可编程序控制器(PLC)(7).ppt

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1、提提纲纲挈挈领领本章介绍了本章介绍了PLC中的通信技术，包括通信基础知中的通信技术，包括通信基础知识、通信接口、通信协议、松下通信子网、识、通信接口、通信协议、松下通信子网、FP机型的通信功能，以及通信功能实现。学习时可机型的通信功能，以及通信功能实现。学习时可以一种机型为主，重点掌握以一种机型为主，重点掌握PLC通信功能的实现。通信功能的实现。重点建设课程重点建设课程-PLC 主讲教师 郭纯生郭纯生07701教学大纲教学大纲章章节节号号章章节节名称名称章章节节主要内容主要内容培养层次培养层次要求要求通信基通信基础础知知识识并行、串行通信等并行、串行通信等本科本科专科专科了解了解通信接口通信接

2、口RS-232RS-232、RS-422RS-422、RS-485RS-485接口接口本科本科专科专科了解了解通信通信协议协议*MODEBUSMODEBUS通信通信协议协议本科本科专科专科选讲选讲松下松下PLCPLC通通信子网信子网PLCPLC中的其它中的其它辅辅助助工作工作本科本科专科专科掌握掌握了解了解通信通信实现实现*松下PLC通信本科本科专科专科选讲选讲FPFP通信功通信功能介能介绍绍*FP 通信功能介通信功能介绍绍 本科本科专科专科选讲选讲重点建设课程重点建设课程-PLC717273747576作业作业重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知

3、识通信基础知识7.1.1并行通信与串行通信并行通信与串行通信 通信就是将数据信息通通信就是将数据信息通过过适当的适当的传传送送线线路从一台机器路从一台机器传传送到送到另一台机器，以完成信息的交另一台机器，以完成信息的交换换。这这里的机器可以是里的机器可以是计计算机、算机、PLC、打印机、打印机、扫扫描描仪仪等有数据等有数据通信功能的数字通信功能的数字设备设备。指一个数据的各位同时进行传送的通信方式。指一个数据的各位同时进行传送的通信方式。优点是传送速度快，效率高。缺点是一个数优点是传送速度快，效率高。缺点是一个数据有多少位，就需要有多少根传输线，传送据有多少位，就需要有多少根传输线，传送成本高

4、，位数较多且传输距离远时不适宜。成本高，位数较多且传输距离远时不适宜。指一个数据是逐位顺序传送的通信方式。优点指一个数据是逐位顺序传送的通信方式。优点是仅需单线传输信息，适用于远距离通信，缺是仅需单线传输信息，适用于远距离通信，缺点是传送速率低，假设并行传送点是传送速率低，假设并行传送N位所需的时位所需的时间为间为T，那么串行传送的时间至少为，那么串行传送的时间至少为NT，实际，实际上总是大于上总是大于NT。重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.2同步通信与异步通信同步通信与异步通信同步通信是一种同步通信是一种连续传连续传送数据

5、流的串行通信方式。送数据流的串行通信方式。在同步通信中，数据以数据在同步通信中，数据以数据块块的形式的形式传递传递，由同步，由同步时钟时钟来来实现发实现发送和接收的同步。送和接收的同步。这这种种传输传输方式可以提高方式可以提高传输传输速率，但速率，但对对系系统统硬件硬件结结构要求构要求较较高。高。在串行通信中在串行通信中经经常采用非同步常采用非同步-即异步通信方式。即异步通信方式。所所谓谓异步是指相异步是指相邻邻两个字符数据之两个字符数据之间间的停的停顿时间顿时间长长短不一，在异步串行通信中，短不一，在异步串行通信中，传传送数据不送数据不连续连续，而是以字符而是以字符为为基本基本单单位。每个字

6、符由数据位加上位。每个字符由数据位加上起始位、校起始位、校验验位和停止位构成，称位和停止位构成，称为为一一帧帧。异步通信的字符异步通信的字符帧帧格式如格式如图图7-1-1所示。所示。重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识起始位：起始位：标标志一个新字志一个新字节节的开始，当要的开始，当要发发送数据送数据时时，首先，首先发发送一个低送一个低电电平信号，平信号，接收接收设备检测设备检测到到这这个个逻辑逻辑低低电电平后就开始准平后就开始准备备接收数据位信号。接收数据位信号。数据位：起始位后就是数据位：起始位后就是5、6、7或或8位数据位，当数

