可編程序控制器通信及應(yīng)用.ppt

第9章可編程序控制器通信及應(yīng)用 9 1概述 隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用 人們對(duì)自動(dòng)化控制的要求越來(lái)越高 已經(jīng)不再局限在單機(jī)小規(guī)模應(yīng)用 大型的集散控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一種流行趨勢(shì) PLC系統(tǒng)的擴(kuò)展和聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越發(fā)顯示出重要的地位 在水處理行業(yè) 能源行業(yè) 大型加工企業(yè) 交通等行業(yè)以其極高的穩(wěn)定性得到了廣泛的認(rèn)可 歐姆龍系列PLC常用的通信方式有四種 有以太網(wǎng)通信方式 Controllerlink通信方式 DeviceNet和CompoBus S方式及串行口通信方式 圖9 1所示為一個(gè)比較完整的歐姆龍系列PLC組網(wǎng)方案 可將圖9 1所示的網(wǎng)絡(luò)從高到低劃分為三個(gè)層次 信息層 控制層和設(shè)備層 信息層包括工業(yè)以太網(wǎng) Ethernet 和SYSNET 主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程大量信息的集中采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的PLC 檢測(cè)元器件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)行中央集中控制 最新的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù) CIP技術(shù) 在商用以太網(wǎng)的基礎(chǔ)上增加了工業(yè)級(jí)的實(shí)時(shí)性 已成為最通用最高速的一種信息網(wǎng)絡(luò) 控制層包括HostLink PCLink和ControllerLink 控制層網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是高速 高可靠 適合PLC與計(jì)算機(jī) PLC與PLC及其它設(shè)備之間的大量數(shù)據(jù)的高速通訊 最底層網(wǎng)絡(luò)為設(shè)備層 它們有CompoBus D DeviceNet CompoBus S ProfiBus DP Modbus等 這一層用于PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 遠(yuǎn)程I O端子及現(xiàn)場(chǎng)儀表或智能設(shè)備之間的通訊 設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接方便 并能起到省配線的作用 成本低廉 第三層網(wǎng)絡(luò)又稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線 Ethernet ControllerLink和DeviceNet代表了歐姆龍以上三個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的最新技術(shù) 9 1 1信息層 1 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)支持TCP IP UDP IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 可與其他以太網(wǎng)設(shè)備 工作站 個(gè)人電腦及其他生產(chǎn)商提供的以太網(wǎng)產(chǎn)品通信 支持FINS通信 可使用FINSGATEWAY功能使以太網(wǎng)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信 協(xié)議為開放型 有Socket服務(wù)功能 使用UDP或TCP協(xié)議傳送數(shù)據(jù) 自帶FTP服務(wù)功能 從而使工作站或個(gè)人電腦能通過(guò)FTP客戶功能對(duì)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫 而無(wú)需PLC上編程 帶有E mail功能 能向mailserver發(fā)送用戶自定義信息 故障信息 狀態(tài)信息等 帶RAS功能 支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn) 帶有自診斷功能 節(jié)點(diǎn)旁路功能 傳輸路徑具有斷線冗余功能 遠(yuǎn)程站點(diǎn)可執(zhí)行PING指令 可檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài) 具有歷史故障履歷 傳輸率為10 100Mbps 傳輸協(xié)議采用TCP IP UDP IP FINS FTP SMTP等 傳送距離可達(dá)30Km 2 工業(yè)以太網(wǎng)特性 1 環(huán)境適應(yīng)性包括機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性 如耐振動(dòng) 耐沖擊 氣候環(huán)境適應(yīng)性 工作溫度要求為 40 85 至少為 20 70 并要耐腐蝕 防塵 防水 電磁環(huán)境適應(yīng)性或電磁兼容性EMC應(yīng)符合EN50081 2 EN50082 2標(biāo)準(zhǔn) 2 可靠性工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品要適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境 3 安全性在易爆或可燃的場(chǎng)合 工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品還需要具有防爆要求 包括隔爆 本質(zhì)安全兩種方式 4 安裝方便 適應(yīng)工業(yè)環(huán)境的安裝要求 為了解決在不間斷的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 在極端條件下網(wǎng)絡(luò)也能穩(wěn)定地工作的問(wèn)題 一些公司專門開發(fā)和生產(chǎn)了導(dǎo)軌式收發(fā)器 集線器和交換機(jī)系列產(chǎn)品 安裝在標(biāo)淮DIN導(dǎo)軌上 