三菱plc通信及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1、PLC 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1. PLC 與計算機通訊為了適應(yīng)PLC 網(wǎng)絡(luò)化要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的PLC 為了適應(yīng)可編程控制器網(wǎng)絡(luò)化的要求，擴大聯(lián)網(wǎng)功能，幾乎所有的可編程控制器廠家，都為可編程控制器開發(fā)了與上位機通訊的接口或?qū)Ｓ猛ㄓ嵞K。一般在小型可編程控制器上都設(shè)有 RS422 通訊接口或 RS232C 通訊接口；在中大型可編程控制器上都設(shè)有專用的通訊模塊。如：三菱 F 、 F1 、 F2 系列都設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)的 RS422 接口， FX 系列設(shè)有 FX-232AW 接口、 RS232C 用通訊適配器 FX-232ADP 等?？删幊炭刂破髋c計算機之間的通訊正是通過可編程控制器上的 RS422 或

2、 RS232C 接口和計算機上的 RS232C 接口進(jìn)行的。可編程控制器與計算機之間的信息交換方式，一般采用字符串、雙工或半、異步、串行通信方式。因此可以這樣說，凡具有 RS232C 口并能輸入輸出字符串的計算機都可以用于和可編程控制器的通訊。運用 RS232C 和 RS422 通道，可容易配置一個與外部計算機進(jìn)行通訊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中可編程控制器接受控制系統(tǒng)中的各種控制信息，分析處理后轉(zhuǎn)化為可編程控制器中軟元件的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；可編程控制器又將所有軟元件的數(shù)據(jù)和狀態(tài)送入計算機，由計算機采集這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析及運行狀態(tài)監(jiān)測，用計算機可改變可編程控制器的初始值和設(shè)定值，從而實現(xiàn)計算機對可編程控制器的直

3、接控制。（1） 通訊方式面對眾多生產(chǎn)廠家的各種類型PLC ，它們各有優(yōu)缺點，能夠滿足用戶的各種需求，但在形態(tài)、組成、功 能、編程等方面各不相同，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各廠家制訂的通信協(xié)議也千差萬別。目前，人們主要采用以下三種方式實現(xiàn)PLC 與PC 的互聯(lián)通信：1 通過使用PLC 開發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)適配器，來實現(xiàn)PLC 與PC 機的互聯(lián)通信。但是由于其通信協(xié)議是不公開的，因此互聯(lián)通信必須使用PLC開發(fā)商提供的上位機組態(tài)軟件，并采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)。可以說這種方式是PLC 開發(fā)商為自己的產(chǎn)品量身定作的，因此難以滿足不同用戶的需求。2 使用目前通用的上位機組態(tài)軟件，如組態(tài)王、InTouch

4、、WinCC 、力控等，來實現(xiàn)PLC 與PC 機的互連通信。組態(tài)軟件以其功能強大、界面友好、開發(fā)簡潔等優(yōu)點目前在PC 監(jiān)控領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是一般價格比較昂貴。組態(tài)軟件本身并不具備直接訪問PLC 寄存器或其它智能儀表的能力, 必須借助I/O驅(qū)動程序來實現(xiàn)。也就是說，I/O驅(qū)動程序是組態(tài)軟件與PLC 或其它智能儀表等設(shè)備交互信息的橋梁，負(fù)責(zé)從設(shè)備采集實時數(shù)據(jù)并將操作命令下達(dá)給設(shè)備，它的可靠性將直接影響組態(tài)軟件的性能。但是在大多數(shù)情況下，I/O驅(qū)動程序是與設(shè)備相關(guān)的，即針對某種PLC 的驅(qū)動程序不能驅(qū)動其它種類的PLC ，因此組態(tài)軟件的靈活性也受到了一定的限制。3 (3 利用PLC 廠商

5、所提供的標(biāo)準(zhǔn)通信端口和由用戶自定義的自由口通信方式來實現(xiàn)PLC 與PC 機的互連通信。這種方式由用戶定義通信協(xié)議，不需要增加投資，靈活性好，特別適合于小規(guī)模的控制系統(tǒng)。通過上述分析不難得出，掌握如何利用PLC 廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信端口和自由口通信方式以及大家所熟悉的編程語言來實現(xiàn)PC 與PLC 之間的實時通信是非常必要的。（2） 采用RS232實現(xiàn)三菱FX 系列PLC 與PC 之間的通訊三菱FX 系列PLC 提供了4種通訊方式：N 網(wǎng)絡(luò)通訊、無協(xié)議串口通訊、平行網(wǎng)絡(luò)通訊、程序口通訊。如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量少，大多數(shù)PLC 與計算機之間通信均可采用串行通信，通信接口均為PLC 與工業(yè)控制計算機上的RS2