7、据位位数据位，当数据位为为0时时，收，收发线为发线为低低电电平，反之平，反之为为高高电电平。平。奇偶校奇偶校验验位：串行数据在位：串行数据在传输过传输过程中，由于干程中，由于干扰扰可能引起信息的出可能引起信息的出错错，由于干，由于干扰扰，可能使某一位可能使某一位发发生生变变化，化，这这种情况，称种情况，称为为出出现现了了“误码误码”。如何。如何发现传输发现传输中的中的错误错误叫叫“检错检错”发现错误发现错误后，如何消除后，如何消除错误错误，叫，叫“纠错纠错”。最最简单简单的的检错检错方法是方法是“奇偶校奇偶校验验”，即在，即在传传送字符的各位之外，再送字符的各位之外，再传传送送1位奇位奇/偶校

8、偶校验验位。位。奇校奇校验验：所有：所有传传送的数位（含字符的各数位和校送的数位（含字符的各数位和校验验位）中，位）中，“1”的个数的个数为为奇数。如：奇数。如：1111 0101 1 1110 1010 0偶校偶校验验：所有：所有传传送的数位（含字符的各数位和校送的数位（含字符的各数位和校验验位）中，位）中，“1”的个数的个数为为偶数。如：偶数。如：1101 1001 1 1110 1001 0奇偶校奇偶校验验位可有可无，可奇可偶。位可有可无，可奇可偶。停止位：停止位是低停止位：停止位是低电电平，表示一个字符数据平，表示一个字符数据传传送的送的结结束，停止位可以是一位、一位半或两位。束，停止

9、位可以是一位、一位半或两位。例如起始位占用一位，数据位例如起始位占用一位，数据位为为7位，一个奇偶校位，一个奇偶校验验位，加上停止位，位，加上停止位，于是一个字符数据格式就由于是一个字符数据格式就由10个位构成，个位构成，见图见图7-1-2；也可以采用数据位；也可以采用数据位为为8位，位，无奇偶校无奇偶校验验位等格式。位等格式。图图7-1-2 有奇偶校有奇偶校验验的字符数据格式的字符数据格式 重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.3波特率波特率所所谓谓波特率，即每秒波特率，即每秒钟传钟传送的二送的二进进制位数，其制位数，其单单位

10、位为为位位秒（秒（bit/s），），记记作波特（也可作波特（也可记为记为bps）。波特率是衡量串行通信的重要指）。波特率是衡量串行通信的重要指标标，用以表示，用以表示数据的数据的传输传输速率。波特率越高，速率。波特率越高，传输传输速率越高。速率越高。国际上规定的标准波特率：国际上规定的标准波特率：110bit/s、300bit/s、600bit/s、1200bit/s、1800bit/s、2400bit/s、4800bit/s、9600bit/s、14.4kbit/s、19.2kbit/s、38.4kbit/s、115.2kbit/s。最常用的波特率为最常用的波特率为9600bit/s，指每秒

11、传送指每秒传送9600位。位。通信双方正常收发数据的通信双方正常收发数据的前提前提接收方的接收波接收方的接收波特率必须与发送方的发送特率必须与发送方的发送波特率相同，波特率相同，重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.4单工、双工通信方式单工、双工通信方式串行通信的三种传送方式：串行通信的三种传送方式：重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.4单工、双工通信方式单工、双工通信方式 单单工通信工通信（Simple）信息的信息的传传送每次只按一个固定方向送每次只按一个固定

12、方向传传送，而不能送，而不能进进行反向行反向传传送。送。如如图图7-1-3（a）所示，）所示，A站只能作站只能作为发为发送端，送端，B站只能作站只能作为为接收端接收数据。接收端接收数据。半双工通信半双工通信(Half Duplex)使用同一根使用同一根传输线传输线既作接收又作既作接收又作发发送，数据可以在两个方向上送，数据可以在两个方向上传传送，但通信双方不能同送，但通信双方不能同时时收收发发数据。数据。如如图图7-1-3（b）所示，由于）所示，由于传传送送线线路只有一条，因此每次只能是由路只有一条，因此每次只能是由A发发送到送到B，或是由，或是由B发发送到送到A，不能，不能A和和B同同时发时