并有冗余電源供電 接插件采用牢固的DB 9結(jié)構(gòu) 另外一些公司還專門開發(fā)和產(chǎn)生了用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的加固型連接件 如加固的RJ45接頭 具有加固RJ45接頭的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī) 加固型光纖轉(zhuǎn)換器 中繼器等 可以用于工業(yè)以太網(wǎng)變送器 執(zhí)行機(jī)構(gòu)等 圖9 1歐姆龍產(chǎn)品組網(wǎng)通信圖 9 1 2控制層 1 HostLink SYSMACLink HostLink協(xié)議常用于計(jì)算機(jī)和歐姆龍PLC之間的通信 也叫SYSMACWay HostLink采用主從總線通信方式 計(jì)算機(jī)為主站 PLC為從站 PLC與計(jì)算機(jī)之間通信功能可以是一對(duì)多或多對(duì)一通信 但PLC之間是不能通信的 通過(guò)上位機(jī)軟件控制平臺(tái) 可以與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 既可以監(jiān)視各個(gè)PLC的運(yùn)行狀態(tài) 也可以發(fā)布相應(yīng)的控制和操作命令給各個(gè)PLC 2 ControllerLinkControllerLink是一個(gè)可以靈活而且簡(jiǎn)易的發(fā)送和接收大數(shù)據(jù)包的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò) 可以適用在歐姆龍C200HX HG HE系列PLC CS系列PLC CJ系列PLC CVM1系列PLC CV系列PLC CQM1H系列PLC 和IBMPC AT及其兼容計(jì)算機(jī) 它是應(yīng)用在PLC層上的控制網(wǎng)絡(luò) 可以用雙絞線或光纜連接 當(dāng)與計(jì)算機(jī)連接時(shí)要有ControllerLink支持板 與計(jì)算機(jī)構(gòu)成FinsGateway網(wǎng)關(guān) PLC以FINS指令與其他的系統(tǒng)進(jìn)行信息交換 9 1 3設(shè)備層 1 CompoBus D DeviceNet DeviceNet又叫器件網(wǎng)絡(luò) 采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 具有標(biāo)準(zhǔn)化開放構(gòu) 可以方便的與符合現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品構(gòu)成同一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 主要用于連接在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行控制任務(wù)的PLC I O終端 I O鏈接單元 顯示終端及智能設(shè)備等現(xiàn)場(chǎng)器件 可以是歐姆龍的PLC產(chǎn)品 也可以是符合標(biāo)準(zhǔn)的非歐姆龍的PLC產(chǎn)品 2 CompoBus S傳統(tǒng)方式中 PLC與端子轉(zhuǎn)換單元之間要有比較復(fù)雜的連線 傳感器之間的連接也比較復(fù)雜 應(yīng)用CompoBus S高速控制總線 則使這一切變得簡(jiǎn)易快速 專用的電纜無(wú)需端子轉(zhuǎn)換單元 T分支連接器允許簡(jiǎn)單的插接式系統(tǒng)擴(kuò)展 當(dāng)擴(kuò)展到32個(gè)從站256個(gè)I O點(diǎn)時(shí)循環(huán)時(shí)間不超過(guò)1ms 傳感器放大器采用搭鎖連接 更換更為方便 3 通用串行口與帶有條形碼閱讀器等的RS 232C端口或RS 422A 485端口的通用設(shè)備間 在沒有指令發(fā)送 應(yīng)答接收的步驟下 單方地按照CPU單元的程序內(nèi)的TXD指令從發(fā)送端口發(fā)送數(shù)據(jù) 或按照RXD指令讀取接收端口內(nèi)的數(shù)據(jù) 另外 可在數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收幀中指定首標(biāo) 結(jié)束代碼 9 2工業(yè)以太網(wǎng)通信 在工業(yè)自動(dòng)控制中的以太網(wǎng)應(yīng)用與商業(yè)應(yīng)用中的以太網(wǎng)有所區(qū)別 主要是在層次結(jié)構(gòu)上的區(qū)別和特性上的差別 以太網(wǎng)通常有六個(gè)層面 低三層為物理層 數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層 這三層是工業(yè)以太網(wǎng)和商業(yè)以太網(wǎng)差別不大 它的作用是與物理媒體 構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備 一起實(shí)現(xiàn)各智能設(shè)備之間的可靠數(shù)據(jù)通信 包括不同媒體物理信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換 鏈路控制 網(wǎng)絡(luò)尋址 路由選擇及錯(cuò)誤檢測(cè) 高三層是會(huì)話層 表示層和應(yīng)用層 這三層是工業(yè)以太網(wǎng)和商業(yè)以太網(wǎng)之間有很大的差別 商業(yè)以太網(wǎng)多用于辦公系統(tǒng) 注重的數(shù)據(jù)安全和海量數(shù)據(jù)管理 其應(yīng)用層軟件多為商用軟件 在工業(yè)以太網(wǎng)中注重的是數(shù)據(jù)的抗干擾性和實(shí)時(shí)性 其應(yīng)用層軟件多為工業(yè)控制軟件 如組態(tài)軟件 LabVIEW或VB VC開發(fā)的專用控制平臺(tái) 9 2 1局域網(wǎng) 局域網(wǎng)是工業(yè)以太網(wǎng)最常用的一種 通常是一個(gè)大型的工業(yè)控制系統(tǒng)需要集散控制而不用多地區(qū)控制時(shí)使用 如發(fā)電廠 污水處理廠 局域網(wǎng)投資規(guī)模較小 具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 擴(kuò)充簡(jiǎn)易 數(shù)據(jù)傳輸速率高 誤碼率低等優(yōu)點(diǎn) 局域網(wǎng)的特性主要決定于傳輸媒體 