第七章可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、第七章可編程控制器通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近年來，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)得到了迅速的發(fā)展，相當(dāng)多的企業(yè)已經(jīng)在大量地使用可編程設(shè)備, 如PLC、工業(yè)控制汁算機(jī)、變頻器、機(jī)器人、柔性制造系統(tǒng)等。將不同廠家生產(chǎn)的這些設(shè)備 連在一個網(wǎng)絡(luò)上，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由企業(yè)集中管理，已經(jīng)是很多企業(yè)必須考慮的問題。 本章主要介紹有關(guān)PLC的通信與工廠自動化通信網(wǎng)絡(luò)方面的初步知識。第一節(jié)PLC通信基礎(chǔ)當(dāng)任意兩臺設(shè)備之間有信息交換時，它們之間就產(chǎn)生了通信。PLC通信是指PLC與PLC、 PLC與計算機(jī)、P LC與現(xiàn)場設(shè)備或遠(yuǎn)程I /0之間的信息交換。PLC通信的任務(wù)就是將地理位置不同的PLC、計算機(jī)、各種現(xiàn)場設(shè)備等,通過通信介質(zhì)

2、連接起來，按照規(guī)定的通信協(xié)議，以某種特左的通信方式髙效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、交換和 處理。本節(jié)就通信方式、通信介質(zhì)、通信協(xié)議及常用的通信接口等內(nèi)容加以介紹。一、通信方式1. 并行通信與串行通信數(shù)據(jù)通信主要有并行通信和串行通信兩種方式。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、一根公共線 外,還需要數(shù)據(jù)通信聯(lián)絡(luò)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。并行通信一般用于PLC的內(nèi)部，如PLC內(nèi)部元件之間、PLC 主機(jī)與擴(kuò)展模塊之間或近距離智能模塊之間的數(shù)據(jù)通信。串行通信是以二進(jìn)制的位（bit）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只傳送一

3、位，除了地線外， 在一個數(shù)據(jù)傳輸方向上只需要一根數(shù)據(jù)線，這根線既作為數(shù)搖線又作為通信聯(lián)絡(luò)控制線，數(shù)拯 和聯(lián)絡(luò)信號在這根線上按位進(jìn)行傳送。串行通信需要的信號線少，最少的只需要兩三根線，適用 于距離較遠(yuǎn)的場合。計算機(jī)和PLC都備有通用的串行通信接口，工業(yè)控制中一般使用串行 通信。串行通信多用于PLC與計算機(jī)之間、多臺PLC之間的數(shù)據(jù)通信。在串行通信中，傳輸速率常用比特率侮秒傳送的二進(jìn)制位數(shù)）來表示，其單位是比特/秒（bi t/s）或bps。傳輸速率是評價通信速度的重要指標(biāo)。常用的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率有300、60 0 .1 200、2400、4800、9600和1 9 2 0 0 bps等。不同的串行通信

4、的傳輸速率差別極大，有的只 有數(shù)百bps,有的可達(dá)1 OOMbp s o2. 單工通信與雙工通信串行通信按信息在設(shè)備間的傳送方向又分為單工、雙工兩種方式。單工通信方式只能沿單一方向發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。雙工通信方式的信息可沿兩個方向傳送, 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。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根或兩組不同的 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，這種傳送方式稱為全雙工方式; 用同一根線或同一組線接收和發(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)，這 種傳送方式稱為半雙工方式。在PLC通信中常采用半雙工和全雙工通信。3. 異步通信與

5、同步通信在串行通信中，通信的速率與時鐘脈沖有關(guān)，接收方和發(fā)送方的傳送速率應(yīng)相同，但 是實(shí)際的發(fā)送速率與接收速率之間總是有一些微小的差別，如果不采取一定的措施，在連續(xù)傳 送大量的信息時，將會因積累誤差造成錯位，使接收方收到錯誤的信息。為了解決這一問題, 需要使發(fā)送和接收同步。按同步方式的不同,可將串行通信分為異步通信和同步通信。異步通信的信息格式如圖7-1所示，發(fā)送的數(shù)據(jù)字符由一個起始位、78個數(shù)據(jù)位、1 個奇偶校驗(yàn)位（可以沒有）和停止位（1位、1. 5或2位）組成。通信雙方需要對所采用的 信息格式和數(shù)據(jù)的傳輸速率作相同的約立。接收方檢測到停止位和起始位之間的下降沿后, 將它作為接收的起始點(diǎn)，在

6、每一位的中點(diǎn)接收信息。由于一個字符中包含的位數(shù)不多，即使發(fā)送 方和接收方的收發(fā)頻率略有不同，也不會因兩臺機(jī)器之間的時鐘周期的誤差積累而導(dǎo)致錯位。 異步通信傳送附加的非有效信息較多，它的傳輸效率較低，一般用于低速通信，PLC-般使用 異步通信。圖7-1異步通信的信息格式同步通信以字節(jié)為單位（一個字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成），每次傳送卜2個同步字符、若干 個數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字符。同步字符起聯(lián)絡(luò)作用，用它來通知接收方開始接收數(shù)據(jù)。在同步通信 中,發(fā)送方和接收方要保持完全的同步，這意味著發(fā)送方和接收方應(yīng)使用同一時鐘脈沖。在近距 離通信時，可以在傳輸線中設(shè)宜一根時鐘信號線。在遠(yuǎn)距離通信時，可以在數(shù)據(jù)流中提取出

7、同 步信號，使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時鐘信號。由于同步通信方式不需要在每個 數(shù)據(jù)字符中加起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位，只需要在數(shù)據(jù)塊（往往很長）之前加一兩個同 步字符，所以傳輸效率高，但是對硬件的要求較髙,一般用于高速通信。4. 基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸是按照數(shù)字信號原有的波形（以脈沖形式）在信道上直接傳輸，它要求信道具有 較寬的通頻帶?；鶐鬏敳恍枰{(diào)制解調(diào)，設(shè)備花費(fèi)少，適用于較小范困的數(shù)據(jù)傳輸?；鶐鬏?時，通常對數(shù)字信號進(jìn)行一左的編碼，常用數(shù)據(jù)編碼方法有非歸零碼NR Z、曼徹斯特編碼和差 動曼徹斯特編碼等。后兩種編碼不含直流分量、包含時鐘脈沖、便于雙方自同步，所以應(yīng)用廣 泛。頻