13、发送。送。采用半双工方式采用半双工方式时时，通信系，通信系统统每一端的每一端的发发送器和接收器，通送器和接收器，通过过收收/发发开关开关转换转换到通信到通信线线上，上，进进行行方向的切方向的切换换，会，会产产生生时间时间延延迟迟。收。收/发发开关由开关由软软件控制的件控制的电电子开关。子开关。全双工通信全双工通信(Full Duplex)当数据的当数据的发发送和接收分流，分送和接收分流，分别别由两根不同的由两根不同的传输线传传输线传送送时时，通信双方都能在，通信双方都能在同一同一时时刻刻进进行行发发送和接收操作。送和接收操作。全双工方式下，通信系全双工方式下，通信系统统的每一站都的每一站都设设

14、置了置了发发送器和接收器，能控制数据同送器和接收器，能控制数据同时时在两个方向上在两个方向上传传送，如送，如图图7-1-3（c）所示。全双工方式无需）所示。全双工方式无需进进行方向的切行方向的切换换，没有切，没有切换换操作所操作所产产生的生的时间时间延延迟迟。这这对对那些不能有那些不能有时间时间延延误误的交互式的交互式应应用（例如用（例如远远程程监测监测和控制系和控制系统统）十分有利。）十分有利。这这种方式要求通信双方均有种方式要求通信双方均有发发送器和接收器。同送器和接收器。同时时，需要两根数据，需要两根数据线传递线传递数据信号（可能数据信号（可能还还需需要控制要控制线线和状和状态线态线，以

15、及地，以及地线线）。）。重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.5基带传送与频带传送基带传送与频带传送 基基带传带传送送基基带带是指是指电电信号的基本信号的基本频带频带。计计算机或数字算机或数字设备产设备产生的生的“0”和和“1”的的电电信号信号脉冲序列就是基脉冲序列就是基带带信号。基信号。基带传带传送是指数据送是指数据传传送系送系统对统对信号不做任何信号不做任何调调制，制，直接直接传传送的数据送的数据传传送方式。送方式。在在PLC网络中，大网络中，大多数采用基带传送多数采用基带传送 PLC PLC采用采用采用采用曼彻斯特曼彻斯特

16、曼彻斯特曼彻斯特编码方式编码方式编码方式编码方式重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.5基带传送与频带传送基带传送与频带传送2频带传送频带传送 把信号调制到某一频带上传送方式。当进行频带传送时，用调制器把信号调制到某一频带上传送方式。当进行频带传送时，用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传递的音频信号（模拟信号）在通信把二进制信号调制成能在公共电话线上传递的音频信号（模拟信号）在通信线路上进行传送。信号传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号线路上进行传送。信号传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进

17、制的电信号，这种以调制信号的形式进行数据传送的方式就称之还原成二进制的电信号，这种以调制信号的形式进行数据传送的方式就称之为频带传送。调制则可采用三种方式：调幅、调频、调相。为频带传送。调制则可采用三种方式：调幅、调频、调相。重点建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.1.6传输距离传输距离串行通信中，数据位信号流在信号串行通信中，数据位信号流在信号线线上上传输传输要引起畸要引起畸变变，畸，畸变变的大小与以下因素有关：的大小与以下因素有关：波特率波特率信号信号线线的特征（的特征（频带频带范范围围）；）；传输传输距离距离信号的性信号的性质质

18、及大小（及大小（电电平高低、平高低、电电流大小），当畸流大小），当畸变较变较大大时时，接收方出，接收方出现现误码误码。在在规规定的定的误码误码率下，当波特率、信号率下，当波特率、信号线线、信号的性、信号的性质质及大小一定及大小一定时时，串行通信的，串行通信的传输传输距距离就一定，离就一定，为为了加大了加大传输传输距离，必距离，必须须加中加中继继器。器。中中继继器（器（RP，repeater）是）是连连接网接网络线络线路的一种装置，路的一种装置，常用于两个网常用于两个网络节络节点之点之间间的物理的物理信号的双向信号的双向转发转发工作。工作。中中继继器是最器是最简单简单的网的网络络互互联设备联设备

19、，主要完成物理，主要完成物理层层的功能，的功能，负责负责在两个在两个节节点的物理点的物理层层上上位位传递传递信息，完成信号的复制、信息，完成信号的复制、调调整和放大功能，以此来延整和放大功能，以此来延长长网网络络的的长长度。存在度。存在损损耗，耗，在在线线路上路上传输传输的信号功率会逐的信号功率会逐渐渐衰减，衰减到一定程度衰减，衰减到一定程度时时将造成信号失真，会将造成信号失真，会导导致接收致接收错误错误。中。中继继器就是器就是为为解决解决这这一一问题问题而而设计设计的。它完成的。它完成线线路的路的连连接，接，对对衰减的信号衰减的信号进进行放行放大，保持与原数据相同。大，保持与原数据相同。重点