6、32 接口。由于RS232 采用非平衡方式傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離近，對于大功率、長距離，且單機監(jiān)測信息量多，控制要求復(fù)雜的PLC 通訊，直接采用RS232 方式不能滿足傳輸距離要求。因此，可采用RS485 方式。因為RS485 采用平衡差動式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適合于遠(yuǎn)距離傳輸，并具有較強抗干擾能力。圖1是采用RS232 /RS485通信轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)運距離通訊的示意圖。 （3） PLC 與PC 通訊應(yīng)用實例1 通訊系統(tǒng)的連接圖中是采用 FX-232ADP 接口單元，將一臺通用計算機與一臺 FX2 系列 plc 連接進(jìn)行通訊的示意圖。2 通訊操作FX2 系列 plc 與通訊設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，由特殊寄存器 D

7、8120 的內(nèi)容指定，交換數(shù)據(jù)的點數(shù)、地址用 RS 指令設(shè)置，并通過 plc 的數(shù)據(jù)寄存器和文件寄存器實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。下面對其使用做一簡要介紹。（1）通訊參數(shù)的設(shè)置在兩個串行通訊設(shè)備進(jìn)行任意通訊之前，必須設(shè)置相互可辨認(rèn)的參數(shù)，只有設(shè)置一致，才能進(jìn)行可靠通訊。這些參數(shù)包括波特率、停止位和奇偶校驗等，它圖16-1 RS232轉(zhuǎn)RS485通訊結(jié)構(gòu)們通過位組合方式來選擇，這些位存放在數(shù)據(jù)寄存器 D8120 中，具體規(guī)定如下表16-1所示表16-1串行通訊數(shù)據(jù)格式 使用說明如下：1）如 D8120 0F9EH 則選擇下列參數(shù)。E 7 位數(shù)據(jù)位、偶校驗、 2 位停止位9 波特率為 19200bpsF 起始字

8、符、結(jié)束字符、硬件 1 型（ H/W1 ）握手信號、單線模式控制 0 硬件 2 型（ H/W2 ）握手信號為 OFF2）起始字符和結(jié)束字符可以根據(jù)用戶的需要自行修改。3 起始字符和結(jié)束字符在發(fā)送時自動加到發(fā)送的信息上。在接收信息過程中，除非接收到起始字符，不然數(shù)據(jù)將被忽略；數(shù)據(jù)將被連續(xù)不斷地讀進(jìn)直到接到結(jié)束字符或接收緩沖區(qū)全部占滿為為止。因此，必須將接收緩沖區(qū)的長度與所要接收的最長信息的長度設(shè)定的一樣。(2串行通訊指令該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)、程序步如下表所示。RS 指令用于對 FX 系列 PLC 的通訊適配器 FX-232ADP 進(jìn)行通訊控制，實現(xiàn) PLC 與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送和接

9、收。 RS 指令在梯形圖中使用的情況如下圖所示。S 指定傳送緩沖區(qū)的首地址m 指定傳送信息長度D 指定接收緩沖區(qū)的首地址n 指定接收數(shù)據(jù)長度，即接收信息的最大長度1） RS 指令使用說明（ a ）發(fā)送和接收緩沖區(qū)的大小決定了每傳送一次信息所允許的最大數(shù)據(jù)量，緩沖區(qū)的大小在下列情況下可加以修改。發(fā)送緩沖區(qū)在發(fā)送之前，即 M8122 置 ON 之前。接收緩沖區(qū)信息接收完后，且 M8123 復(fù)位前。（ b ）在信息接收過程不能發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送將被延遲（ M8121 為 ON ）。 （ c ）在程序中可以有多條 RS 指令，但在任一時刻只能有一條被執(zhí)行。2. PLC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)控制中，對于控制任務(wù)的

10、復(fù)雜控制系統(tǒng)，不可能單靠增大PLC 的輸入、輸出點數(shù)或改進(jìn)機型來實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，于是便想到將多臺PLC 相互連接形成網(wǎng)絡(luò)。要想使多臺PLC 能聯(lián)網(wǎng)工作，其硬件和軟件都要符合一定的要求。硬件上，一般要增加通信模塊、通訊接口、終端適配器、網(wǎng)卡、集線器、調(diào)制解調(diào)器、纜線等設(shè)備或器件；軟件上，要按特定的協(xié)議，開發(fā)具有一定功能的通訊程序和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)程序，對PLC 的軟件、硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。（一） PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)根據(jù)PLC 網(wǎng)絡(luò)的連接方式，可將其網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)分為總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和星形結(jié)構(gòu)三種基本形式，如圖2所示，每種結(jié)構(gòu)都有各自得優(yōu)點和缺點，可根據(jù)具體情況選擇。總線結(jié)構(gòu)，以其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高

