三菱plc通信及其网络技术.docx

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1、PLC通讯及网络技术1. PLC与计算机通讯为了适应PLC网络化要求，扩大联网功能，几乎所有的PLC为了适应可编 程控制器网络化的要求，扩大联网功能，几乎所有的可编程控制器厂家，都为可 编程控制器开发了与上位机通讯的接口或专用通讯模块。一般在小型可编程控制 器上都设有RS422通讯接口或RS232C通讯接口；在中大型可编程控制器上 都设有专用的通讯模块。如：三菱F、F1、F2系列都设有标准的RS422接 口，FX系列设有FX-232AW接口、RS232C用通讯适配器FX-232ADP 等。可编程控制器与计算机之间的通讯正是通过可编程控制器上的RS422或 RS232C接口和计算机上的RS232

2、C接口进行的。可编程控制器与计算机之间 的信息交换方式，一般采用字符串、双工或半、异步、串行通信方式。因此可以 这样说，凡具有RS232C 口并能输入输出字符串的计算机都可以用于和可编程 控制器的通讯。运用RS232C和RS422通道，可容易配置一个与外部计算机进行通讯的 系统。该系统中可编程控制器接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化 为可编程控制器中软元件的状态和数据;可编程控制器又将所有软元件的数据和 状态送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测，用计算机 可改变可编程控制器的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接 控制。（1）通讯方式-面对众多生产厂家

3、的各种类型PLC,它们各有优缺点，能够满足用户的各 种需求，但在形态、组成、功能、编程等方面各不相同，没有一个统一的 标准，各厂家制订的通信协议也千差万别。目前，人们主要采用以下三种方 式实现PLC与?。的互联通信：1）通过使用PLC开发商提供的系统协议和网络适配器，来实现PLC与PC机 的互联通信。但是由于其通信协议是不公开的，因此互联通信必须使用 PLC开发商提供的上位机组态软件，并采用支持相应协议的外设。可以 说这种方式是PLC开发商为自己的产品量身定作的，因此难以满足不同 用户的需求。2）使用目前通用的上位机组态软件，如组态王、InTouch、WinCC、力控 等，来实现PLC与PC机

4、的互连通信。组态软件以其功能强大、界面友好、 开发简洁等优点目前在PC监控领域已经得到了广泛的应用，但是一般价 格比较昂贵。组态软件本身并不具备直接访问PLC寄存器或其它智能仪 表的能力，必须借助I/O驱动程序来实现。也就是说，I/O驱动程序是组态 软件与PLC或其它智能仪表等设备交互信息的桥梁，负责从设备采集实 时数据并将操作命令下达给设备，它的可靠性将直接影响组态软件的性 能。但是在大多数情况下，I/O驱动程序是与设备相关的，即针对某种 PLC的驱动程序不能驱动其它种类的PLC，因此组态软件的灵活性也受到 了一定的限制。3）（3）利用PLC厂商所提供的标准通信端口和由用户自定义的自由口通信

5、 方式来实现PLC与PC机的互连通信。这种方式由用户定义通信协议，不 需要增加投资，灵活性好，特别适合于小规模的控制系统。通过上述分析不难得出，掌握如何利用PLC厂商提供的标准通信端 口和自由口通信方式以及大家所熟悉的编程语言来实现PC与PLC之间的 实时通信是非常必要的。（2）采用RS232S三菱FX系列PLC与PC之的通A三菱乂系列PLC提供了4种通讯方式：N网络通讯、无协议串口通讯、平 行网络通讯、程序口通讯。如果传输的数据量少，大多数PLC与计算机之间 通信均可采用串行通信，通信接口均为PLC与工业控制计算机上的RS232 接口。由于RS232采用非平衡方式传输数据，传输距离近，对于大

6、功率、 长距离，且单机监测信息量多，控制要求复杂的PLC通讯，直接采用RS232方 式不能满足传输距离要求。因此，可采用RS485方式。因为RS485采用平 衡差动式进行数据传输，适合于远距离传输，并具有较强抗干扰能力。图1FX232BD是采用RS232 /RS485通信转换器实现运距离通讯的示意图。图16-1 RS232转RS485通讯结构（3） PLC与PC通讯应用实例1）通讯系统的连接图中是采用FX-232ADP接口单元，将一台通用计算机与一台FX2系列 plc连接进行通讯的示意图。2）通讯操作FX2系列plc与通讯设备间的数据交换，由特殊寄存器D8120的内容指 定，交换数据的点数、地