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體訪問(wèn)控制方法三個(gè)方面 1 傳輸媒體傳輸媒體可以是粗同軸電纜 細(xì)同軸電纜 寬帶同軸電纜 雙絞線和光纜 在不同的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)其傳輸速率和編碼形式有相應(yīng)的規(guī)定 具體可以參照IEEE802 1 IEEE802 2 IEEE802 3 IEEE802 4 IEEE802 5和IEEE802 6這六個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互聯(lián)各種設(shè)備的物理布局 將參與LAN工作的各種設(shè)備用媒體互聯(lián)在一起有多種方法 實(shí)際上只有幾種方式能適合LAN的工作 目前大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有3種 星行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)浣Y(jié) 1 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)是最古老的一種連接方式 大家每天都使用的電話都屬于這種結(jié)構(gòu) 如下圖所示 其中 圖9 2為目前使用最普遍的以太網(wǎng) Ethernet 星型結(jié)構(gòu) 處于中心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為集線器 英文名為Hub 這種結(jié)構(gòu)便于集中控制 因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過(guò)中心站 由于這一特點(diǎn) 也帶來(lái)了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn) 端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的通信但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是 中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性 因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞 整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓 對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份 以提高系統(tǒng)的可靠性 這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種擴(kuò)充便是星行樹 如圖9 3所示 每個(gè)Hub與端用戶的連接仍為星型 Hub的級(jí)連而形成樹 然而 應(yīng)當(dāng)指出 Hub級(jí)連的個(gè)數(shù)是有限制的 并隨廠商的不同而有變化 還應(yīng)指出 以Hub構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 雖然呈星型布局 但它使用的訪問(wèn)媒體的機(jī)制卻仍是共享媒體的總線方式 圖9 2以Hub為中心的星型結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D 圖9 3星行樹結(jié)構(gòu) 2 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多 這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)端用戶到另一個(gè)端用戶 直到將所有端用戶連成環(huán)型 如圖9 4所示 這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了端用戶通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴性 圖9 4環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3 總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式 也就是說(shuō) 連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享 如圖9 5所示 使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問(wèn)題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突 在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí) 這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的 如果這條鏈路是半雙工操作 只需使用很簡(jiǎn)單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作 在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中 對(duì)線路的訪問(wèn)依靠控制端的探詢來(lái)確定 然而 在LAN環(huán)境下 由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的 不能采取上述機(jī)制 對(duì)此 研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問(wèn)方法 帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(wèn) 英文縮寫成CSMA CD 這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低 數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活 站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù) 其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán) 媒體訪問(wèn)獲取機(jī)制較復(fù)雜 盡管有上述一些缺點(diǎn) 但由于布線要求簡(jiǎn)單 擴(kuò)充容易 端用戶失效 增刪不影響全網(wǎng)工作 