8、帶傳輸是一種采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。發(fā)送端采用調(diào)制手段，對數(shù)字信號進(jìn)行某 種變換，將代表數(shù)拯的二進(jìn)制“1”和“0”，變換成具有一泄頻帶范國的模擬信號，以適應(yīng)在模 擬信道上傳輸;接收端通過解調(diào)手段進(jìn)行相反變換，把模擬的調(diào)制信號復(fù)原為“1”或“0”。 常用的調(diào)制方法有頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位訓(xùn)制。具有調(diào)制、解調(diào)功能的裝置稱為調(diào)制解 凋器，即Modem。頻帶傳輸較復(fù)雜，傳送距離較遠(yuǎn)，若通過市話系統(tǒng)配備Modem,則傳送距 離可不受限制。PLC通信中，基帶傳輸和頻帶傳輸兩種傳輸形式都有采用，但多采用基帶傳輸。二、通信介質(zhì)通信介質(zhì)就是在通信系統(tǒng)中位于發(fā)送端與接收端之間的物理通路。通信介質(zhì)一般可分為

9、導(dǎo)向性和非導(dǎo)向性介質(zhì)兩種。導(dǎo)向性介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖等，這種介質(zhì)將引導(dǎo)信 號的傳播方向：非導(dǎo)向性介質(zhì)一般通過空氣傳播信號,它不為信號引導(dǎo)傳播方向，如短波、微 波和紅外線通信等。以下僅簡單介紹幾種常用的導(dǎo)向性通信介質(zhì)。1.雙絞線雙絞線是一種廉價而又廣為使用的通信介質(zhì),它由兩根彼此絕緣的導(dǎo)線按照一左規(guī)則以 螺旋狀絞合在一起的，如圖7-2所示。這種結(jié)構(gòu)能在一左程度上減弱來自外部的電磁F擾及 相鄰雙絞線引起的串音干擾。但在傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率等方而雙絞線仍有其一左 的局限性。圖7-2 雙絞線示意圖雙絞線常用于建筑物內(nèi)局域網(wǎng)數(shù)字信號傳輸。這種局域網(wǎng)所能實(shí)現(xiàn)的帶寬取決于所用導(dǎo) 線的質(zhì)量、長

10、度及傳輸技術(shù)。只要選擇、安裝得當(dāng)，在有限距離內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到10M bps。 當(dāng)距離很短且采用特殊的電子傳輸技術(shù)時，傳輸率可達(dá)1 0 OMbpso在實(shí)際應(yīng)用中，通常將許多對雙絞線捆扎在一起，用起保護(hù)作用的塑料外皮將苴包裹起 來制成電纜。采用上述方法制成的電纜就是非屏蔽雙絞線電纜，如圖7-3所示。為了便于識 別導(dǎo)線和導(dǎo)線間的配對關(guān)系雙絞線電纜中每根導(dǎo)線使用不同顏色的絕緣層。為了減少雙絞線 間的相互串?dāng)_，電纜中相鄰雙絞線一般采用不同的絞合長度。非屏蔽雙絞線電纜價格便宜、直 徑小節(jié)省空間、使用方便靈活、易于安裝，是目前最常用的通信介質(zhì)。圖7-3雙絞線電纜美國電器工業(yè)協(xié)會(EIA)規(guī)龍了六種質(zhì)量級別的

11、雙絞線電纜，其中1類線檔次最低，只 適于傳輸語音;6類線檔次最高，傳輸頻率可達(dá)到25 0 MHz。網(wǎng)絡(luò)綜合布線一般使用3、4、 5類線。3類線傳輸頻率為16MHz,數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mbps： 4類線傳輸頻率為20 MHz,數(shù)據(jù) 傳輸率可達(dá)16Mbps： 5類線傳輸頻率為I 00MH z ,數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)100M b ps。非屏蔽雙絞線易受干擾，缺乏安全性。因此,往往采用金屬包皮或金屬網(wǎng)包裹以進(jìn)行屏 蔽，這種雙絞線就是屏蔽雙絞線。屏蔽雙絞線抗干擾能力強(qiáng)，有較髙的傳輸速率,10 0m內(nèi)可 達(dá)到155Mbps。但其價格相對較貴，需要配置相應(yīng)的連接器,使用時不是很方便。2.同軸電纜如圖7-4所示，同軸

12、電纜由內(nèi)、外層兩層導(dǎo)體組成。內(nèi)層導(dǎo)體是由一層絕緣體包裹的單 股實(shí)心線或絞合線(通常是銅制的)，位于外層導(dǎo)體的中軸上;外層導(dǎo)體是由絕緣層包裹的金屬 包皮或金屬網(wǎng)。同軸電纜的最外層是能夠起保護(hù)作用的塑料外皮。同軸電纜的外層導(dǎo)體不僅 能夠充當(dāng)導(dǎo)體的一部分，而且還起到屏蔽作用。這種屏蔽一方面能防止外部環(huán)境造成的干擾, 另一方面能阻止內(nèi)層導(dǎo)體的輻射能量干擾其它導(dǎo)線。與雙絞線相比，同軸電線抗干擾能力強(qiáng)，能夠應(yīng)用于頻率更高、數(shù)據(jù)傳輸速率更快的情 況。對其性能造成影響的主要因素來自衰損和熱噪聲，采用頻分復(fù)用技術(shù)時還會受到交調(diào)噪聲的影響。雖然目前同軸電纜大量被光纖取代，但它仍廣泛應(yīng)用于有線電視和某些局域網(wǎng)中。圖

13、7-4 同軸電纜目前得到廣泛應(yīng)用的同軸電纜主要有50Q電纜和75Q電纜這兩類。5 0Q電纜用于基帶 數(shù)字信號傳輸，又稱基帶同軸電纜。電纜中只有一個信道，數(shù)據(jù)信號采用曼徹斯特編碼方式, 數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10Mbps,這種電纜主要用于局域以太網(wǎng)。75Q電纜是CATV系統(tǒng)使用的標(biāo) 準(zhǔn)，它既可用于傳輸寬帶模擬信號，也可用于傳輸數(shù)字信號。對于模擬信號而言，其工作頻 率可達(dá)4 0 0 MHZ.若在這種電纜上使用頻分復(fù)用技術(shù)，則可以使苴同時具有大量的信道，每 個信道都能傳輸模擬信號。3.光纖光纖是一種傳輸光信號的傳輸媒介。光纖的結(jié)構(gòu)如圖7-5所示，處于光纖最內(nèi)層的纖芯 是一種橫截而積很小、質(zhì)地脆、易斷裂的光