11、、易于擴展，被廣泛應(yīng)用。 （二）三菱PLC 網(wǎng)絡(luò)三菱公司PLC 網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)使用的MELSEC 網(wǎng)絡(luò)，并使其在性能、功能、使用簡便等方面更勝一籌。Q 系列PLC 提供層次清晰的三層網(wǎng)絡(luò)，針對各種用途提供最合適的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如圖5所示。圖16-2 PLC總線結(jié)構(gòu) 圖3 環(huán)形結(jié)構(gòu)圖4星形結(jié)構(gòu)湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 知識點庫 圖 16-3 三菱公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) 1、 信息層/Ethernet （以太網(wǎng)） 信息層為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中最高層， 主要是在 PLC、 設(shè)備控制器以及生產(chǎn)管理用 PC 之間傳輸生產(chǎn)管理信息、質(zhì)量管理信息及設(shè) 備的運轉(zhuǎn)情況等數(shù)據(jù)，信息層使用最普遍的 Etherne

12、t。它不僅能夠連接 windows 系統(tǒng)的 PC、UNIX 系統(tǒng)的工作站等，而且還能連接各種 FA 設(shè)備。Q 系列 PLC 系列的 Ethernet 模塊具有了日益普及的因特網(wǎng)電子郵件收發(fā)功能， 使用戶無論在世界的任何地方都可以方便地收發(fā)生產(chǎn)信息郵件，構(gòu)筑遠(yuǎn)程監(jiān) 視管理系統(tǒng)。同時，利用因特網(wǎng)的 FTP 服務(wù)器功能及 MELSEC 專用協(xié)議可以 很容易的實現(xiàn)程序的上傳/下載和信息的傳輸。 2、控制層/MELSECNET/10（H） 是整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的中間層，在是 PLC、CNC 等控制設(shè)備之間方便且高速地進(jìn)行處理數(shù)據(jù)互傳的控制網(wǎng)絡(luò)。作為 MELSEC 控制網(wǎng)絡(luò)的 MELSECNET/10，以它良好

13、的實時性、簡單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)定、無程序的 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享概念，以及冗余回路等特點獲得了很高的市場評價，被采用的 設(shè)備臺數(shù)在日本達(dá)到最高，在世界上也是屈指可數(shù)的。而 MELSECNET/H 不僅 繼承了 MELSECNET/10 優(yōu)秀的特點，還使網(wǎng)絡(luò)的實時性更好，數(shù)據(jù)容量更大， 進(jìn)一步適應(yīng)市場的需要。但目前 MELSECNET/H 只有 Q 系列 PLC 才可使用。 3、設(shè)備層/現(xiàn)場總線 CC-Link 設(shè)備層是把 PLC 等控制設(shè)備和傳感器以及驅(qū) 動設(shè)備連接起來的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，為整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)最低層的網(wǎng)絡(luò)。采用 CC-Link 現(xiàn)場總線連接，布線數(shù)量大大減少，提高了系統(tǒng)可維護(hù)性。而且，不只是 ON/OFF

14、等開關(guān)量的數(shù)據(jù)，還可連接 ID 系統(tǒng)、條形碼閱讀器、變頻器、人機 第 6 頁 共 9 頁 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 知識點庫 界面等智能化設(shè)備，從完成各種數(shù)據(jù)的通信，到終端生產(chǎn)信息的管理均可實 現(xiàn)，加上對機器動作狀態(tài)的集中管理，使維修保養(yǎng)的工作效率也大有提高。 在 Q 系列 PLC 中使用，CC-Link 的功能更好，而且使用更簡便。 在三菱的 PLC 網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信時， 不會感覺到有網(wǎng)絡(luò)種類的差別和間斷， 可進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信和程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控、修改、調(diào)試等工作，而無需 考慮網(wǎng)絡(luò)的層次和類型。 MELSECNET/H 和 CC-Link 使用循環(huán)通信的方式，周期性自動地收