所以是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中使用最普遍的一種 在我們實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)時(shí)優(yōu)選這種結(jié)構(gòu) 圖9 5總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3 媒體控制方法媒體控制方法是將傳輸媒體的頻帶有效地分配給網(wǎng)上各個(gè)站點(diǎn)的方法 常用的局域網(wǎng)媒體訪問(wèn)控制協(xié)議有載波監(jiān)聽多路訪問(wèn) 沖突檢測(cè) CSMA CD 令牌環(huán) TokenRing 令牌總線 TokenBUS 和光纖分布數(shù)據(jù)接口 FDDI 9 2 2廣域網(wǎng) 1 公共交換電話網(wǎng) PSTN 模擬撥號(hào)服務(wù)是基于標(biāo)準(zhǔn)電話線路的電路交換服務(wù) 這是一種最普遍的傳輸服務(wù) 往往用來(lái)作為連接遠(yuǎn)程端點(diǎn)的連接方法 比較典型的應(yīng)用有 遠(yuǎn)程端點(diǎn)和本地LAN之間互連 遠(yuǎn)程用戶撥號(hào)上網(wǎng) 用作專用線路的備份線路 由于模擬電話線路是針對(duì)話音頻率 30 4000Hz 優(yōu)化設(shè)計(jì)的 使得通過(guò)模擬線路傳輸數(shù)據(jù)的速率被限制在33 4kbit s以內(nèi) 而且模擬電話線路的質(zhì)量有好有壞 許多地方的模擬電話線路的通信質(zhì)量無(wú)法得到保證 線路噪聲的存在也將直接影響數(shù)據(jù)傳輸速率 2 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN 為用戶提供端一端數(shù)字通信線路 目前ISDN有兩類接口標(biāo)準(zhǔn) 基本速率接口 BRI 和基群速率接口 PRI 基本速率接口 BR 提供2B D數(shù)字通道 其中2個(gè)B通道 每個(gè)B通道為64kbit s 是承載通道 用于完成兩端之間數(shù)據(jù)傳輸 D通道 16kbit s 是控制通道 用于在用戶和ISDN交換節(jié)點(diǎn)之間傳輸呼叫控制協(xié)議報(bào)文 一次群有兩種速率標(biāo)準(zhǔn) 一種和E1線路的傳輸速率相對(duì)應(yīng) 為31個(gè)B通道 另一種和T1線路的傳輸速率相對(duì)應(yīng) 為24個(gè)B通道 其中一個(gè)B通道用作信令傳輸通道 相當(dāng)于BRI的D通道 ISDN用戶端和ISDN交換節(jié)點(diǎn)之間的連接也采用普通觀絞線 因此當(dāng)用戶要求把模擬電話線路改成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) ISDN 線路時(shí) 不用重新鋪設(shè)用戶線路 雖然模擬撥號(hào)服務(wù)和ISDN服務(wù)都屬于電路交換服務(wù) 但兩者還是存在很大差別 由于ISDN直接在端一端之間提供數(shù)字通道 不但傳輸速率高 達(dá)到2 64kbit s BRI 而且可以通過(guò)數(shù)字通道傳輸語(yǔ)音 數(shù)據(jù)和圖像信息 由于傳輸數(shù)字信號(hào) 信號(hào)整形和再生不會(huì)引入噪聲 這將使ISDN線路的傳輸質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通模擬電話線路 ISDN高速 高可靠 快速呼叫連接和模擬撥號(hào)服務(wù)相同的用戶線路等特點(diǎn) 使得ISDN線路越來(lái)越多地被用戶用來(lái)連接遠(yuǎn)程端點(diǎn) 9 3HostLink通信 9 3 1概述HostLink單元用于控制PLC和控制系統(tǒng)之間的通信 也用于上位機(jī)對(duì)下位PLC的操作狀態(tài)和數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行監(jiān)視 計(jì)算機(jī)與歐姆龍PLC之間的通信多采用HostLink協(xié)議 每個(gè)PLC在HostLink通信系統(tǒng)中都要有一個(gè)HostLink單元 一個(gè)上位機(jī)最多能連接32個(gè)PLC 一個(gè)HostLink單元連接一個(gè)上位機(jī) 叫 單連接 single link 系統(tǒng) 多個(gè)HostLink單元連接一個(gè)上位機(jī) 叫 多連接 multiple link 系統(tǒng) 表9 1HostLink連接單元應(yīng)用 9 3 2系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu) 1 使用光纖的串行 multiple link 系統(tǒng)使用光纖的串行 multiple link 系統(tǒng)如圖9 6所示 多個(gè)HostLink單元可以使用光纖串行連接在一起 但是一旦出現(xiàn)問(wèn)題 如電源掉電 斷開連接等 出現(xiàn)在其中的一個(gè)HostLink單元上 整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)受到影響 圖9 6使用光纖的串行 multiple link 系統(tǒng) 2 使用光纖的并行 multiple link 系統(tǒng)這種聯(lián)接方式比使用光纖的串行 multiple link 系統(tǒng)多使用了N個(gè)3G2A9 AL002 P E 系統(tǒng)造價(jià)提高了 但是既使某一個(gè)分支上的設(shè)備出了問(wèn)題 其它的設(shè)備仍然能夠正常的傳送數(shù)據(jù) 圖9 7使用光纖的并行 multiple link 系統(tǒng) 3 1 1連接方式在一個(gè)用RS 232C直接PLC和上位機(jī)的系統(tǒng)中 只能使用一個(gè)HostLink單元 這種方式叫1 1連接方式 3G2A5 LK201 EV1 C200H LK201 V1 C500 LK203和3G2A6 LK201 EV1等型號(hào)的設(shè)備可以用于這樣的聯(lián)接 圖9 81 1連接方式 4 使用RS 232C和RS 422電纜的并行 multiple link 系統(tǒng)使用RS 232C和RS 422電纜 一個(gè)或更多的HostLink單元可以連接在同一個(gè)上位機(jī)上構(gòu)成多連接系統(tǒng) 圖9 9使用RS 232C和RS 422電纜的并行 multiple link 系統(tǒng) 