7、址用RS指令设置，并通过plc的数据寄存器和文件 寄存器实现数据交换。下面对其使用做一简要介绍。（1）通讯参数的设置在两个串行通讯设备进行任意通讯之前，必须设置相互可辨认的参数，只有 设置一致，才能进行可靠通讯。这些参数包括波特率、停止位和奇偶校验等，它 们通过位组合方式来选择，这些位存放在数据寄存器D8120中，具体规定如下 表16-1所示表16-1串行通讯数据格式D8120的位说明位状态0（ OFF）1（ON）bo数据长度7位8位（00）:无校验bl校验（b2 bl ）（01）:奇校验b2（11）:偶校验b3停止位1位2位（0011 ）:300bps（0100 ）:600bpsb4（010

8、1 ）:1200bpsb5波特率（b7 b6 b5（0110 ）:2400bpsb6b4）（0111 ）:4800bpsb7（1000 ）:9600bps（1001 ）:19200bpsb8起始字符无D8124b9结束字符无D8125b10握手信号类型1无H/W1b11模式（控制线）常规单控b12握手信号类型2无H/W2b13b15可取代b8b12用于FX-485网络使用说明如下:1 ）如D8120 = 0F9EH则选择下列参数。E = 7位数据位、偶校验、2位停止位9 =波特率为19200bpsF 二起始字符、结束字符、硬件1型（H/W1 ）握手信号、单线模式控 制0 =硬件2型（H/W2

9、）握手信号为OFF2）起始字符和结束字符可以根据用户的需要自行修改。3）起始字符和结束字符在发送时自动加到发送的信息上。在接收信息过程中，除 非接收到起始字符，不然数据将被忽略；数据将被连续不断地读进直到接到结束 字符或接收缓冲区全部占满为为止。因此，必须将接收缓冲区的长度与所要接收 的最长信息的长度设定的一样。（2）串行通讯指令该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如下表所示。RS指令用于对FX系列PLC的通讯适配器FX-232ADP进行通讯控制， 实现PLC与外围设备间的数据传送和接收。RS指令在梯形图中使用的情况如 下图所示。S指定传送缓冲区的首地址m指定传送信息长度D指定接收缓冲区的

10、首地址n指定接收数据长度，即接收信息的最大长度1）RS指令使用说明（a ）发送和接收缓冲区的大小决定了每传送一次信息所允许的最大数据 量，缓冲区的大小在下列情况下可加以修改。发送缓冲区一在发送之前，即M8122置ON之前。接收缓冲区信息接收完后，且M8123复位前。（b）在信息接收过程不能发送数据，发送将被延迟（M8121为ON）。（c）在程序中可以有多条RS指令，但在任一时刻只能有一条被执行。2. PLC网络技术在工业控制中，对于控制任务的复杂控制系统，不可能单靠增大PLC的输入、输出点数或改进机型来实现复杂的控制功能，于是便想到将多台PLC相互连接 形成网络。要想使多台PLC能联网工作，其

11、硬件和软件都要符合一定的要求。硬件上，一般要增加通信模块、通讯接口、终端适配器、网卡、集线器、调制解 调器、缆线等设备或器件；软件上，要按特定的协议，开发具有一定功能的通讯 程序和网络系统程序，对PLC的软件、硬件资源进行统一管理和调度。(_)PLC网络系统根据PLC网络的连接方式，可将其网络机构分为总线结构、环形结构和星形 结构三种基本形式，如图2所示，每种结构都有各自得优点和缺点，可根据具体情况选择。总线结构，以其结构简单、可靠性高、易于扩展，被广泛应用。从总线C 从:3总线从站从图3环形结构从从站3站）图4星形结构图16-2 PLC总线结构（二）三菱PLC网络三菱公司PLC网络继承了传统

12、使用的MELSEC网络，并使其在性能、功能、 使用简便等方面更胜一筹。Q系列PLC提供层次清晰的三层网络，针对各种用 途提供最合适的网络产品，如图5所示。图16-3三菱公司的PLC网络1、信息层/Ethernet（以太网）信息层为网络系统中最高层，主要是在PLC、 设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设 备的运转情况等数据，信息层使用最普遍的 Ethernet。它不仅能够连接 windows系统的PC、UNIX系统的工作站等，而且还能连接各种FA设备。 Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功 能，使用户无论在世界的任何地方都可以方

13、便地收发生产信息邮件，构筑远 程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC专用协 议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。2、控制层/MELSECNET/10（ H）是整个网络系统的中间层，在是PLC、 CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为 MELSEC控制网络的MELSECNET/10，以它良好的实时性、简单的网络设 定、无程序的网络数据共享概念，以及冗余回路等特点获得了很高的市场评 价，被采用的设备台数在日本达到最高，在世界上也是屈指可数的。而 MELSECNET/H不仅继承了 MELSECNET/10优秀的特点，还使网络的实时 性更