14、導(dǎo)纖維,制造這種纖維的材料可以是玻璃也可以是 塑料。纖芯的外層裹有一個包層，它由折射率比纖芯小的材料制成。正是由于在纖芯與包層 之間存在著折射率的差異，光信號才得以通過全反射在纖芯中不斷向前傳播。在光纖的最外 層則是起保護(hù)作用的外套。通常都是將多根光纖扎成朿并裹以保護(hù)層制成多芯光纜。圖7- 5 光纖的結(jié)構(gòu)從不同的角度考慮，光纖有多種分類方式。根據(jù)制作材料的不同，光纖可分為石英光纖、 塑料光纖、玻璃光纖等;根據(jù)傳輸模式不同，光纖可分為多模光纖和單模光纖;根據(jù)纖芯折射 率的分布不同，光纖可以分為突變型光纖和漸變型光纖；根據(jù)工作波長的不同，光纖可分為短 波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。單模光纖的

15、帶寬最寬，多模漸變光纖次之，多模突變光纖的帶寬最窄；單模光纖適于大容 量遠(yuǎn)距離通信，多模漸變光纖適于中等容量中等距離的通信，而多模突變光纖只適于小容量 的短距離通信。在實(shí)際光纖傳輸系統(tǒng)中，還應(yīng)配苣與光纖配套的光源發(fā)生器件和光檢測器件。目前最常 見的光源發(fā)生器件是發(fā)光二極管（LED）和注入激光二極管（I L D ）。光檢測器件是在接收端 能夠?qū)⒐庑盘栟D(zhuǎn)化成電信號的器件，目前使用的光檢測器件有光電二極管（P I N）和雪崩光 電二極管（APD），光電二極管的價格較便宜，然而雪崩光電二極管卻具有較髙的靈敏度。與一般的導(dǎo)向性通信介質(zhì)相比，光纖具有很多優(yōu)點(diǎn)：1）光纖支持很寬的帶寬，其范圍大約在101,-

16、1015 IIZ之間，這個范用覆蓋了紅外線 和可見光的頻譜。2）具有很快的傳輸速率，當(dāng)前限制英所能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率的因素來自信號生成技術(shù)。3）光纖抗電磁干擾能力強(qiáng)，由于光纖中傳輸?shù)氖遣皇芡饨珉姶臚擾的光朿，而光朿本 身又不向外輻射，因此它適用于長距離的信息傳輸及安全性要求較髙的場合。4）光纖衰減較小，中繼器的間距較大。采用光纖傳輸信號時，在較長距離內(nèi)可以不設(shè)宜 信號放大設(shè)備，從而減少了整個系統(tǒng)中繼器的數(shù)目。當(dāng)然光纖也存在一些缺點(diǎn)，如系統(tǒng)成本較高、不易安裝與維護(hù)、質(zhì)地脆易斷裂等。三、PLC常用通信接口PLC通信主要采用串行異步通信，其常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)有RS-232C、RS-422 A和 RS

17、 485 等。1. RS-232CRS-2 3 2C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于1 9 69年公布的通信協(xié)議，它的全稱是“數(shù)據(jù)終端設(shè) 備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。RS-232C接 口標(biāo)準(zhǔn)是目前計算機(jī)和PLC中最常用的一種串行通信接口。RS-2 3 2C采用負(fù)邏輯，用一 515V表示邏輯 T,用+5+ 15 V表示邏輯“0”。噪聲 容限為2 V,即要求接收器能識別低至+3 V的信號作為邏輯“0”，高到-3 V的信號作為邏輯 “1。RS-232C只能進(jìn)行一對一的通信.RS-232C可使用9針或25針的D型連接器，表7-1 列岀了 RS-232C接口各引腳

18、信號的泄義以及9針與2 5針引腳的對應(yīng)關(guān)系。PLC-般使用9 針的連接器表7 -1RS-23 2 C接口引腳信號的泄義引腳號（9針）引腳號（25 針）信號方向功能18DCDIN數(shù)據(jù)載波檢測23Rx I)IN接收數(shù)據(jù)32TxDOUT發(fā)送數(shù)據(jù)420DTROUT數(shù)據(jù)終端裝宜（DTE）準(zhǔn)備就緒57GND信號公共參考地66DSRIN數(shù)據(jù)通信裝置（DCE）準(zhǔn)備就緒74RT SOUT請求傳送85CTSIN淸除傳送922C I (RI)IN振鈴指示如圖7 -6a所示為兩臺計算機(jī)都使用RS-232C直接進(jìn)行連接的典型連接;如圖7 _6 b所示 為通信距離較近時只需3根連接線。圖7 - 6 兩個RS-232C數(shù)據(jù)

19、終端設(shè)備的連接如圖7-7所示RS-2 3 2-C的電氣接口采用單端驅(qū)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，同時還存在以下不足之處：圖7 -7單端驅(qū)動單端接收的電路1）傳輸速率較低，最高傳輸速度速率為20kbpso2）傳輸距離短，最大通信距離為1 5m。3）接口的信號電平值較髙，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用 電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。2. RS-4 2 2針對R S -23 2 C的不足，EIA于1977年推出了串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS-4 99，對R S -232C 的電氣特性作了改進(jìn),RS-4 2 2A是RS-4 9 9的子集。

20、如圖7-8所示由于RS-4 2 2A采用平衡驅(qū)動、差分接收電路，從根本上取消了信號地線, 大大減少了地電平所帶來的共模干擾。平衡驅(qū)動器相當(dāng)于兩個單端驅(qū)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(xiàn)的，兩極傳輸線上的共模干擾信號相同，因接收器是差分輸入，共模信號可以互相抵消。只要 接收器有足夠的抗共模干擾能力，就能從下擾信號中識別岀驅(qū)動器輸出的有用信號，從而克 服外部干擾的影響。圖7 - 8平衡驅(qū)動差分接收的電路RS-422在最大傳輸速率10Mbps時，允許的最大通信距離為1 2m。傳輸速率為 100kbps時，最大通信距離為1200

21、nu 一臺驅(qū)動器可以連接1 0臺接收器。3. RS- 4 85RS-4 85是RS-42 2的變形,RS 422A是全雙工，兩對平衡差分信號線分別用于發(fā)送 和接收，所以采用RS422接口通信時最少需要4根線。RS-485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，最少只需二根連線。如圖7-9所示使用RS-4 85通信接口和雙絞線可組成串行通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成分布式系統(tǒng), 系統(tǒng)最多可連接1 28個站。圖7-9 采用RS-4 8 5的網(wǎng)絡(luò)RS-485的邏借“ 1 ”以兩線間的電壓差為+（26）V表示，邏輯“0”以兩線間的電壓差 為-（26） V表示。接口信號電平比RS232C降低了，就不易損