5 多連接多級(jí)系統(tǒng)在圖9 10中由機(jī)架安裝和CPU安裝的HostLink單元聯(lián)合控制一臺(tái)C500PLC 信號(hào)分別來(lái)自于兩臺(tái)上位機(jī) C1000H或C2000HPLC安有兩個(gè)機(jī)架安裝HostLink單元和一個(gè)CPU安裝的HostLink單元 三個(gè)上位機(jī)均可控制它們 兩個(gè)機(jī)架安裝HostLink單元用來(lái)控制C200H HS HX HG HEPLC 所有連接上位機(jī)的是RS 232C電纜 其它的連接可以是RS 422電纜或光纖電纜 圖9 10多連接多級(jí)系統(tǒng) 9 3 3HostLink通信接口 1 RS 232C接口通過(guò)AL004連接適配器與IBMAT接口可實(shí)現(xiàn)RS 232C接口 AL004連接適配器與IBMAT接口有兩種連接方式 有握手信號(hào)連接和無(wú)握手信號(hào)連接 常用的為無(wú)握手信號(hào)連接方式 這種連接方式有3根通信線 信號(hào)地線GND SG 發(fā)送線TX TXD 和接收線RX RXD 有握手信號(hào)則為七根通信線 多了RTS和CTS 在無(wú)握手信號(hào)時(shí)自連 在連接時(shí)注意AL004HostLink的接口與IBMAT接口并不是完全對(duì)應(yīng) 圖9 11AL004連接適配器與IBMAT接口 2 RS 422接口使用RS 422接口的電路結(jié)構(gòu)如圖9 12所示 這種連接方法最長(zhǎng)的的連接距離是500米 FG端的接地電阻要小于100 RDA RDB為數(shù)據(jù)接收端 當(dāng)RDA電位高于RDB時(shí)接收的數(shù)據(jù)為1 當(dāng)RDA電位低于RDB時(shí)接收的數(shù)據(jù)為0 SDA SDB為數(shù)據(jù)發(fā)送端 當(dāng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)為1時(shí)將SDA電位置高于SDB 當(dāng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)為0時(shí)將SDA電位拉低于SDB 只要在總線上的設(shè)備波特率一致 按規(guī)定的協(xié)議讀入分解和發(fā)送數(shù)據(jù)即可 圖9 13是IBMXT計(jì)算機(jī)與AL004適配器的接口電路 在電路連接上一個(gè)RS 232C接口只能接一臺(tái)設(shè)備 并且傳輸距離不能大于15米 而RS 422接口可以連接多到32臺(tái)設(shè)備 傳輸距離為500米以上 圖9 12RS 422接口 圖9 13IBMXT計(jì)算機(jī)與AL004適配器接口 9 3 4HostLink通信編程 1 通信命令C200H C200HS C1000H C2000H等型號(hào)的歐姆龍PLC的HostLink命令分為三級(jí) 使用時(shí)通過(guò)HostLink單元上的設(shè)定開關(guān)來(lái)設(shè)置選擇等級(jí) CPM1A CPM2A CQM1 CQM1H C200H 通過(guò)外設(shè)口 CPU單元內(nèi)置的RS 232C口和通信板 通信單元的通信口建立HostLink通信時(shí)通信命令不分等級(jí) 但不同的PLC的HostLink命令略有不同 具體見表9 2HostLink命令集 表9 2HostLink命令集級(jí)別1 級(jí)別2 2 通信協(xié)議 1 數(shù)據(jù)塊傳送當(dāng)要一次性傳送多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí) 可以采用數(shù)據(jù)塊傳送方式 如圖9 14所示 一個(gè)通常由一個(gè)叫做幀的單元組成 超過(guò)131個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊必須分割成多個(gè)幀來(lái)傳送 圖9 14中所有的每一個(gè)小格代表一個(gè)字符 在實(shí)際發(fā)送時(shí)并不是發(fā)送 這樣的字符 而是將其轉(zhuǎn)換成ASCII碼發(fā)送出去 比如 為起始標(biāo)志 對(duì)應(yīng)的ASCII碼為64 十進(jìn)制 CR代表回車 對(duì)應(yīng)的ASCII碼為13 十進(jìn)制 為結(jié)束標(biāo)志 對(duì)應(yīng)的ASCII碼為42 十進(jìn)制 命令碼也要轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的ASCII碼 如強(qiáng)制置位命令是KS 則對(duì)應(yīng)的ASCII碼為75 十進(jìn)制 和83 十進(jìn)制 設(shè)備號(hào)如果為12 則對(duì)應(yīng)的ASCII碼為49 十進(jìn)制 和51 十進(jìn)制 FCS是校驗(yàn)碼 用來(lái)判斷傳送過(guò)程中數(shù)據(jù)是否出錯(cuò) 后面將會(huì)講到它的計(jì)算方法 圖9 14數(shù)據(jù)塊傳送格式 2 大于一幀數(shù)據(jù)傳送1 多連接系統(tǒng)多連接時(shí) 當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)超過(guò)131個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊必須分割成多個(gè)幀來(lái)傳送 在傳送時(shí)分為三種幀 第一次發(fā)送的是起始幀 如圖9 15 a 所示 這一幀有起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼和正文 結(jié)束時(shí)有FCS校驗(yàn)碼和回車 但沒有 因?yàn)?是結(jié)束標(biāo)志 下一次發(fā)送的是中間幀 如圖9 15 b 所示 這一幀沒有起始符 設(shè)備號(hào)和命令碼 只有正文 FCS校驗(yàn)碼和回車 也沒有 最后發(fā)送的是結(jié)束幀 如圖9 15 c 所示 這一幀沒有起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼 有正文 結(jié)束時(shí)有FCS校驗(yàn)碼 和回車 表示該幀為最后一幀 圖9 15 a 多連接時(shí)多幀數(shù)據(jù)傳送起始幀 圖9 15 b 多連接時(shí)多幀數(shù)據(jù)傳送中間幀 c 多連接時(shí)多幀數(shù)據(jù)傳送結(jié)束幀圖9 15多連接時(shí)多幀數(shù)據(jù)傳送 2 單連接系統(tǒng)在單連接時(shí) 當(dāng)傳送的數(shù)據(jù)超過(guò)131個(gè)字符的數(shù)據(jù)塊也必須分割成多個(gè)幀來(lái)傳送 在傳送時(shí)分為三種幀 與多連接時(shí)不同的是沒有起始符 和設(shè)備號(hào) 第一次發(fā)送的是起始幀 如圖9 16所示 這一幀有命令碼和正文 結(jié)束時(shí)有回車 但沒有 因?yàn)?