14、好，数据容量更大，进一步适应市场的需要。但目前MELSECNET/H 只有Q系列PLC才可使用。3、设备层/现场总线CC-Link设备层是把PLC等控制设备和传感器以及 驱动设备连接起来的现场网络为整个网络系统最低层的网络。采用CC-Link 现场总线连接，布线数量大大减少，提高了系统可维护性。而且，不只是 ON/OFF等开关量的数据，还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人 机界面等智能化设备，从完成各种数据的通信，到终端生产信息的管理均可 实现，加上对机器动作状态的集中管理，使维修保养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，而且使用更简便。在三菱的PLC网

15、络中进行通信时不会感觉到有网络种类的差别和间断， 可进行跨网络间的数据通信和程序的远程监控、修改、调试等工作，而无需考虑网络的层次和类型。MELSECNET/H和CC-Link使用循环通信的方式，周期性自动地收发信 息，不需要专门的数据通信程序，只需简单的参数设定即可。MELSECNET/H 和CC-Link是使用广播方式进行循环通信发送和接收的，这样就可做到网络 上的数据共享。对于 Q 系列 PLC 使用的 Ethernet. MELSECNET/H、CC-Link 网络， 可以在GX Developer软件画面上设定网络参数以及各种功能，简单方便。另外，Q系列PLC除了拥有上面所提到的网络

16、之外，还可支持 PROFIBUS、Modbus、DeviceNet、ASi等其它厂商的网络，还可进行RS-232/RS-422/RS - 485等串行通信，通过数据专线、电话线进行数据传送等多种通信方式。SIEMENS公司的PLC网络西门子PLC的网络是适合不同的控制需要制定的，也为各个网络层次之间提 供了互连模块或装置，利用它们可以设计出满足各种应用需求的控制管理网络。 西门子S7系列PLC网络如图7-25所示，它采用3级总线复合型结构，最底一 级为远程I/O链路，负责与现场设备通信，在远程I/O链路中配置周期I/O通 信机制。中间一级为Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是一种新

17、型现 场总线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式与主从轮询相结合 的存取控制方式；后者为一种主从式总线，采月主从轮询式通信。最高一层为工 业以太网，它负责传送生产管理信息。在工业以太网通信协议的下层中配置以802.3为核心的以太网协议，在上层向用户提供TF接口，实现AP协议与MMS协议。OMRON PLC网络类型较多，功能齐全，可以适用各种层次工业自动化网络的不同需要。如图7-27所示为OMRON公司的PLC网络系统的结构体系示 意图。器件层,il-n .息gT 1,lLUNu E21LUs、ios Rd s Nov 芝OEuldg旧4N2IAIO 991HSYSMAC Link、

18、Controller Link和PLC Link网。器件层是最低层，为现场总线 网，直接面对现场器件和设备，负责现场信号的采集及执行元件的驱动，有 CompoBus/D、CompoBus/S 和 Remote I/O 网。Ethernet属于大型网，它的信息处理功能很强，支持FINS通信、TCP/IP 和UDP/IP的Socket （接驳）服务、FTP服务。HOST Link网是OMRON推 出较早、使用较广的一种网。上位计算机使用HOST通信协议与PLC通信，可 以对网中的各台PLC进行管理与监控。SYSMAC NET网属于大型网，是光纤环网，主要是实现有大容量数据链接 和节点间信息通信。它

19、适用于地理范围广、控制区域大的场合，是一种大型集散 控制的网络。SYSMAC Link网属于中型网，采用总线结构，适用于中规模集散 控制的网络。Controller Link网（控制器网）是SYSMAC Link网的简化，相 比而言，规模要小一些，但实现简单。PLC Link网的主要功能是各台PLC建立 数据链接（容量较小），实现数据信息共享，它适用于控制范围较大，需要多台 PLC参与控制且控制环节相互关联的场合。CompoBus/D是一种开放、多主控的器件网，开放性是其特色。它采用了 美国AB公司制定的DeviceNet通信规约，只要符合DeviceNet标准，就可以 接入其中。其主要功能有

20、远程开关量和远程模拟量的I/O控制及信息通信。这是 一种较为理想的控制功能齐全、配置灵活、实现方便的控制网络。CompoBus/S 也为器件网，是一种高速ON/OFF现场控制总线，使用CompoBus/S专用通 信协议。CompoBus/S的功能虽不及CompoBus/D，但它实现简单，通信速 度更快，主要功能有远程开关量的I/O控制。Remote I/O网实际上是PLC I/O 点的远程扩展，适用于工业自动化的现场控制。Controller Link网推出时间较晚，只有新型号PLC（如C200H、CV、CS1、CQM1H等）才能入网，随着Controller Link网的不断发展和完善，其功能已 覆盖了控制层其它三种网络。目前，在信息层、控制层和器件层这三个网络层次上，OMRON主推Ethernet. Controller Link 和 CompoBus/D 三种网。