22、壞接口電路的芯片，且該 電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。由于RS-4 8 5接口具有良好的抗噪聲干擾 性、髙傳輸速率（10Mbps）.長的傳輸距離（120 Om）和多站能力（最多128站）等優(yōu)點(diǎn)，所以在工 業(yè)控制中廣泛應(yīng)用。RS-42 2/RS485接口一般采用使用9針的D型連接器。普通微機(jī)一般不配備RS- 4 22 和RS-485接口,但工業(yè)控制微機(jī)基本上都有配苣。如圖7- 1 0所示R S 232C / RS422轉(zhuǎn)換器 的電路原理圖。圖7-10 RS232C/RS 4 22轉(zhuǎn)換的電路原理四、計算機(jī)通信標(biāo)準(zhǔn)(一)開放系統(tǒng)互連模型為了實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的智能設(shè)備之間的通信，國際標(biāo)

23、準(zhǔn)化組織I SO提出了如圖7-11 所示開放系統(tǒng)互連模型OSI (Open S y st e m Inte r c o nne c ti o n )，作為通信網(wǎng)絡(luò)國際 標(biāo)準(zhǔn)化的參考模型，它詳細(xì)描述了軟件功能的7個層次。七個層次自下而上依次為：物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會話層、表示層和應(yīng)用層。每一層都盡可能自成體系,均有明 確的功能。圖7-11開放系統(tǒng)互連(OS I )參考模型1.物理層(Phys i c al L a y er)物理層是為建立、保持和斷開在物理實(shí)體之間的物理連接,提供機(jī)械的、電氣的、功能性 的和規(guī)程的特性。它是建立在傳輸介質(zhì)之上，負(fù)責(zé)提供傳送數(shù)據(jù)比特位“0”和“1”

24、碼的物理 條件。同時,定義了傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)接口卡的連接方式以及數(shù)拯發(fā)送和接收方式。常用的串行 異步通信接口標(biāo)準(zhǔn)RS-2 3 2C、RS-4 2 2和RS- 4 85等就屬于物理層。2 .數(shù)據(jù)鏈路層(Data link La y er)數(shù)拯鍵路層通過物理層提供的物理連接，實(shí)現(xiàn)建立、保持和斷開數(shù)據(jù)鏈路的邏輯連接， 完成數(shù)據(jù)的無差錯傳輸。為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，數(shù)據(jù)鏈路層的主要控制功能是差錯控制 和流量控制。在數(shù)據(jù)鏈路上，數(shù)據(jù)以幀格式傳輸，幀是包含多個數(shù)據(jù)比特位的邏輯數(shù)據(jù)單元，通 常由控制信息和傳輸數(shù)據(jù)兩部分組成。常用的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是面向比特的串行同步通信協(xié) 議一-同步數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議/髙級數(shù)據(jù)鏈

25、路控制協(xié)議(S DLC/HDLC)。3網(wǎng)絡(luò)層(Net work Layer )網(wǎng)絡(luò)層完成站點(diǎn)間邏輯連接的建立和維護(hù)，負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)的尋址，提供網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)間進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換的方法,完成傳輸數(shù)據(jù)的路由選擇和信息交換的有關(guān)操作。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是報 文包的分段、報文包阻塞的處理和通信子網(wǎng)內(nèi)路徑的選擇。常用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有X. 25分 組協(xié)議和IP協(xié)議。4. 傳輸層(T r an s p or t L a yer)傳輸層是向會話層提供一個可靠的端到端(end-1 o-end)的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。傳輸層的信 號傳送單位是報文(Me s sage),它的主要功能是流捲控制、差錯控制、連接支持。典型的傳輸 層協(xié)議是因

26、特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議中的TCP協(xié)議。5 .會話層(Sc s sion Layer)兩個表示層用戶之間的連接稱為會話，對應(yīng)會話層的任務(wù)就是提供一種有效的方法，組 織和協(xié)調(diào)兩個層次之間的會話，并管理和控制它們之間的數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)下載中的斷點(diǎn)續(xù)傳就 是會話層的功能。6. 表示層(P r esentat i on Layer)表示層用于應(yīng)用層信息內(nèi)容的形式變換，如數(shù)據(jù)加密/解密、信息壓縮/解壓和數(shù)據(jù)兼容, 把應(yīng)用層提供的信息變成能夠共同理解的形式。7. 應(yīng)用層(Applicati on Layer)應(yīng)用層作為參考模型的最髙層，為用戶的應(yīng)用服務(wù)提供信息交換，為應(yīng)用接口提供操作 標(biāo)準(zhǔn)。七層模型中所有其它層

27、的目的都是為了支持應(yīng)用層，它直接面向用戶，為用戶提供網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)。常用的應(yīng)用層服務(wù)有電子郵件(E-mail)、文件傳輸(FTP)和Web服務(wù)等。0SI 7層模型中，除了物理層和物理層之間可直接傳送信息外，其它各層之間實(shí)現(xiàn)的都是 間接的傳送。在發(fā)送方計算機(jī)的某一層發(fā)送的信息，必須經(jīng)過該層以下的所有低層，通過傳輸 介質(zhì)傳送到接收方計算機(jī)，并層層上送直至到達(dá)接收方中與信息發(fā)送層相對應(yīng)的層。0SI 7層參考模型只是要求對等層遵守共同的通信協(xié)議，并沒有給出協(xié)議本身。OSI 7 層協(xié)議中，高4層提供用戶功能，低3層提供網(wǎng)絡(luò)通信功能。(二)1 EEE80 2通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802通信標(biāo)準(zhǔn)是IEEE (國際電工

28、與電子工程師學(xué)會)的802分委員會從198 1年至今頒布的一系列計算機(jī)局域網(wǎng)分層通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案的總稱。它把OS1參考模型的 底部兩層分解為邏輯鏈路控制子層(LLC)、媒體訪問子層(MAC)和物理層。前兩層對應(yīng) 于OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層是一條鏈路(Link)兩端的兩臺設(shè)備進(jìn)行通信時所共 同遵守的規(guī)則和約定。IEE E802的媒體訪問控制子層對應(yīng)于多種標(biāo)準(zhǔn)，其中最常用的為三種，即帶沖突檢測 的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)協(xié)議、令牌總線(Token Bu s)和令牌環(huán)(To ken Ring)。1. CSMA/CD 協(xié)議CSMA/C D (c a r r i er-sense