15、發(fā)信息， 不需要專門的數(shù)據(jù)通信程序，只需簡單的參數(shù)設(shè)定即可。MELSECNET/H 和 CC-Link 是使用廣播方式進(jìn)行循環(huán)通信發(fā)送和接收的，這樣就可做到網(wǎng)絡(luò)上 的數(shù)據(jù)共享。 對于 Q 系列 PLC 使用的 Ethernet、MELSECNET/H、CC-Link 網(wǎng)絡(luò)，可以在 GX Developer 軟件畫面上設(shè)定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以及各種功能，簡單方便。 另外， 系列 PLC 除了擁有上面所提到的網(wǎng)絡(luò)之外， Q 還可支持 PROFIBUS、 Modbus、DeviceNet、ASi 等其它廠商的網(wǎng)絡(luò)，還可進(jìn)行 RS-232/RS-422/RS 485 等串行通信，通過數(shù)據(jù)專線、電話線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送

16、等多種通信方式。 （四）SIEMENS 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) 西門子 PLC 的網(wǎng)絡(luò)是適合不同的控制需要制定的，也為各個網(wǎng)絡(luò)層次之間提 供了互連模塊或裝置，利用它們可以設(shè)計出滿足各種應(yīng)用需求的控制管理網(wǎng)絡(luò)。 西門子 S7 系列 PLC 網(wǎng)絡(luò)如圖 7-25 所示，它采用 3 級總線復(fù)合型結(jié)構(gòu)，最底一級 為遠(yuǎn)程 I/O 鏈路，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場設(shè)備通信，在遠(yuǎn)程 I/O 鏈路中配置周期 I/O 通信機 制。中間一級為 Profibus 現(xiàn)場總線或主從式多點鏈路。前者是一種新型現(xiàn)場總 線，可承擔(dān)現(xiàn)場、控制、監(jiān)控三級的通信，采用令牌方式與主從輪詢相結(jié)合的存 取控制方式；后者為一種主從式總線，采月主從輪詢式通信。

17、最高一層為工業(yè)以 太網(wǎng)，它負(fù)責(zé)傳送生產(chǎn)管理信息。在工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議的下層中配置以 802.3 為核心的以太網(wǎng)協(xié)議，在上層向用戶提供 TF 接口，實現(xiàn) AP 協(xié)議與 MMS 協(xié)議。 圖 16-5 （五）OMRON 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) SIEMENS 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) OMRON PLC 網(wǎng)絡(luò)類型較多，功能齊全，可以適用各種層次工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)的 不同需要。如圖 7-27 所示為 OMRON 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系示意圖。 第 7 頁 共 9 頁 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 知識點庫 圖 16-6 OMRON 公司的 PLC 網(wǎng)絡(luò) OMRON 的 PLC 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

18、體系大體分為三個層次：信息層、控制層和器件層。 信息層是最高層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理與決策，除了 Ethemet 網(wǎng)外，HOST Link 網(wǎng)也 可算在其中，因為 HOST Link 網(wǎng)主要用于計算機對 PLC 的管理和監(jiān)控?？刂茖邮?中間層，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)控、協(xié)調(diào)和優(yōu)化，該層的網(wǎng)絡(luò)有 SYSMAC NET、SYSMAC Link、Controller Link 和 PLC Link 網(wǎng)。器件層是最低層，為現(xiàn)場總線網(wǎng)，直 接面對現(xiàn)場器件和設(shè)備，負(fù)責(zé)現(xiàn)場信號的采集及執(zhí)行元件的驅(qū)動，有 CompoBus/D、CompoBus/S 和 Remote I/O 網(wǎng)。 Ethernet 屬于大型網(wǎng)，它的信息處

19、理功能很強，支持 FINS 通信、TCP/IP 和 UDP/IP 的 Socket（接駁）服務(wù)、FTP 服務(wù)。HOST Link 網(wǎng)是 OMRON 推出較早、使 第 8 頁 共 9 頁 湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系 通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 知識點庫 用較廣的一種網(wǎng)。上位計算機使用 HOST 通信協(xié)議與 PLC 通信，可以對網(wǎng)中的各 臺 PLC 進(jìn)行管理與監(jiān)控。 SYSMAC NET 網(wǎng)屬于大型網(wǎng)，是光纖環(huán)網(wǎng)，主要是實現(xiàn)有大容量數(shù)據(jù)鏈接和節(jié) 點間信息通信。它適用于地理范圍廣、控制區(qū)域大的場合，是一種大型集散控制 的網(wǎng)絡(luò)。SYSMAC Link 網(wǎng)屬于中型網(wǎng)，采用總線結(jié)構(gòu)，適用于中規(guī)模集散控制的 網(wǎng)絡(luò)。Controller Link 網(wǎng)（控制器網(wǎng)）是 SYSMAC Link 網(wǎng)