是結(jié)束標(biāo)志 下一次發(fā)送的是中間幀 只有正文和回車 也沒有 最后發(fā)送的是結(jié)束幀有正文 和回車 表示該幀為最后一幀 圖9 16單連接時(shí)多幀數(shù)據(jù)傳送 3 校驗(yàn)碼計(jì)算校驗(yàn)碼FCS FrameChecksum 是將一幀中FCS之前的所在字符的ASCII碼按位連續(xù)異或的結(jié)果 也是要轉(zhuǎn)換成ASCII碼 圖9 17是一個(gè)計(jì)算的例子 圖9 17校驗(yàn)碼FCS計(jì)算例子 4 命令應(yīng)用由于篇幅有限本節(jié)只就常用的HostLink命令舉三個(gè)例子 其它指令的使用請(qǐng)參照相關(guān)的手冊(cè) 1 讀IR SR區(qū)在實(shí)際使用中經(jīng)常要讀出PLC內(nèi)部的一些狀態(tài)和數(shù)據(jù) 比如PLC上的溫度測(cè)量模塊的溫度實(shí)測(cè)值或者是壓力轉(zhuǎn)換模塊的壓力值 也可能是當(dāng)前輸入點(diǎn)上的狀態(tài)等等 這就需要讀內(nèi)存區(qū)命令 圖9 18是讀IR SR區(qū)的命令格式和響應(yīng)格式 上位機(jī)發(fā)送的命令由起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼開頭 后面是起始通道號(hào) 也就是可以連續(xù)讀出多個(gè)通道的內(nèi)容 通道號(hào)為四位數(shù)據(jù) 不足四位以0補(bǔ)齊 接下來(lái)的是要讀出的通道個(gè)數(shù) 也是四位數(shù)據(jù) 不足四位的以0補(bǔ)齊 如果讀不連續(xù)單元的數(shù)據(jù) 只能再次寫入命令 這個(gè)命令格式中的FCS與上一節(jié)講述的方法相同 上位機(jī)將命令發(fā)送到總線上 總線上的設(shè)備都會(huì)作出判斷 當(dāng)對(duì)應(yīng)設(shè)備號(hào)的設(shè)備接收到這個(gè)命令后 會(huì)做出相就的響應(yīng) 響應(yīng)格式由起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼 響應(yīng)碼和返回的數(shù)據(jù)組成 最后以FCS 和回車結(jié)束 圖9 18讀IR SR區(qū)命令格式和響應(yīng)格式 響應(yīng)碼代表的內(nèi)容如表9 3所示 表示對(duì)上位機(jī)發(fā)來(lái)的命令的執(zhí)行情況 這個(gè)響應(yīng)碼可以判斷下位PLC的具體情況 是不是正確執(zhí)行了指令 如不正確 就再次送入數(shù)據(jù)或根據(jù)錯(cuò)誤種類作出相應(yīng)的處理 可以讀出的內(nèi)存區(qū)域還有LR區(qū) HR區(qū) AR區(qū)和DM區(qū) 要讀出這些區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)只要把命令碼RR換成相應(yīng)的命令碼即可 相應(yīng)的命令碼可以查閱表9 2 表9 3響應(yīng)碼含義 2 寫IR SR區(qū)在實(shí)際使用中要寫入PLC內(nèi)部的一些狀態(tài)和數(shù)據(jù) 比如修正系數(shù) 設(shè)定值等 需要寫內(nèi)存區(qū)命令 圖9 19是寫IR SR區(qū)的命令格式和響應(yīng)格式 上位機(jī)發(fā)送的命令由起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼開頭 后面是起始通道號(hào) 也就是可以連續(xù)寫入多個(gè)通道的內(nèi)容 通道號(hào)為四位數(shù)據(jù) 不足四位以0補(bǔ)齊 接下來(lái)的是要連續(xù)寫入的四位數(shù)據(jù) 不足四位的以0補(bǔ)齊 每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元為起始通道依次加1 如果寫不連續(xù)單元的數(shù)據(jù) 只能再次寫入命令 這個(gè)命令格式中的FCS與上一節(jié)講述的方法相同 上位機(jī)將命令發(fā)送到總線上 總線上的設(shè)備都會(huì)做出判斷 當(dāng)對(duì)應(yīng)設(shè)備號(hào)的設(shè)備接收到這個(gè)命令后 會(huì)做出相就的響應(yīng) 響應(yīng)格式由起始符 設(shè)備號(hào) 命令碼 響應(yīng)碼組成 最后以FCS 和回車結(jié)束 可以寫入的內(nèi)存區(qū)域還有LR區(qū) HR區(qū) AR區(qū)和DM區(qū) 要寫入這些區(qū)域的數(shù)據(jù)時(shí)只要把命令碼WR換成相應(yīng)的命令碼即可 相應(yīng)的命令碼可以查閱表9 2 圖9 19寫IR SR區(qū)命令格式和響應(yīng)格式 3 強(qiáng)制置位和復(fù)位命令在PLC應(yīng)用中強(qiáng)制置位和復(fù)位是經(jīng)常用到的方法 其命令格式如圖9 20所示 圖9 20中的數(shù)據(jù)區(qū)是可以進(jìn)行強(qiáng)制置位和復(fù)位的位地址單元 其它的單元是不能執(zhí)行位強(qiáng)制置位和復(fù)位命令的 在執(zhí)行強(qiáng)制置位和復(fù)位命令時(shí)先要指定內(nèi)存區(qū)域 然后指定內(nèi)存區(qū)域中的單元地址 最后指定這個(gè)單元地址中的哪個(gè)位 如果是置位這個(gè)位地址 則輸入的命令碼是KS 如果是復(fù)位這個(gè)位地址 則輸入的命令碼是KR 圖9 20強(qiáng)制置位和復(fù)位命令 9 4PCLink通信 9 4 1硬件連接1 1 1PCLink通信CQM1 CQM1H CP1H SRM1 CPM1A CPM2A CPM2C C200HS和C200H 等PLC具有1 1PCLink通信功能 在使用時(shí)可以使用CPU單元內(nèi)置的RS 232C口或串行通信板上的RS 232C口或RS 422A 485口 圖9 21是CP1H型PLC1 