29、multi p 1 e access with c ol 1 i s ion detection) 通信協(xié)議的基礎(chǔ)是XEROX公司研制的以太網(wǎng)(Etherne t )，各站共享一條廣播式的傳輸總線, 每個站都是平等的，采用競爭方式發(fā)送信息到傳輸線上。當(dāng)某個站識別到報文上的接收站名 與本站的站名相同時，便將報文接收下來。由于沒有專門的控制站，兩個或多個站可能因同 時發(fā)送信息而發(fā)生沖突,造成報文作廢，因此必須采取措施來防止沖突。發(fā)送站在發(fā)送報文之前，先監(jiān)聽一下總線是否空閑，如果空閑，則發(fā)送報文到總線上，稱之 為“先聽后講”。但是這樣做仍然有發(fā)生沖突的可能，因?yàn)閺慕M織報文到報文在總線上傳輸需 一段時

30、間，在這一段時間內(nèi)，另一個站通過監(jiān)聽也可能會認(rèn)為總線空閑并發(fā)送報文到總線上, 這樣就會因兩站同時發(fā)送而發(fā)生沖突。為了防止沖突，可以采取兩種措施:一種是發(fā)送報文開始的一段時間，仍然監(jiān)聽總線，采 用邊發(fā)送邊接收的辦法，把接收到的信息和自己發(fā)送的信息相比較，若相同則繼續(xù)發(fā)送，稱 之為“邊聽邊講”：若不相同則發(fā)生沖突，立即停止發(fā)送報文，并發(fā)送一段簡短的沖突標(biāo)志。通 常把這種“先聽后講”和“邊聽邊講”相結(jié)合的方法稱為CSMA/ CD,英控制策略是競 爭發(fā)送、廣播式傳送、載體監(jiān)聽、沖突檢測、沖突后退和再試發(fā)送；另一種措施是準(zhǔn)備發(fā)送 報文的站先監(jiān)聽一段時間，如果在這段時間內(nèi)總線一直空閑，則開始作發(fā)送準(zhǔn)備，準(zhǔn)

31、備完畢, 真正要將報文發(fā)送到總線上之前，再對總線作一次短暫的檢測，若仍為空閑，則正式開始發(fā)送; 若不空閑,則延時一段時間后再重復(fù)上述的二次檢測過程。2. 令牌總線令牌總線是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中的工廠媒質(zhì)訪問技術(shù)，其編號為8 0 2. 4。它吸收了 GM公 司支持的MAP(M a n u fa c turin g Aut o mat i on Prot o col,即制造自動化協(xié)議)系統(tǒng)的內(nèi) 容。在令牌總線中，媒體訪問控制是通過傳遞一種稱為令牌的特姝標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)的。按照邏輯順 序,令牌從一個裝置傳遞到另一個裝置，傳遞到最后一個裝置后，再傳遞給第一個裝宜，如此同 而復(fù)始，形成一個邏輯環(huán)。令牌有“空”

32、、“忙”兩個狀態(tài)，令牌網(wǎng)開始運(yùn)行時，由指左站產(chǎn)生一 個空令牌沿邏輯環(huán)傳送。任何一個要發(fā)送信息的站都要等到令牌傳給自己，判斷為“空”令牌 時才發(fā)送信息。發(fā)送站首先把令牌苣成“忙”，并寫入要傳送的信息、發(fā)送站名和接收站劃, 然后將載有信息的令牌送入環(huán)網(wǎng)傳輸。令牌沿環(huán)網(wǎng)循環(huán)一周后返回發(fā)送站時，信息已被接收 站拷貝，發(fā)送站將令牌置為“空”，送上環(huán)網(wǎng)繼續(xù)傳送，以供其它站使用。如果在傳送過程中 令牌丟失，由監(jiān)控站向網(wǎng)中注入一個新的令牌。令牌傳遞式總線能在很重的負(fù)荷下提供實(shí)時同步操作，傳送效率高，適于頻繁、較短的 數(shù)據(jù)傳送，因此它最適合于需要進(jìn)行實(shí)時通信的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。3.令牌環(huán)令牌環(huán)媒質(zhì)訪問方案是1 BM

33、開發(fā)的，它在IE EE8 0 2標(biāo)準(zhǔn)中的編號為8 0 2.5,它有 些類似于令牌總線。在令牌環(huán)上，最多只能有一個令牌繞環(huán)運(yùn)動，不允許兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)。 令牌環(huán)從本質(zhì)上看是一種集中控制式的環(huán)，環(huán)上必須有一個中心控制站負(fù)責(zé)網(wǎng)的工作狀態(tài)的 檢測和管理。第二節(jié) PC與PLC通信的實(shí)現(xiàn)個人計算機(jī)（以下簡稱PC）具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，配備著多種髙級語言，若選擇適 當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)，則可提供優(yōu)良的軟件平臺，開發(fā)各種應(yīng)用系統(tǒng)，特別是動態(tài)畫面顯示等。隨著工 業(yè)PC的推出,PC任工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行的可靠性問題也得到了解決,用戶普遍感到，把PC連入PLC 應(yīng)用系統(tǒng)可以帶來一系列的好處。一、概述1. PC與PLC實(shí)現(xiàn)通信的

34、意義把P C連入PLC應(yīng)用系統(tǒng)具有以下四個方面作用：1）構(gòu)成以PC為上位機(jī)，單臺或多臺PLC為下位機(jī)的小型集散系統(tǒng)，可用P C實(shí)現(xiàn)操作站 功能。2）在PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，把PC開發(fā)成簡易工作站或者工業(yè)終端，可實(shí)現(xiàn)集中顯示、集中 報警功能。3）把PC開發(fā)成PLC編程終端，可通過編程器接口接入P LC,進(jìn)行編程、調(diào)試及監(jiān)控。4）把PC開發(fā)成網(wǎng)間連接器，進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,可實(shí)現(xiàn)PLC與苴它計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。2. PC與PLC實(shí)現(xiàn)通信的方法把PC連入PLC應(yīng)用系統(tǒng)是為了向用戶提供諸如工藝流程圖顯示、動態(tài)數(shù)據(jù)畫而顯示、 報表編制、趨勢圖生成、窗口技術(shù)以及生產(chǎn)管理等多種功能，為PLC應(yīng)用系統(tǒng)提供良好、物美 價廉

