插 针针信号名称信号名称1 1空空2 2TXDTXD3 3RXDRXD4 4RTSRTS5 5CTSCTS6 6DSRDSR7 7GNDGND8 8DCDDCD2020DTRDTR2121RIRI（7 7）RS-232CRS-232C的连接方式的连接方式 表表8-48-4和和表表8-58-5给出了使用给出了使用 RS-232CRS-232C 接口，两接口，两种标准连接器插针分配。种标准连接器插针分配。表表8-4 RS-232D型型25针连接器插针连接器插针标准分配针标准分配表表8-5 RS-2
31、32CD型型9针的标准配置针的标准配置插插 针针信号名称信号名称1 1DCDDCD2 2RXD RXD 3 3TXDTXD4 4DTSDTS5 5GND GND 6 6DSRDSR7 7RTSRTS8 8CTSCTS9 9 RI RI1 1）两个两个 DTEDTE 之间使用之间使用 RS-232CRS-232C 串行接口的串行接口的 连接，如连接，如图图8-118-11所示所示图图8-11 两个两个DTE之间通过之间通过RS-232C的典型连接的典型连接2 2）如果双方都是始终在就绪状态下准备接收的如果双方都是始终在就绪状态下准备接收的 DTE DTE，连线可减至，连线可减至 3 3 根，变成
32、根，变成 RS-232C RS-232C 的的 简化方式，两个简化方式，两个 DTE DTE 之间的简化之间的简化 RS-RS-232C 232C 连接如连接如图图8-128-12所示所示图图8-12 两个两个DTE之间的简化之间的简化RS-232C连接连接2 2RS-422CRS-422C串行总线标准串行总线标准 RS-422ARS-422A 标准是标准是 EIA EIA 公布的公布的“平衡电压数字接平衡电压数字接口电路的电气特性口电路的电气特性”标准，是为改善标准，是为改善 RS-232CRS-232C 标标准准电气特性，又考虑与电气特性，又考虑与 RS-232CRS-232C 兼容而制定
33、的兼容而制定的RS-422ARS-422A 传输信号距离长、速度快。每个通道传输信号距离长、速度快。每个通道要用两根信号线，一根是逻辑要用两根信号线，一根是逻辑 1 1 状态，另一根是状态，另一根是逻辑逻辑 0 0 RS-422A RS-422A 电路由发送器、双端口连接电缆、电电路由发送器、双端口连接电缆、电缆终端负载、接收器组成。规定电路中只允许有一缆终端负载、接收器组成。规定电路中只允许有一个发送器，可有多个接收器。通常采用点对点通信个发送器，可有多个接收器。通常采用点对点通信该标准允许驱动器输出为该标准允许驱动器输出为 (2(26V)6V)，接收器可，接收器可以以检测最低输入信号电平为
34、检测最低输入信号电平为 200mV200mV 双端口电气标准又称平衡传输电气标准，它与双端口电气标准又称平衡传输电气标准，它与RS-232C RS-232C 不同的地方在于传输数据的是两条平衡导不同的地方在于传输数据的是两条平衡导线，所谓线，所谓“平衡平衡”是指输出端为双端平衡驱动器，是指输出端为双端平衡驱动器，输入端为双端差分放大器。这一改变带来输入端为双端差分放大器。这一改变带来三点好处三点好处：1)1)如果传输过程中混入干扰与噪声，由于双端输入如果传输过程中混入干扰与噪声，由于双端输入 差分放大作用，使共模干扰噪声互相抵消，增强差分放大作用，使共模干扰噪声互相抵消，增强 了总线的抗干扰能
35、力。了总线的抗干扰能力。2)2)这种接法由两条信号线形成信号回路，与信号地这种接法由两条信号线形成信号回路，与信号地 无关，双方的信号地也不必连在一起，避免了无关，双方的信号地也不必连在一起，避免了 “电平偏移电平偏移”，解决了潜在接地的问题。，解决了潜在接地的问题。3)RS-4223)RS-422 输出端采用双端平衡驱动，对电压信号输出端采用双端平衡驱动，对电压信号 的放大倍数大大提高。的放大倍数大大提高。一个实际的一个实际的 PLCPLC 机机 RS-232RS-232RS-422 RS-422 接口转接接口转接板电路如板电路如图图8-138-13所示。所示。PLC PLC 发送数据发送数
36、据 RS-232 RS-232 请求发送信号请求发送信号 RTSRTS 的的 1 1 经经 MCl489MCl48974LS0574LS05光电隔离器光电隔离器 7517475174 三态控制端，三态控制端，打开打开 75174 75174 三态门；发送数据由三态门；发送数据由 TXDTXD 经经 MCl489MCl489 74LS0574LS05光电隔离器光电隔离器 7517475174 输入端，经输入端，经 7517475174 输出输出转换成双端输出的转换成双端输出的 RS-422 RS-422 标准电平信号，从而完成标准电平信号，从而完成了了 RS-232RS-232 到到 RS-42
