《電氣控制與PLC》課件第9章

第9章PLC可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)

及通信技術(shù)現(xiàn)代的PLC可編程控制器均可實(shí)現(xiàn)相互之間、上下之間、與系統(tǒng)上位控制計算機(jī)之間的聯(lián)網(wǎng)及通信。FX系列PLC除了可以和A系列產(chǎn)品以及FX系列產(chǎn)品之間進(jìn)行通訊外，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制及通訊，以達(dá)到節(jié)省接線的優(yōu)點(diǎn)。西門子可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信功能則更加強(qiáng)大，他可以構(gòu)成強(qiáng)大的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，可在工業(yè)控制系統(tǒng)的智能制造系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。本章主要介紹三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)和西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)。第9章PLC可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)

及通信技術(shù)9.1PLC可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)概述9.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)9.2.2三菱小型可編程控制器的通信技術(shù)9.3西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)9.3.1西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)9.3.2西門子小型可編程控制器的通信技術(shù)9.1PLC可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)概述

目前PLC可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信主要是通過CC-link技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行連接。CC-link是Control&CommunicationLink(控制與通信鏈路系統(tǒng))的簡稱。CC-Link是在工控系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同時以10Mbps高速傳輸?shù)默F(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。CC-Link具有性能卓越、應(yīng)用廣泛、使用簡單、節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。作為開放式現(xiàn)場總線，CC-Link是唯一起源于亞洲地區(qū)的總線系統(tǒng)，CC-Link的技術(shù)特點(diǎn)尤其適合亞洲人的思維習(xí)慣。于1998年，汽車行業(yè)的馬自達(dá)、五十鈴、雅馬哈、通用、鈴木等也成為了CC-Link的用戶，而且CC-Link迅速進(jìn)入中國市場。2000年11月，CC-Link協(xié)會（CC-LinkPartnerAssociation簡稱CLPA）在日本成立。CLPA現(xiàn)在有“Woodhead”、“Contec”、“Digital”、“NEC”、“松下電工”、“Idec”和“三菱電機(jī)”等7個常務(wù)理事會員。到2002年4月底，CLPA在全球擁有250多家會員公司，其中包括浙大中控、中科軟大等等幾家中國大陸地區(qū)的會員公司。CC-Link的底層通訊協(xié)議遵循RS485規(guī)定。CC-Link系統(tǒng)只有1個主站，可以連接遠(yuǎn)程I/O站、遠(yuǎn)程設(shè)備站、本地站、備用主站、智能設(shè)備站等總計64個站。CC-Link站的類型如表9-1所示。9.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式1.以A、QnA、Q系列PLC為主站的CC-LINK聯(lián)網(wǎng)通信方式其技術(shù)特點(diǎn)是可以將FX系列PLC作為遠(yuǎn)程設(shè)備來連接，控制層次分明，是一種主從PLC聯(lián)網(wǎng)控制方式。使用的特殊模塊為FX-32CCL。適用于生產(chǎn)線的分散控制和集中管理，以及與上位控制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息通信等。其聯(lián)網(wǎng)的最大規(guī)模為64臺，傳送距離最長為1200米。圖9-1以三菱FX的A、QnA、Q系列為主站的CC-LINK聯(lián)網(wǎng)通信方式9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式2.以FX系列PLC為主站的CC-LINK聯(lián)網(wǎng)通信方式其技術(shù)特點(diǎn)是使用特殊模塊FX-16CCL、FX-32CCL，適用于生產(chǎn)線的分散控制和集中管理，以及小規(guī)模的高速網(wǎng)構(gòu)成等。最大規(guī)模為遠(yuǎn)程I/O站7臺，遠(yuǎn)程設(shè)備站8臺，傳送距離最長為1200米。