35、的人機(jī)界而。但這對用戶的要求較髙,用戶必須做較多的開發(fā)工作，才能實(shí)現(xiàn)PC與PLC 的通信。為了實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信，用戶應(yīng)當(dāng)做如下工作：1）判別PC配宜的通信口是否與要連入的PLC匹配，若不匹配，則增加通信模板。2）購買通用的上位組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信。這種方式除了要增加系統(tǒng)投資外, 其應(yīng)用的靈活性也受到一定的局限。3）利用PLC廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信口或由用戶自左義的自由通信口實(shí)現(xiàn)PC與PLC互聯(lián) 通信。這種方式不需要增加投資，有較好的靈活性，特別適合于小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。本節(jié)主要介紹利用標(biāo)準(zhǔn)通信口或由用戶自立義的自由通信口實(shí)現(xiàn)PC與PLC的通信。二、PC與FX系列PLC通信的實(shí)現(xiàn)1硬件

36、連接一臺PC機(jī)可與一臺或最多16臺FX系列PLC通信,PC與PLC之間不能直接連接。如 圖7 13a、b為點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)的連接，圖a中是通過F X-2 3 2 AW單元進(jìn)行RS-232C/RS-4 2 2轉(zhuǎn)換與PLC編程口連接，圖b中通過在PLC內(nèi)部安裝的通信功能擴(kuò)展板FX-2 3 2-BD 與PC連接：如圖7-1 3 c所示為多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的連接，F(xiàn)X-485-B D為安裝在PLC內(nèi)部的通信功能 擴(kuò)展板.FX-485PC-I F為RS-232C和RS-485的轉(zhuǎn)換接口。除此之外當(dāng)然還可以通過其 它通信模塊進(jìn)行連接，不再一一贅述。下而以PC與PLC之間點(diǎn)對點(diǎn)通信為例。圖7-1 3 PC與FX的硬件連接圖

37、2. FX系列PLC通信協(xié)議PC中必須依據(jù)所連接PLC的通信規(guī)程來編寫通信協(xié)議，所以我們先要熟悉FX系列PLC 的通信協(xié)議。1 ）數(shù)據(jù)格式FX系列PLC采用異步格式，由1位起始位、7位數(shù)據(jù)位、1位偶校驗(yàn)位及1位停止 位組成，比特率為9 600bps,字符為ASCII碼。數(shù)據(jù)格式如圖7-1 4所示。圖7-14 數(shù)據(jù)格式2 ）通信命令FX系列PLC有4條通信命令，分別是讀命令、寫命令、強(qiáng)制通命令、強(qiáng)制斷命令，如 表72所示。表7-2 FX系列P LC的通信命令表命令命令代碼目標(biāo)軟繼電器功能讀命令W即 ASCII 碼30HXYMS,TCD讀取軟堪電器狀態(tài).數(shù)據(jù)寫命令T即 ASCII 碼3HX.YMS

38、.TCD把數(shù)據(jù)寫人軟繼電器程制通命令7即 ASCII 碼r37HfX.YMS,T,C強(qiáng)制某位on強(qiáng)制斷命令8即 ASCII 碼38HX.YMS.T.C強(qiáng)制某位off3）通信控制字符FX系列PLC采用面向字符的傳輸規(guī)程，用到5個通信控制字符，如表7- 3所示。表73 FX系列PLC通信控制字符表控制字符ASCI【碼功能說明ENQ0 5 UPC發(fā)出請求ACK06HPLC對ENQ的確認(rèn)回答NAK15HPLC對ENQ的否認(rèn)回答STX0211信息幀開始標(biāo)志ETX0 3H信息幀結(jié)束標(biāo)志注:當(dāng)PLC對計算機(jī)發(fā)來的ENQ不理解時，用NAK回答。4 ）報文格式計算機(jī)向PLC發(fā)送的報文格式如下：S TXCMD數(shù)據(jù)

39、段ETXSUMHS UML其中,STX為開始標(biāo)志:02II;ETX為結(jié)束標(biāo)志：03H;CM D為命令的ASCII碼：SUMII、 SUML為按字節(jié)求累加和，溢出不計。由于每字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)變?yōu)閮勺止?jié)的ASCII碼，故 校驗(yàn)和為SUMH與SUMLj數(shù)拯段格式與含義如下:字節(jié)1字節(jié)4字節(jié)3/字節(jié)6第1數(shù)據(jù)第2數(shù)據(jù)第3數(shù)據(jù) 第N數(shù)據(jù)軟繼電器首址讀/寫字節(jié)數(shù)上位下位上位下位上位下位 上位下位注：寫命令的數(shù)據(jù)段有數(shù)據(jù)，讀命令數(shù)據(jù)段則無數(shù)據(jù)。PLC向PC發(fā)的應(yīng)答報文格式如下：STX數(shù)據(jù)段71ETXSUMHSUML注：對讀命令的應(yīng)答報文數(shù)據(jù)段為要讀取的數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)占兩字節(jié),分上位下位: 數(shù)據(jù)段：第1數(shù)據(jù)第2

40、數(shù)據(jù) 第N數(shù)據(jù)上位下位上位下位 上位下位對寫命令的應(yīng)答報文無數(shù)據(jù)段，而用ACK及NAK作應(yīng)答內(nèi)容。5）傳輸規(guī)程PC與FX系列PLC間采用應(yīng)答方式通信，傳輸岀錯,則組織重發(fā)。其傳輸過程 如圖7-15所示。圖71 5傳輸過程PLC根據(jù)PC的命令，在每個循環(huán)掃描結(jié)束處的END語句后組織自動應(yīng)答，無需用戶 在PLC 方編寫程序。3. PC通信程序的編寫編寫PC的通信程序可采用匯編語言編寫，或采用各種髙級語言編寫，或采用工控組態(tài) 軟件，或直接采用PLC廠家的通信軟件(如三菱的MELSE MEDOC等)下面利用V B 6.0以一個簡單的例子來說明編寫通信程序的要點(diǎn)。假設(shè)PC要求從PLC中讀 入從D123開

41、始的4個字節(jié)的數(shù)據(jù)(D123. D 124),其傳輸應(yīng)答過程及報文如圖7 -16所示。圖7-16傳輸應(yīng)答過程及命令報文命令報文中10F6H為D 1 23的地址，0 4H表示要讀入4個字節(jié)的數(shù)據(jù)。校驗(yàn)和SUM=3 0 H+3 1 H十 30H+46H+36I1+30H+34H+03 H=174H,溢岀部分不計，故 SUMH = 7,SUAIL = 4,相應(yīng)的ASCII碼為“37H”，“34H”。應(yīng)答報文中4個字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)， 其相應(yīng)的ASCII碼為8個字節(jié)，故應(yīng)答報文長度為12個字節(jié)。根據(jù)PC與FX系列PLC的傳輸應(yīng)答過程，利用VB的MSComni控件可以編寫如下通 信程序?qū)崿F(xiàn)PC與FX系列P