37、2 RS-422 转换转换PLC PLC 机接收数据机接收数据 7517575175 的三态控制端接高电平，的三态控制端接高电平，75175 75175 双端输双端输(RXD+RXD+和和 RXD-RXD-)信号变成单端输出到达信号变成单端输出到达 74LS0574LS05光电隔离器光电隔离器MCl488 MCl488 输入给输入给 PLCPLC 机机 RS-RS-232 232 的的 RXD RXD 端，完成端，完成 RS-422 RS-422 到到 RS-232 RS-232 标准转换标准转换图图8-13 8-13 PLC PLC 机机 RS-232C/RS-232C/RS-422RS-4
38、22转接板电路转接板电路 3 3RS-485RS-485串行总线标准串行总线标准 RS-485RS-485 是与是与 RS-422RS-422 兼容的接口标准，在兼容的接口标准，在RS-422 RS-422 的基础修改而成的面向网络的一种接口标准，可用于的基础修改而成的面向网络的一种接口标准，可用于总线型网络。总线型网络。RS-485RS-485 规定在通信链上最多使用规定在通信链上最多使用 32 32 对差分驱动器接收器的多点协调的电气特性。每一个对差分驱动器接收器的多点协调的电气特性。每一个差分驱动器接收器用双铰线连接。支持差分驱动器接收器用双铰线连接。支持 SDLCSDLC 等同步等同步
39、协议，可对帧中的站地址进行识别，实现链路寻址。协议，可对帧中的站地址进行识别，实现链路寻址。RS-485RS-485 传送速度最高为传送速度最高为 10Mbit10Mbits s，最大电缆长度，最大电缆长度为为 1220m1220m 表表8-68-6给出了使用给出了使用 RS-422/RS-485 RS-422/RS-485 接口分配接口分配插插 针针信号名称信号名称1 1TXDTXD 2 2TXDTXD 3 3RXDRXD4 4RXDRXD5 5GND GND 6 6RTSRTS7 7RTSRTS8 8CTSCTS9 9 CTS CTS表表8-6 RS422/RS485 D型型9针针 标准连
40、接器插针分配标准连接器插针分配 注：信号名称内容里的、是使用、电源时的接线注：信号名称内容里的、是使用、电源时的接线 4.4.差错控制编码技术差错控制编码技术 1 1）奇偶校验）奇偶校验 编码规则是先将所要传送的数分组，并且在每一组的数编码规则是先将所要传送的数分组，并且在每一组的数据后面附加一位校验位据后面附加一位校验位(冗余位冗余位)，使得该组连冗余位在内的码，使得该组连冗余位在内的码中中“1 1”的个数为偶数的个数为偶数(偶校验偶校验)或奇数或奇数(奇校验奇校验)。在接收端，。在接收端，发现不符，就说明有错误发生；只要发现不符，就说明有错误发生；只要“1 1”的个数符合原定的的个数符合原
41、定的规律，就认为传输正确规律，就认为传输正确2)2)校验和校验和 发送方和接收方均对数码进行累加。若相等回送正确确发送方和接收方均对数码进行累加。若相等回送正确确认帧；若不相等则回送错误确认帧。认帧；若不相等则回送错误确认帧。3)3)循环码冗余校验码循环码冗余校验码(CRC)(CRC)CRCCRC 校验是校验是个数据块校验一次，同步串行通信中几乎都个数据块校验一次，同步串行通信中几乎都使用使用 CRCCRC 校验。校验。第三节第三节 PLCPLC网络的组成与特点网络的组成与特点一、一、PLCPLC联网通信的意义联网通信的意义1 1PLCPLC 与计算机连接，构成与计算机连接，构成 PLCPLC
42、 和计算机的和计算机的 现场总线控制系统，可使现场总线控制系统，可使 PLCPLC 与计算机互与计算机互 补功能上的不足补功能上的不足2 2在复杂的控制系统中，常常需要使用多台在复杂的控制系统中，常常需要使用多台 可编程控制器。由于控制的需要，要求各可编程控制器。由于控制的需要，要求各 个个 PLC PLC 之之 间共享数据，要求可编程控制间共享数据，要求可编程控制 器之间实现联网通信器之间实现联网通信 二、二、PLC PLC 通信的特点通信的特点1)1)采用梯形图及语句表编采用梯形图及语句表编写写通信程序通信程序2)2)生产厂家通信协议的物理层通常生产厂家通信协议的物理层通常配置配置好好 几
43、种接口标准几种接口标准3)3)网络中采取主从式存取控制方法网络中采取主从式存取控制方法4)4)网络中的过程数据是触点的开通与网络中的过程数据是触点的开通与关断，关断，数据更短，而且若受干扰出错就整个错数据更短，而且若受干扰出错就整个错 了，因此对差错控制要求较高了，因此对差错控制要求较高三、三、PLCPLC联网的主要形式联网的主要形式1)1)计算机为主站，多台同型号的计算机为主站，多台同型号的 PLC PLC 为从站为从站2)2)一台一台 PLCPLC 作为主站，多台同型号作为主站，多台同型号 PLCPLC 为从站为从站3)3)公司为自己生产的公司为自己生产的 PLCPLC 设计的专用设计的专