20、建设课程重点建设课程-PLC7.1 通信基础知识通信基础知识7.1 通信基础知识通信基础知识7.2 通信接口通信接口7.2.1 RS-232通信接口通信接口 RS-232是是1962年由年由电电子工子工业协业协会（会（EIA）制制订订并并发发布的、被定布的、被定义为义为一种在低速率串一种在低速率串行通信中增加通信距离的行通信中增加通信距离的单单端端标标准。准。RS-232采取不平衡采取不平衡传输传输方式，即所方式，即所谓单谓单端端通信。通信。RS-232信号在信号在发发送数据送数据时时，发发送端送端驱动驱动器器输输出正出正电电平在平在+5+15V，负电负电平在平在-15V-5V电电平。平。接收

21、器工作接收器工作电电平在平在+3+12V与与-12-3V。Back 重点建设课程重点建设课程-PLC7.2 通信接口通信接口7.2 通信接口通信接口7.2.1 RS-232通信接口通信接口 Back 重点建设课程重点建设课程-PLC7.3 通信协议通信协议7.3 通信协议通信协议7.3.1 MODBUS通信通信协议协议 几乎所有的设备都支持几乎所有的设备都支持MODBUS通信协议。通信协议。MODBUS通信协议是应用于电子控制器的一种通用语言。通过此协议，通信协议是应用于电子控制器的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器和其他设备之间经由网络（例如以太网）可以控制器相互之间、控制器和

22、其他设备之间经由网络（例如以太网）可以通信。它已经成为一通用工业标准，通信。它已经成为一通用工业标准，7.3.2 松下专用松下专用MEWTOCOL协议协议松下松下FP系列系列PLC采用的是该公司专用通信协议采用的是该公司专用通信协议MEWTOCOL。该协议共分为两个部分：该协议共分为两个部分：一是计算机与一是计算机与PLC之间的命令通信协议之间的命令通信协议MEWTOCOL-COM；二是二是PLC与与PLC之间及之间及PLC与计算机之间的数据传输协议与计算机之间的数据传输协议MEWTOCOL-DATA。Back 重点建设课程重点建设课程-PLC7.4 松下松下PLC通信子网通信子网7.4 松下

23、松下PLC通信子网通信子网松下电工公司为松下电工公司为FP系列系列PLC提供了提供了6种功能强大的种功能强大的网络形式网络形式(C-NET，F-Link，P-Link，H-Link，W-Link，FP以太网以太网)，同时提供了若干种与相应的网，同时提供了若干种与相应的网络连接方式有关的通信链接单元或模块，所有网络络连接方式有关的通信链接单元或模块，所有网络的应用层都遵守松下电工的专用的应用层都遵守松下电工的专用MEWTOCOL协议。协议。重点建设课程重点建设课程-PLC7.4 松下松下PLC通信子网通信子网7.4 松下松下PLC通信子网通信子网7.4.1 C-NET网络网络C-NET网网络络可

24、以可以单组单组成一个子网，当成一个子网，当多台多台PLC与与电脑电脑构成构成1N的通信网的通信网络时络时，电脑电脑作作为为主站，各主站，各PLC作作为为从站，其通信方式从站，其通信方式为为“命令命令-响响应应”式式，即主站，即主站发发出通信，出通信，从站做出响从站做出响应应。编编程程软软件件FPWin-GR【选项选项】中的中的【通信通信设设置置】（如（如图图7-4-1所示）所示），在，在【网网络类络类型型】中可中可见见C-NET网是默网是默认认的通信网的通信网络络，采取，采取C-NET网网络时络时主站与主站与各从站的通信各从站的通信联联系都必系都必须须配配备备C-NET适配器。适配器。7.4.