42、 LC之間的串行通信,以完成數(shù)據(jù)的讀取。MSComm控件可以采 用輪詢或事件驅(qū)動的方法從端口獲取數(shù)據(jù)。在這個例子中使用了輪詢方法。1) 通信口初始化Private S ub Initiali z e()MSComml.CommPo r t =1MSComml.S e ttin g s = “9600E 7,1MSComm 1 .1 nBuffeSize= 10 2 4MSComml. OutBuffers i ze = 1024MS C o mml I n p utL e n = 0MSCo mml. InputM ode =co mln p u t Te xtMSComm 1 Handsha

43、 king = comN o neMSComml. Po r tOpc n = TrueEnd Sub2) 請求通信與確認(rèn)Pr i v a t e Function Mak e H a n d sh a k i n g() A s B o o 1 eanD i m InPacka g e As St r ingMSComml.Ou t B u f ferCo u nt = 0MSC o mml. In BuiferCoun t =0MSC omml.O utPu t = Chr (&H5)DoD o E v e n tsLoop Until M SComml. I n Bu f fer C o

44、unt = 1InPackage = MSComml. 1 nputIf InPac k age = Chr ( & H6) ThenM a kcHandSha k ing = TrueElseMakeHandshaki n g = Fa 1 seEnd IfEn d Func t i on3) 發(fā)送命令報文Pr i v a te Su b SendFrame ()D i m Outst r ing As St r ingMSComml. OutBuf f erC o unt = 0MSComml. I n BufferCoun t =0Out s tr i n = C hr(&H2)+ on

45、+ 10F 604 +Chr(&H3)+ 74MSComml. Ou t pu t = O u ts t r i ngE nd S u b4 )讀取應(yīng)答報文Pri v ate Sub R e c e iveFrame()Dim Instr i ng As S tri n gDoDoEvent sLoop U n til MSCo mini. InBuffe r Count = 1 2I nStrin g = MSComml. I n pu 1 tEnd Sub三、PC與S7-20 0系列PL C通信的實(shí)現(xiàn)S7- 2 00系列PLC有通信方式有三種:一種是點(diǎn)對點(diǎn)（PPI）方式,用于與該公司PLC

46、編程 器或苴它人機(jī)接口產(chǎn)品的通信，其通信協(xié)議是不公開的。另一種為DP方式，這種方式使得 PLC可以通過P r ofib u sDP通信接口接入P r ofi b us現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，從而擴(kuò)大PLC的使 用范用。最后一種方式是自由口通信（Freeport）方式，由用戶左義通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PLC與 外設(shè)的通信。以下采用自由口通信方式，實(shí)現(xiàn)PC與S7-200系列PLC通信。1. PC與S7-200系列PLC：通信連接PC為RS2 3 2 C接口，S7-2 0 0系列自由口為RS48 5。因此PC的RS23 2接口必須 先通過RS23 2 / RS485轉(zhuǎn)換器，再與PLC通信端口相連接,連接媒質(zhì)可以是雙絞

47、線或電纜線。 西門子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，可直接采用PC/PP I電纜，因此 在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC的連接，如圖7- 1 7所示。也可實(shí)現(xiàn) 多點(diǎn)連接。圖71 7 PC與S7-2 00系列PLC的連接2. S7-200系列PL C自由通信口初始化及通信指令在該通信方式下，通信端口完全由用戶程序所控制，通信協(xié)議也由用戶設(shè)泄。PC機(jī)與PLC 之間是主從關(guān)系，PC機(jī)始終處于主導(dǎo)地位。PLC的通信編程首先是對串口初始化，對S7-200 PLC的初始化是通過對特殊標(biāo)志位SMB30 （端口 0）、SMB130（端口 1）寫入通信控制字, 設(shè)

48、程通信的波特率，奇偶校驗(yàn)位、停止位和字符長度。顯然，這些設(shè)左必須與PC的設(shè)左相 一致。SM B30和SMB130的各位及含義如下：PFDBBBMM校驗(yàn)方式字符長辰波符率通佶彷儀其中，校驗(yàn)方式：00和11均為無校驗(yàn)、0 1為偶校驗(yàn)、10為奇校驗(yàn)：字符長度:0為傳送字符 有效數(shù)據(jù)是8位、1為有效數(shù)據(jù)是7位;波特率：000為38400b a ud、001為19200 b and、0 1 0 為 960 0 ba u d、011 為 4800 b aud 100 為 240 0 b a nd、101 為 12 0 Oba u d、1 1 0 為 600 baud. Ill為30 0 baud;通信協(xié)議

49、：00為P P 1協(xié)議從站模式、01為自由口協(xié)議、1 0為P PI協(xié)議主站模式、11為保留，缺省設(shè)置為P PI協(xié)議從站模式。XMT及RCV命令分別用于P LC向外界發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)下時, 通信命令有效，當(dāng)PLC處于STOP狀態(tài)時通信命令無效。XMT命令將指左存儲區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)通過指泄端口傳送出去，當(dāng)存儲區(qū)內(nèi)最后一個字節(jié)傳 送完畢，PLC將產(chǎn)生一個中斷，命令格式為XMT TABLE, PORT,苴中PORT指泄PL C用于發(fā)送的通信端口，TABLE為是數(shù)據(jù)存儲區(qū)地址，其第一個字節(jié)存放要傳送的字節(jié)數(shù)， 即數(shù)據(jù)長度，最大為255。RCV命令從指定的端口讀入數(shù)據(jù)存放在指泄的數(shù)據(jù)存儲區(qū)

50、內(nèi)，當(dāng)最后一個字節(jié)接收完 畢，PLC也將產(chǎn)生一個中斷，命令格式為RCV TABLE.PO RT, PLC通過PORT端口接 收數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存放在TBL數(shù)據(jù)存儲區(qū)內(nèi)，TABLE的第一個字節(jié)為接收的字節(jié)數(shù)。在自由口通信方式下，還可以通過字符中斷控制來接收數(shù)據(jù)，即PLC每接收一個字節(jié)的數(shù) 據(jù)都將產(chǎn)生一個中斷。因而.PLC每接收一個字節(jié)的數(shù)據(jù)都可以在相應(yīng)的中斷程序中對接收的 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。3.通信程序流程圖及工作過程在上述通信方式下，由于只用兩根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，所以不能夠利用硬件握手信號作為 檢測手段。因而在PC機(jī)與PLC通信中發(fā)生誤碼時，將不能通過硬件判斷是否發(fā)生誤碼，或 者當(dāng)PC與PLC工作速率