圖9-2以FX系列PLC為主站的CC-LINK聯(lián)網(wǎng)通信方式9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式3.以FX系列PLC為主站的CC-LINK/LT聯(lián)網(wǎng)通信方式其聯(lián)網(wǎng)的最大規(guī)模為遠(yuǎn)程I/O站64站(臺)，傳送距離最長為560米，使用特殊模塊FX-64CL-M、FX-32CCL。圖9-3FX系列PLC為主站的CC-LINK/LT聯(lián)網(wǎng)方式9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式4.以FX系列PLC為主站的I/O聯(lián)網(wǎng)通信方式通過在遠(yuǎn)程的輸入輸出設(shè)備的附近配置I/O模塊來實(shí)現(xiàn)省配線的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。以FX系列PLC為主站的I/O聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)方式適用于遠(yuǎn)程設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)主從控制。最大規(guī)模為128點(diǎn)。傳送距離最長為200米，使用特殊模塊FX-16LNK-M進(jìn)行組網(wǎng)。圖9-4以FX系列PLC為主站的I/O聯(lián)網(wǎng)通信方式9.2.1三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式5.以FX系列PLC為主站的AS-I聯(lián)網(wǎng)通信方式AS-I網(wǎng)絡(luò)是一種縮短配線時間的省配線聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。以FX系列PLC為主站的AS-I聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)適用于遠(yuǎn)程設(shè)備的ON/OFF聯(lián)網(wǎng)控制。最大規(guī)模31個從站。傳送距離最長為100米，每使用一個中繼器可以延長100米，最多用二個。使用特殊模塊FX-32ASI-M進(jìn)行組網(wǎng)。圖9-5以FX系列PLC為主站的AS-I聯(lián)網(wǎng)通信方式9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)1.三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信與數(shù)據(jù)鏈接三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信與數(shù)據(jù)鏈接方式主要有如下幾種方式：（1）FX系列PLC的簡易鏈接方式(n：n的通訊)FX系列PLC的簡易通訊鏈接方式可以在FX系列PLC之間通過485接口進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)鏈接。適用于生產(chǎn)線的分散控制和集中管理等，最大規(guī)模為8臺，傳送距離最長為50米或500米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-485-D，F(xiàn)X2N-485-D，特殊適配器FX0N-485ADP，F(xiàn)X2NC-485ADP。圖9-6FX系列PLC的簡易鏈接方式（n：n的通訊）9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（2）FX系列PLC的并聯(lián)鏈接方式(1：1的通訊)如圖9-7所示，F(xiàn)X系列PLC的并聯(lián)鏈接方式可以在FX系列PLC之間通過485接口進(jìn)行并聯(lián)數(shù)據(jù)鏈接。適用于生產(chǎn)線的分散控制和集中管理等，最大規(guī)模為2臺。(FX1S←→FX1S)間、(FX1N、FX1NC←→FX1N、FX1NC)間、(FX2N、FX2NC←→FX2N、FX2NC)間的傳送距離最長為50米或500米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-485-BD，F(xiàn)X2N-485-BD，特殊適配器FX0N-485ADP，F(xiàn)X2NC-485ADP。圖9-7FX系列PLC的并聯(lián)鏈接方式（1：1的通訊）9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（3）多臺FX系列PLC與系統(tǒng)計算機(jī)的鏈接方式(1：n的通訊)如圖9-8所示，F(xiàn)X系列PLC可以與系統(tǒng)計算機(jī)進(jìn)行鏈接，以系統(tǒng)計算機(jī)作為主站和FX系列PLC通過RS-485接口進(jìn)行鏈接和通訊。系統(tǒng)計算機(jī)方的協(xié)議采用計算機(jī)鏈接協(xié)議格式1和格式4。適用于生產(chǎn)線的分散控制和集中管理等。最大規(guī)模1：n(n=16臺)傳送距離最長為50米或500米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-485-BD，F(xiàn)X2N-485-BD，特殊適配器FX0N-485ADP，F(xiàn)X2NC-485ADP。圖9-8多臺FX系列PLC與系統(tǒng)計算機(jī)的鏈接方式（1：n的通訊）9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（4）單臺FX系列PLC與系統(tǒng)計算機(jī)的鏈接方式(1：1的通訊)如圖9-9所示，可以將系統(tǒng)計算機(jī)作為主站與單臺FX系列PLC通過RS-232接口進(jìn)行鏈接和通訊。