44、用 PLC PLC 网络网络4)4)PLCPLC 网络通过特定的网络接口连入大型集散系统网络通过特定的网络接口连入大型集散系统 中去中去5)5)PLC PLC 通过网络与计算机之间的连接，组成为通过网络与计算机之间的连接，组成为 FCSFCS 系统形式。系统形式。FCSFCS 形式有形式有 CC-LinkCC-Link、ProfibusProfibus-DP-DP、AsiAsi 及及 DeviceNetDeviceNet 等等等等第四节第四节 PLCPLC的通信模块的通信模块一、通信模块介绍一、通信模块介绍PLC 的数据通信模块就相当于局域网络的网络的数据通信模块就相当于局域网络的网络接口接口
45、(又称又称结点结点)。PLC 的数据通信模块中有通信处理的数据通信模块中有通信处理机、内存储器、输出串行接口及双端口存储器机、内存储器、输出串行接口及双端口存储器 RAM。编程器可直接在通信模块上对其编程编程器可直接在通信模块上对其编程 每种可编程控制器都不止一种通信模块。不同的每种可编程控制器都不止一种通信模块。不同的通信模块中执行的通信协议不同，可连接的通信模块中执行的通信协议不同，可连接的 PLC 的的规格不同，可挂接的规格不同，可挂接的 PLC 网络的层次、类型不同。网络的层次、类型不同。三菱公司生产的三菱公司生产的 PLC 通信模块通信模块 1 1FXFX2N2N-232ADP RS
46、-232C-232ADP RS-232C适配器适配器 FXFX2N2N-232ADP-232ADP 是一种以无规约方式与各种是一种以无规约方式与各种 RS-232RS-232 装置进行数据交换的通信模块。与装置进行数据交换的通信模块。与 PLC PLC 连接使用，安置在连接使用，安置在 PLC PLC 左侧的串行人口处。这左侧的串行人口处。这种特殊适配器，每一台种特殊适配器，每一台 PLC PLC 可接一台。系统组可接一台。系统组成图如成图如图图8-148-14所示。所示。通信协议根据特殊数据寄存器通信协议根据特殊数据寄存器 D8120D8120 的内的内容指定。交换数据的点数、地址用来自容指
47、定。交换数据的点数、地址用来自 PLCPLC 的的 RSRS 指令设定，并使用指令设定，并使用 PLCPLC 的数据寄存器和文件的数据寄存器和文件寄存器作为数据交换。通信技术规范如寄存器作为数据交换。通信技术规范如表表8-78-7所示所示 图图8-14 FX2N2N-232ADP 系统组成图系统组成图 传传 送送 规规 格格RS-232C RS-232C 标准标准 使用使用D-SUB25 D-SUB25 插头插头传传 送送 距距 离离15m15m以下以下D-SUB D-SUB 型型 插插 头头 接接 线线2 2：SDSD（TXDTXD）发送数据（输出）发送数据（输出）3 3：RDRD（RXDR
48、XD）接收数据（输入）接收数据（输入）2020：ERER（DTRDTR）发送要求（输出）发送要求（输出）6 6：DRDR（DSRDSR）可发送（输入）可发送（输入）7 7：信号接地信号接地 4 4、5 5：内部短路：内部短路 8 8：CDCD（DCDDCD）通信通信方式方式数据长度数据长度 b0=0:7 b0=0:7位位 b0b01:81:8位位奇偶校验奇偶校验(b2 b1)=(0 0):(b2 b1)=(0 0):无；无；（0 10 1）：奇校验；）：奇校验；（1 11 1）：偶校验）：偶校验停止位停止位 b3 b30:1 0:1 位位 b3b31:2 1:2 位位波特率波特率根据（根据（b
49、7 b6 b5 b4b7 b6 b5 b4）(0 0 1 1)(0 0 1 1)(1 0 0 1)(1 0 0 1)；300/600/1200/2400/4800/9600/19200bit/s300/600/1200/2400/4800/9600/19200bit/s数据起始数据起始 b8 b80:0:无无 b8b81:D81241:D8124（约定（约定STXSTX）数据终止数据终止b9b90:0:无无 b9b91:D81251:D8125（约定（约定ETXETX）控制位控制位b10b100:0:无无 b10b101:DTR/DSR1:DTR/DSR（H/WH/W）b11b110:0:通常
50、方式通常方式 b11b111:1:调制方式调制方式有关标记数据寄存器有关标记数据寄存器M8122:M8122:发送标记发送标记 D8122:D8122:发送数据余数发送数据余数 M8123:M8123:接收结束标记接收结束标记 D8122:D8122:接收数据数接收数据数 表表8-7 FX8-7 FX2N2N-232ADP-232ADP 通信参数通信参数 2.2.FX FX2N2N-40AP/AW-40AP/AW并联适配器并联适配器 FXFX2N2N-40AP-40AP 光缆并联适配器接在光缆并联适配器接在 FXFX2N2N 系列系列 PLCPLC基本单元的左侧接口以便进行基本单元的左侧接口以