51、不一樣時，就會發(fā)生沖突。這些通信錯誤將導(dǎo)致PLC控制程序 不能正常工作，所以必須使用軟件進(jìn)行握手，以保證通信的可靠性。由于通信是在PC機(jī)以及PLC之間協(xié)調(diào)進(jìn)行的，所以PC機(jī)以及PLC中的通信程序也 必須相互協(xié)調(diào)，即當(dāng)一方發(fā)送數(shù)據(jù)時另一方必須處于接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。如圖7- 1 8、圖7- 1 9所示分別是PC、PLC的通信程序流程。圖7-18PC機(jī)通信程序流程圖圖7-19S7 P LC通信程序流程圖通信程序的工作過程：PC每發(fā)送一個字節(jié)前首先發(fā)送握手信號.PLC收到握手信號后將 其傳送回PC.PC只有收到PLC傳送回來的握手信號后才開始發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)。PLC收到 這個字節(jié)數(shù)據(jù)以后也將其回傳給PC

52、, PC將原數(shù)據(jù)與PLC傳送回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若兩 者不同，則說明通信中發(fā)生了誤碼，PC機(jī)重新發(fā)送該字節(jié)數(shù)拯;若兩者相同,則說明PLC收到 的數(shù)據(jù)是正確的,PC機(jī)發(fā)送下一個握手信號,PLC收到這個握手信號后將前一次收到的數(shù)據(jù) 存入指定的存儲區(qū)。這個工作過程重復(fù)一直持續(xù)到所有的數(shù)據(jù)傳送完成。采用軟件握手以后，不管PC與PLC的速度相差多遠(yuǎn)，發(fā)送方永遠(yuǎn)也不會超前于接 收方。軟件握手的缺點(diǎn)是大大降低了通信速度，因?yàn)閭魉兔恳粋€字節(jié)，在傳送線上都要來回 傳送兩次，并且還要傳送握手信號。但是考慮到控制的可靠性以及控制的時間要求，犧牲一點(diǎn) 速度是值得的，也是可行的。PLC方的通信程序只是PLC整個控制程序

53、中的一小部分，可將通信程序編制成PLC 的中斷程序，當(dāng)PLC接收到PC發(fā)送的數(shù)據(jù)以后，在中斷程序中對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。PC 方的通信程序可以采用VB、VC等語言，也可直接采用西門子專用組態(tài)軟件，如STEP7、WinC Co四、PC與CPM1A系列PLC通信的實(shí)現(xiàn)1PC與CPM1A系列PLC的連接如圖7-2 1 a所示的點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)的連接方式，稱為1: 1HOST Link通信方式o CPM1A系 列PLC沒有RS232C串行通信端口，它是通過外設(shè)通信口與上位機(jī)進(jìn)行通信的，因此CPM1A 需配置RS232C通信適配器CPM1-C IF01 (其模式開關(guān)應(yīng)設(shè)麗在“HOST”)才能使用。1: 1 H

54、OST Link通信時，上位機(jī)發(fā)出指令信息給PLC, PLC返回響應(yīng)信息給上位機(jī)。這時,上 位機(jī)可以監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)，例如可跟蹤監(jiān)測、進(jìn)行故障報警、采集PLC控制系統(tǒng)中的某些 數(shù)據(jù)等。還可以在線修改PLC的某些設(shè)定值和當(dāng)前值，改寫PLC的用戶程序等。圖7-21 PC與CPM 1 A系列PL C的連接a) 1 :1b)l:N如圖7-21b所示的為多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的連接方式，稱為1 :NHOSTLink通信方式，一臺上位 機(jī)最多可以連接32臺PLCo在這種通信方式下，上位機(jī)要通過鏈接適配器B 50 0 -AL 0 0 4與 CPM1A系列PLC連接，每臺PLC都要在通信口配一個RS4 2 2適配器。利

55、用1:N HOST Li n k通信方式,可以用一臺上位機(jī)監(jiān)控多臺PLC的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)集散控制。2.通信協(xié)議OMRON公司CPM1A型P LC與上位計算機(jī)通信的順序是上位機(jī)先發(fā)出命令信息給P L C.PLC返回響應(yīng)信息給上位機(jī)。每次通信發(fā)送/接受的一組數(shù)據(jù)稱為一 “幀”。幀由少于131 個字符的數(shù)據(jù)構(gòu)成，若發(fā)送數(shù)據(jù)要進(jìn)行分割幀發(fā)送，分割幀的結(jié)尾用CR碼一個字符的分界符 來代替終終止符。發(fā)送幀的一方具有發(fā)送權(quán),發(fā)送方發(fā)送完一幀后，將發(fā)送權(quán)交給接受方。發(fā)送幀的基本格式為：機(jī)號識別碼正文FCS終止符其中： 為幀開始標(biāo)志;機(jī)號指定與上位機(jī)通信的P LC（在PLC的DH6633中設(shè)置）；識別碼一一該幀

56、的通信命令碼（兩個字節(jié)）；正文一一設(shè)置命令參數(shù)：FCS幀校驗(yàn)碼（兩個字符），它是從開始到正文結(jié)朿的所有字符的ASCII碼按位異 或運(yùn)算的結(jié)果；終止符一一命令結(jié)束符，設(shè)置和“回車”兩個字符表示命令結(jié)朿。響應(yīng)的基本格式為：機(jī)號識別碼結(jié)束碼正文FCS終止符其中： -一為幀開始標(biāo)志：機(jī)號應(yīng)答的的PLC號，與上位機(jī)指世的PLC號相同；識別碼-一該幀的通信命令碼，和上位機(jī)所發(fā)的命令碼相同；結(jié)束碼返回命令結(jié)朿有無錯誤等狀態(tài)；正文一一設(shè)置命令參數(shù)，僅在上位機(jī)有讀數(shù)據(jù)時生效；FCS幀校驗(yàn)碼，由PLC計算給岀，計算方法同上：終止符一一命令結(jié)束符。3. PLC的通信設(shè)置通信前需在系統(tǒng)設(shè)定區(qū)域的DM6650-DM66 53中進(jìn)行通信條件設(shè)泄，具體內(nèi)容見表74。表7- 4 PLC通信設(shè)怎區(qū)功能說明通道地址位功能缺省值DM665000-07上位鏈接外設(shè)通信口通信條件標(biāo)準(zhǔn)格式設(shè)立:00：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)左（啟動位：1位、字長：7位、奇偶校驗(yàn)：偶、停止位：2位、比特率：9 60 0 bps）01：個別設(shè)定（由DM6 6 5 1設(shè)