計算機(jī)方的協(xié)議采用計算機(jī)鏈接協(xié)議格式1、格式4。適用于數(shù)據(jù)采集和集中管理等。最大規(guī)模1：1(n=1臺)。傳送距離最長為15米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-232-BD，F(xiàn)X2N-232-BD，特殊適配器FX0N-232ADP，F(xiàn)X2NC-232ADP。圖9-9單臺FX系列PLC與系統(tǒng)計算機(jī)的鏈接方式（1：1的通訊）9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)2.FX系列PLC的通用通訊和外圍設(shè)備通訊FX系列PLC的通用通訊和外圍設(shè)備通訊方式主要有如下3種方式：（1）FX系列PLC與RS-232設(shè)備的通訊（RS-232通訊）如圖9-10所示，F(xiàn)X系列PLC可以與安裝了RS-232C接口的各類設(shè)備在無條件協(xié)議的情況下交換數(shù)據(jù)。適用于和計算機(jī)、條形碼閱讀器、打印機(jī)、各種測量器進(jìn)行傳送和接受數(shù)據(jù)。規(guī)模1：1，傳送距離最長為15米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-232-BDFX2N-232-BD，特殊適配器FX0N-232ADP，F(xiàn)X2NC-232ADP，特殊模塊FX-232IF。圖9-10FX系列PLC與RS-232設(shè)備的通訊9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（2）FX系列PLC與RS-485設(shè)備的通訊(RS-485通訊)如圖9-11所示，F(xiàn)X系列PLC可以與安裝了RS-485接口的各類設(shè)備在無條件協(xié)議的情況下交換數(shù)據(jù)。適用于和計算機(jī)、條形碼閱讀器、打印機(jī)、各種測量器傳送接受數(shù)據(jù)。規(guī)模1：1(1：n)。傳送距離最長為50米或500米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-485-BD，F(xiàn)X2N-485-BD，特殊適配器FX0N-485ADP，F(xiàn)X2NC-485ADP。圖9-11FX系列PLC與RS-485設(shè)備的通訊9.2.2三菱小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（3）外圍擴(kuò)展設(shè)備連接端口的通訊連接除PLC安裝標(biāo)準(zhǔn)的RS-422接口以外，可以增加RS-232，RS422端口一個通道?？梢酝瑫r連接顯示器2臺等，規(guī)模1：1(1：n)。傳送距離根據(jù)RS-422連接的外圍設(shè)備的規(guī)格，RS-232C傳送距離最長為15米。通訊設(shè)備：功能擴(kuò)展板FX1N-232-BD，F(xiàn)X2N-232-BD，F(xiàn)X1N-422-BD，F(xiàn)X2N-422-BD，特殊適配器FX0N-232ADP，F(xiàn)X2NC-232ADP。圖9-12FX系列PLC與外圍擴(kuò)展設(shè)備的通訊連接9.3西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)9.3.1西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式西門子小型可編程控制器具有很強(qiáng)的通信功能，支持多種通信協(xié)議，能夠滿足不同設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求。其通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖9-13所示。圖9-13西門子PLC通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)9.3.1西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式1.多點(diǎn)接口協(xié)議（MPI）MPI是多點(diǎn)接口（MultiPointInterface）的簡稱，MPI的物理層是RS-485。PLC通過MPI能同時連接運(yùn)行STEP7的編程器（PG）、計算機(jī)(PC)、人機(jī)界面(HMI)及其他SIMATICS7，M7和C7。是一種經(jīng)濟(jì)而有效的解決方案。每個CPU的可以使用的MPI連接總數(shù)與其型號有關(guān)，為6-64個。2.工業(yè)現(xiàn)場總線（PROFIBUS）工業(yè)現(xiàn)場總線（PROFIBUS）是符合IEC61158標(biāo)準(zhǔn)，具有開放性的用于車間級監(jiān)控和現(xiàn)場層的通信系統(tǒng)。符合標(biāo)準(zhǔn)的各廠商生產(chǎn)的設(shè)備都可以接入同一網(wǎng)絡(luò)中。PROFIBUS的物理層是RS-485，最大傳輸速率12Mbit/s，最多可以與127個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)中最多可以串接10個中繼器來延長通信距離。使用光纖作通信介質(zhì)，通信距離可達(dá)90km。3.工業(yè)以太網(wǎng)（IndustrialEthernet）西門子的工業(yè)以太網(wǎng)符合IEEE802.3國際標(biāo)準(zhǔn)，通過網(wǎng)關(guān)來連接遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。