25、2 MEWNET-Link网络网络MEWNET-LINK包括包括P-Link、H-Link、W-Link三种网络，都是由物理层、三种网络，都是由物理层、数据链路层和应用层组成。数据链路层和应用层组成。在通信网络中，在通信网络中，PLC通过通过P-Link单元节点进入网络，计算机通过单元节点进入网络，计算机通过RS232C-Link单元节点进入网络，节点与节点之间通过光缆连接。在环单元节点进入网络，节点与节点之间通过光缆连接。在环形网络中，一台形网络中，一台FP系列系列PLC可以安装一个可以安装一个P-Link单元，也可以安装两个单元，也可以安装两个P-link单元，但最多只能安装两个单元，但最

26、多只能安装两个P-Link单元。单元。7.4.3 以太网以太网FP系列系列PLC的以太网称为的以太网称为ET-LAN，采用了标准以太网协，采用了标准以太网协议中的内核，在传输层或网络层中配置了议中的内核，在传输层或网络层中配置了TCP/IP协议。协议。Back 重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通信实现7.5.1 通信设置通信设置为为了了实现计实现计算机与算机与PLC之之间间或者或者PLC之之间间的通信，需要的通信，需要对对PLC的系的系统统寄存器寄存器进进行行设设置置表表7-5-1是与通信是与通信设设置有关的系置有关的系统统寄存器寄存器设设置参数表。置参

27、数表。7.5.2 松下公司的通信接口与适配器松下公司的通信接口与适配器松下公司的松下公司的FP系列系列PLC进进行数据交行数据交换时换时均采用均采用RS232C、RS422、RS485三种串行通信接口，相关的三种串行通信接口，相关的链链接接单单元也有三种，且均元也有三种，且均为为串行通信方式。串行通信方式。RS422/RS232C适配器的外形适配器的外形见图见图7-5-1。RS232C/RS485适配器的外形适配器的外形见图见图7-5-2。重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通信实现S型型C-NET适配器是适配器是RS485/RS232C，外形，外形见图见图

28、7-5-3。C-NET适配器的外形适配器的外形见图见图7-5-4。重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通信实现7.5.3 通信方式通信方式 FP系列系列PLC主要有主要有3种通信方式种通信方式1.PLC与计算机之间的通信与计算机之间的通信2.PLC与上位与上位PLC（大中型（大中型PLC）之间的通信；）之间的通信；3.PLC与外围设备之间的通信。与外围设备之间的通信。1PLC与计算机的通信与计算机的通信(计算机链接计算机链接)所所谓计谓计算机算机链链接就是接就是实现实现在在计计算机和算机和PLC之之间间的通信功能，根据的通信功能，根据计计算机命令，算机命令，

29、监测监测、控制正在运行的控制正在运行的PLC。在两者之。在两者之间实现间实现会会话层话层，计计算机算机发发送指令或命令作送指令或命令作为输为输出量出量PLCPLC，PLCPLC响响应应接收到的命令并自接收到的命令并自动动将响将响应应信息返回信息返回给计给计算机。算机。松下的松下的专专用用协议协议MEWTOCOL 被用来被用来实现实现PLC与与计计算机之算机之间间的数据交的数据交换换，在在这这种模式下有两种通信方式，种模式下有两种通信方式，一台一台计计算机与一台算机与一台PLC之之间间的通的通讯讯称称1:1通信方式通信方式重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通

30、信实现一台一台计计算机与多台算机与多台PLC。之之间间的通的通讯讯称称1N1N通信方式，通信方式，应应用用1N1N方式的网方式的网络络称称为为C-NETC-NET网网络络。计计算机算机链链接模式是接模式是PLCPLC的默的默认认通信模式（通信模式（见图见图7-5-97-5-9）重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通信实现2PLC与上位与上位PLC的通信的通信一台中、大型一台中、大型PLC作为主机（上位机）控制多台小型作为主机（上位机）控制多台小型PLC（下位机），这些（下位机），这些小型小型PLC又直接控制现场设备，从而构成主从控制网络。在这个网络内的通又直接控制现场设备，从而构成主从控制网络。在这个网络内的通信一般称为远程信一般称为远程I/O通信。上位机上专门用于这种通信的单元叫通信。上位机上专门用于这种通信的单元叫“远程远程I/O主主单元单元”，下位机上专门配备的通信单元叫，下位机上专门配备的通信单元叫“I/O LINK单元单元”。3PLC与外围设备的通信（串行通用通信）与外围设备的通信（串行通用通信）重点建设课程重点建设课程-PLC7.5 通信实现通信实现7.5 通信实现通信实现Back 作业作业第3题T7-5第1题T7-1第2题T7-4重点建设课程重点建设课程-PLC请批评指正！谢谢谢谢大大家家