1PCLink通信的硬件連接圖 圖9 21CP1H型PLC1 1PCLink通信的硬件連接圖 2 1 NPCLink通信CP1H CJ1M等型號(hào)的PLC具有1 NPCLink通信功能 其硬件結(jié)構(gòu)如圖9 22所示 使用RS 422A 485選件板 CP1W CIF11 通過(guò)RS 422A 485進(jìn)行通信 也可接入PCLink鏈接CJ1MCPU單元 另外 將NT鏈接 1 N 中設(shè)定的PT可作為從站 接入PCLink 圖9 22CP1H型PLC1 NPCLink通信的硬件連接圖 9 4 2PLC設(shè)定 對(duì)于成為主站 從站的各個(gè)CPU單元 串行PLC鏈接要通過(guò)進(jìn)行下述的PLC系統(tǒng)設(shè)定進(jìn)行動(dòng)作 1 主站側(cè)的設(shè)定將 串行端口1 串行通信模式 或 串行端口2 串行通信模式 設(shè)定為 串行PLC鏈接 主站 將 鏈接凡是 設(shè)定為 全站鏈接方式 或 主站鏈接方式 設(shè)定 鏈接CH數(shù) 1 10 設(shè)定 串行PLC鏈接最大機(jī)號(hào)No 0 7 2 從站側(cè)的設(shè)定將 串行端口1 串行通信模式 或 串行端口2 串行通信模式 設(shè)定為 串行PLC鏈接 從站 設(shè)定 串行PLC鏈接從站機(jī)號(hào)No 3 相關(guān)特殊輔助繼電器在PCLink通信中編程時(shí)要對(duì)相關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 這些特殊輔助繼電器的功能如表9 4所示 上電 清除 對(duì)串行端口1進(jìn)行端口的重啟的情況下 表9 4串行端口1 串行端口2 用特殊輔助繼電器功能表 9 5ControllerLink通信 9 5 1概述ControllerLink網(wǎng)硬件外形如圖9 23所示 ControllerLink網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)交換 可靠性高 實(shí)時(shí)性好 使用的通信方式有兩種 其功能如圖9 24所示 ControllerLink網(wǎng)的通信媒體為屏蔽雙絞線電纜或光纖電纜 連接方式為總線結(jié)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu) 訪問(wèn)控制方式為令牌總線方式或令牌環(huán)方式 基本結(jié)構(gòu)如圖9 25所示 根據(jù)所用的連接媒體和總線結(jié)構(gòu)不同 可分為屏蔽雙絞線電纜型 H PCF光纜型 H PCF光纜型 令牌總線 GI光纜型和GI光纜型 令牌總線 圖9 23ControllerLink網(wǎng)硬件外形 圖9 24ControllerLink網(wǎng)功能 圖9 25 a 屏蔽雙絞線電纜型 圖9 25 b H PCF光纜型 圖9 25 c H PCF光纜型 令牌總線 圖9 25 d GI光纜型 圖9 25 e GI光纜型 令牌總線 9 5 2通信指令 1 SEND指令當(dāng)將本地節(jié)點(diǎn)的某個(gè)地址 S 開始的連續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)為的某個(gè)地址 D 開始的連續(xù)單元存儲(chǔ)起來(lái)時(shí) 可以使用這個(gè)命令 傳送的方式由數(shù)據(jù)控制字來(lái)設(shè)定 這個(gè)數(shù)據(jù)控制字一共有五個(gè)字節(jié) 存放在以 C 為首地址的單元中 第一個(gè)字節(jié)為發(fā)送的字節(jié)數(shù) 范圍在0001到03DE 即最多990個(gè) 第二個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)地址 范圍在1到127 本地網(wǎng)地址為00 第三個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)地址 00為PLC的CPU單元 10 1F為CPU總線單元 FF為廣播發(fā)送 第四個(gè)字節(jié)的最高位為0表示要求響應(yīng) 1表示不要求響應(yīng) 這個(gè)字節(jié)的11 8位是通信端口號(hào) 最后一個(gè)字節(jié)為響應(yīng)監(jiān)控時(shí)間 默認(rèn)為2秒 設(shè)定范圍為0 FFFFH 單位是0 1秒 這個(gè)指令的梯形圖如圖9 26所示 例如將本地節(jié)點(diǎn)的PLC中的A100 A119這20個(gè)字的內(nèi)容送到網(wǎng)絡(luò)地址為05 節(jié)點(diǎn)地址為03 單元地址為01的PLC的D00200 D00219中 則先將 0014H寫入D00000 0005寫入D00001 0301寫入D00002 0000寫入D00003 000AH寫入D00004 響應(yīng)監(jiān)控1秒 然后執(zhí)行SEND指令 其中S A100 D D00200 圖9 26SEND指令梯形圖及功能 2 RECV指令當(dāng)將遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的某個(gè)地址 S 開始的連續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)送到本地節(jié)點(diǎn)為的某個(gè)地址 D 開始的連續(xù)單元存儲(chǔ)起來(lái)時(shí) 可以使用這個(gè)命令 傳送的方式由數(shù)據(jù)控制字來(lái)設(shè)定 這個(gè)數(shù)據(jù)控制字一共有五個(gè)字節(jié) 存放在以 C 為首地址的單元中 第一個(gè)字節(jié)為發(fā)送的字節(jié)數(shù) 范圍在0001到03DE 即最多990個(gè) 第二個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)地址 范圍在1到127 本地網(wǎng)地址為00 第三個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)地址 00為PLC的CPU單元 10 1F為CPU總線單元 FF為廣播發(fā)送 第四個(gè)字節(jié)的最高位為0表示要求響應(yīng) 1表示不要求響應(yīng) 這個(gè)字節(jié)的11 8位是通信端口號(hào) 最后一個(gè)字節(jié)為響應(yīng)監(jiān)控時(shí)間 默認(rèn)為2秒 設(shè)定范圍為0 FFFFH 單位是0 1秒 這個(gè)指令的梯形圖如圖9 