10M/100Mbit/s，最多1024個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的最大范圍為150km。采用交換式局域網(wǎng)，每個網(wǎng)段都能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的整體性能和數(shù)據(jù)傳輸速率，電氣交換模塊與光纖交換模塊將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個網(wǎng)段，在多個網(wǎng)段中可以同時傳輸多個報文。9.3.1西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信方式4.點(diǎn)對點(diǎn)連接（Point-to-PointConnections）點(diǎn)對點(diǎn)連接（Point-to-PointConnections）可以連接S7PLC和其他串口設(shè)備。使用CP340，CP341、CP440、CP441通信處理模塊，或CPU31xC-2PtP集成的通信接口。接口有20mA（TTY），RS-232C和RS-422A/RS-485。通信協(xié)議有ASCII驅(qū)動器、3964（R）和RK512（只適用于部分CPU）。使用通信軟件PRODAVE和編程用的PC/MPI適配器，通過PLC的MPI編程接口，可以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與S7-300/400的通信。5.執(zhí)行器-傳感器接口（Actuator-Sensor-Interface）AS-I是執(zhí)行器-傳感器接口（ActuatorSensorInterface）的簡稱，位于最底層。AS-I每個網(wǎng)段只能有一個主站。AS-I所有分支電路的最大總長度為100m，可以用中繼器延長?？梢杂闷帘蔚幕蚍瞧帘蔚膬尚倦娎|，支持總線供電。DP/AS-I網(wǎng)關(guān)（Gateway）用來連接PROFIBUS-DP和AS-I網(wǎng)絡(luò)。CP342-2最多可以連接62個數(shù)字量或31個模擬量AS-I從站。最多可以訪問248個DI和186個DO?？梢蕴幚砟M量值。西門子的“LOGO！”微型控制器可以接入AS-I網(wǎng)絡(luò)，西門子提供各種各樣的AS-I產(chǎn)品。9.3.2西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)1.西門子PLC之間的通信西門子PLC之間的通信方式見教材表9-2和表9-3，表格中將ModBusRTU簡稱為RTU，將PROFIBUS-DP簡稱為DP。無線通信速率為1200~115200bit/s。2.S7-200與驅(qū)動裝置之間的通信S7-200與西門子MicroMaster（例如MM440，MM430，MM3系列，SL-NAMICSG110）之間可以使用指令庫中的USS指令進(jìn)行簡單方便的通信。3.S7-200與第三方HMI/SCDA軟件間的通信S7-200與第三方HMI（操作面板）和上位機(jī)中的SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）軟件間的通信，主要有以下幾種方式：1）OPC方式（使用PCAcessV1.0）；2）PROFIBUS-DP；3）ModBusRTU，可以直接連接到CPU通信接口上，或者連接到EM241模塊上，后者需要ModBusRTU撥號功能。9.3.2西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)4.S7-200與第三方PLC之間的通信S7-200與第三方PLC之間的通信主要有以下幾種方式：1）對方做PROFIBUS-DP主站，采用PROFIBUS-DP通信，這種通信方式最為方便可靠；2）對方做ModBusRTU主站，可使用ModBusRTU從站通信；3）再自由端口模式，使用自定義協(xié)議通信。5.S7-200與第三方HMI（操作面板）之間的通信第三方廠商的操作面板支持PPI，PROFIBUS-DP，MPI，ModBusRTU等S7-200支持的通信方式，可以和S7-200通信。6.S7-200與第三方變頻器之間的通信S7-200如果和第三方變頻器通信，需要按照對方的通信協(xié)議，再通過本地自由端口編程進(jìn)行通信。如果對方支持ModBus協(xié)議，S7-200則可以使用ModBus主站協(xié)議進(jìn)行通信。7.S7-200與其他串行通信設(shè)備之間的通信S7-200可以與其他支持串行設(shè)備（如串行打印機(jī)，儀表等）通信。如果對方是RS-485接口，可以直接連接；如果對方是RS-232JIEKOU,需要用硬件轉(zhuǎn)換。這類通信需要按照對方的通信協(xié)議，使用自有端口模式編程進(jìn)行通信。9.3.2西門子小型可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)8.計算機(jī)與S7-200控制單元之間的通信安裝STEP7-Micro/Win的計算機(jī)可以通過下列方式進(jìn)行通信：1）通過PC/PPI電纜，與單個或者網(wǎng)絡(luò)中的CPU通信接口（或EM277的通信接口）通信；2）通過計算機(jī)上的通信處理器（CP卡），與單個或者網(wǎng)絡(luò)中的CPU通信接口（或EM277的通信接口）通信；3）通過本地計算機(jī)上安裝的Modem（調(diào)制解調(diào)器），經(jīng)過公用或者內(nèi)部電話網(wǎng)，與安裝了EM241模塊的CPU通信；4）通過本地計算機(jī)上的以太網(wǎng)卡，經(jīng)以太網(wǎng)與安裝了GSMModem（例如TC