27所示 例如將遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的PLC中的D00100 D00119這10個(gè)字的內(nèi)容送到網(wǎng)絡(luò)地址為08 節(jié)點(diǎn)地址為06 單元地址為04的PLC的A001 A020中 則先將 000AH寫入D00000 0008寫入D00001 0604寫入D00002 0000寫入D00003 0064H寫入D00004 響應(yīng)監(jiān)控10秒 然后執(zhí)行RECV指令 其中S D00100 D A001 圖9 27RECV指令梯形圖及功能 3 CMND指令CMND指令用于發(fā)送FINS指令 圖9 28為CMND指令梯形圖及功能圖 該指令將存放在源字節(jié)以字S開始的地址中的指令傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)中 并將接收的響應(yīng)放在源字節(jié)以字D開始的地址中 控制數(shù)據(jù)放在以字C開始的地址中 共有六個(gè)字節(jié) 第一個(gè)字節(jié)為發(fā)送的指令字節(jié)數(shù) 范圍在0001到07C6 即最多1990個(gè) 第二個(gè)字節(jié)為接收的響應(yīng)字節(jié)數(shù) 范圍在0001到07C6 即最多1990個(gè) 第三個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)地址 范圍在1到127 本地網(wǎng)地址為00 第四個(gè)字節(jié)為遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)地址 00為PLC的CPU單元 10 1F為CPU總線單元 FF為廣播發(fā)送 第五個(gè)字節(jié)的最高位為0表示要求響應(yīng) 1表示不要求響應(yīng) 這個(gè)字節(jié)的11 8位是通信端口號(hào) 最后一個(gè)字節(jié)為響應(yīng)監(jiān)控時(shí)間 默認(rèn)為2秒 設(shè)定范圍為0 FFFFH 單位是0 1秒 圖9 28CMND指令梯形圖及功能 9 6無(wú)協(xié)議通信 9 6 1概述無(wú)協(xié)議通信 即不使用固定協(xié)議 協(xié)議 不經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 通過(guò)通信端口輸入輸出指令 TXD RXD指令 發(fā)送接收數(shù)據(jù)的功能 這種情況下 通過(guò)PLC系統(tǒng)設(shè)定將串行端口的串行通信模式設(shè)為無(wú)協(xié)議通信 通過(guò)該無(wú)程序通信 與帶有RS 232C端口或RS422A 485端口的通用外部設(shè)備間 按照TXD RXD指令進(jìn)行單方地發(fā)送接收數(shù)據(jù) 如 可進(jìn)行來(lái)自條形碼閱讀器的數(shù)據(jù)輸入 及向打印機(jī)的數(shù)據(jù)輸出等的簡(jiǎn)單的 無(wú)順的 數(shù)據(jù)發(fā)送接收 無(wú)協(xié)議通信功能包括數(shù)據(jù)發(fā)送功能和數(shù)據(jù)接收功能 通用外部設(shè)備向PLC發(fā)送數(shù)據(jù) 當(dāng)程序上的TXD指令執(zhí)行 PLC向通用外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù) 最大發(fā)送長(zhǎng)度為256字節(jié) 發(fā)送延遲時(shí)間 從TXD指令執(zhí)行 到實(shí)際的指定端口道數(shù)據(jù)發(fā)送為止的時(shí)間 為0 99990ms 10s單位 當(dāng)程序上的RXD指令執(zhí)行 PLC接收來(lái)處通用外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù) 這個(gè)命令的執(zhí)行要有串行中斷申請(qǐng)時(shí)才有效 最大接收字節(jié)為256字節(jié) 9 6 2串行設(shè)定指令 串行設(shè)定指令STUP用于設(shè)定串口主通信參數(shù) 其梯形圖如圖9 29所示 這里的串行通信裝置的分配DM區(qū)域根據(jù)不同的機(jī)型會(huì)有所差異 但在使用本命令時(shí)不用關(guān)心 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將設(shè)定 S為首地址的數(shù)據(jù)內(nèi)容 數(shù)據(jù)寫入到串行通信裝置的分配DM區(qū)域 圖9 29無(wú)協(xié)議通信串行口設(shè)定STUP梯形圖 例如CQM1H型CPU單元上的主通信參數(shù)存放在DM6645和DM6651中 DM6645是設(shè)定RS 232C端口的 DM6651是用來(lái)設(shè)定外設(shè)口的 這個(gè)單元的高16位用來(lái)設(shè)定傳輸幀格式 低16位用來(lái)設(shè)定波特率 波特率具體參數(shù)對(duì)應(yīng)表9 4 傳輸幀參數(shù)對(duì)應(yīng)表9 5 比如設(shè)定RS 232C串行口波特率為9600bps 傳輸格式為1個(gè)起始位 1個(gè)停止位 8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 無(wú)奇偶校驗(yàn) 則應(yīng)將 0803H寫入DM6645中 表9 4波特率設(shè)定 表9 5傳輸幀格式 9 6 3串行端口輸出指令 當(dāng)向串行端口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使用TXD指令 其梯形圖結(jié)構(gòu)及功能如圖9 30所示 S是要發(fā)送數(shù)據(jù)源的首字節(jié) 如果發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù) 則必須這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在連續(xù)的空間中 可以是IR SR AR DM EM HR TC LR等內(nèi)存單元 N是要發(fā)送的字節(jié)數(shù) 發(fā)送的字節(jié)數(shù)最大為256個(gè) 可以用IR SR AR DM EM HR TC LR等內(nèi)存單元的內(nèi)容或立即數(shù)來(lái)指定 C為串行發(fā)送控制字 圖9 30