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1、本次课程主要内容：,可编程控制器的通信方式,FX2N的通信网络功能及通信设备种类,FX2N几种通信方式的编程实现,一个站取得了通信介质使用权，并不等于完成了通信过程，还有怎样传送数据的问题，如是否先建立一种逻辑连接，再传送？发给对方的数据是否要对方应答？发出去的数据是由一个站收，或者多个站收，还是全体接收？等,基本概念,PLC的通信方式,通信方法 = 存取控制方式 + 数据传送方式,存取控制方式：,数据传送方式：,挂在共享介质上的各站要想通信，首先 要解决共享通信介质使用权的分配问题,实时性用响应时间来描述，响应时间越短，实时性越好。 在PLC网络中，各站通过通信子网互连在一起，当某站对子网请
2、求通信时，它对响应时间有要求。不同站、同一站中不同通信任务对实时性的要求都可能不同。整个网络的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实时性均得到保证。,实时性概念,PLC通信网络的实时性要求,保证实时性的一些方法,1、限定每个站每次取得通信权的时间上限值；,2、保证每个站在固定时间周期内都有机会取得通信权；,3、给予重要站或紧急通信任务优先处理；,4、选择适当数据传送方式,5、减少通信协议的层数,周期I/O通信方式,PLC网络的几种通信方式,主站中负责通信的处理器采用周期扫描方式与从站交换数据，使主站中“远程 I/O 缓冲区”得到周期性刷新的通信 方式。这种通信方式要占用PLC
3、的 I/O 区，适用于少量数据通信。,PLC的远程 I/O 链路采用“周期 I/O 方式”交换数据。按主从方式工作，远程 I/O 主单元在远程 I/O 链路中担任主站，其它远程 I/O 单元皆为从站。主站的 CPU 单元负责用户程序的扫描，按照循环扫描方式，每个周期都有一段时间集中进行 I/O 处理，对本地 I/O 单元及远程 I/O 缓冲区进行读写操作。尽管PLC的 CPU 单元没有直接对远程 I/O 单元进行操作，但是由于远程 I/O 缓冲区获得周期性刷新， PLC的 CPU 单元对远程 I/O 缓冲区的读写操作，就相当于直接访问了远程 I/O 单元,“全局 I/O 方式”是一种串行共享存
4、储区通信方式。在PLC网络的每台PLC的 I/O 区中划出一个块来作为链接区，每个链接区都采用邮箱结构。相同编号的发送区与接收区大小相同，占用相同的地址段，一个为发送区，其它皆为接收区。采用广播方式通信。 由于每台PLC链接区大小一样，占用的地址段相同，每台PLC只要访问自己的链接区，就等于访问其它PLC链接区，就相当于与其它PLC交换了数据。这样链接区就变成了共享存储区。,全局I/O通信方式,全局 I/O 方式中的链接区是从PLC的 I/O 区划分出来的，经过等值化通信变成所有PLC共享（全局共享），因此称为“全局 I/O 方式”。全局 I/O 方式也要占用PLC的 I/O 区，只适用于少量
5、数据的通信。,主从总线通信方式,主从总线通信方式又称为 1:N 通信方式。在总线结构的PLC子网上有 N 个站，其中只有一个主站，其它是从站。主从总线通信方式采用集中式存取控制技术分配总线使用权，通常采用轮询表法。所谓轮询表法是一张从机号排列顺序表，该表配置在主站中，主站按照轮询表的排列顺序对从站进行询问，看它是否要使用总线，从而达到分配总线使用权的目的。为保证实时性，要求轮询表包含每个从站号不能少于一次，使得每个从站在一个周期中至少有一次机会取得总线使用权，从而保证了每个站的基本实时性。对于实时性要求比较高的站，可以在轮询表中让其从机号多出现几次，这是用静态方式赋予该站较高的通信优先权。有些
6、主从总线中把轮询表法与中断法结合使用，让紧急任务可以打断正常的周期轮询而插入，获得优先服务，这是用动态方式赋予某项紧急任务以较高优先权。存取控制只解决了谁使用总线的问题，获得总线的从站还有如何使用总线的问题，即数据传送方式。主从总线通信方式中有两种基本的数据传送方式。一种是只允许主从通信，不允许从从通信，从站与从站要交换数据，必须经主站中转。另一种是既允许主从通信也允许从从通信，从站获得总线使用权后先安排主从通信，再安排自己与其它从站（即从从）之间的通信。,令牌总线通信方式,令牌总线通信方式又称为 N : N 通信方式。在总线结构上的子网上有 N 个站，它们地位平等没有主站与从站之分，也可以说
7、 N 个站都可以是主站。N : N 通信方式采用令牌总线存 取 控制技术。在物理总线上组成一个逻辑环，让一个令牌在逻辑环中按一定方向依次流动，获得令牌的站就取得了总线使用权。令牌总线存取控制方式限定每个站的令牌持有时间，保证在令牌循环一周时每个站都有机会获得总线使用权，并提供优先级服务，因此令牌总线存取控制方式具有较好的实时性。取得令牌的站采用什么样的数据传送方式对实时性影响非常明显。如果采用无应答数据传送方式，取得令牌的站可以立即向目的站发送数据，发送结束，通信过程也就完成了。如果采用有应答数据传送方式，取得令牌的站向目的站发送完数据后并不算通信完成，必须等目的站获得令牌并把应答帧发给发送站
8、后，整个通信过程才结束。这样一来响应时间明显增长，而使实时性下降。 有些令牌总线型可编程控制器网络的数据传送方式固定为一种，有些则可由用户选择。,浮动主站通信方式,浮动主站通信方式又称 N : M 通信方式，它适用于总线结构的可编程控制器网络。设在总线上有 M 个站，其中 N 个为主站，其余为从站（ NM ）。N : M 通信方式采用令牌总线与主从总线相结合的存取控制技术。首先把 N 个主站组成逻辑环，通过令牌在逻辑环中依次流动，在 N 个主站之间分配总线使用权。获得总线使用权的主站再按照主从方式来确定在自己的令牌持有时间内与哪些站通信。一般在主站中配置有一张轮询表，可按照轮询表上排列的其它主
9、站号及从站号进行轮询循。获得令牌的主站对于用户随机提出的通信任务可按优先级安排在轮询之前或之后进行。获得总线使用权的主站可以采用多种数据传送方式与目的站的通信，其中以无应答无连接方式速度最快。,令牌环通信方式,有少量的PLC网络采用环形拓扑结构，其存取控制采用令牌法，具有较好的实时性。令牌在物理环中按箭头指向，一站接一站地传送，获得令牌的站有权发送数据。设 B 站要向 D 站发送数据。当令牌传送到 B 站时， B 站把令牌变为暂定证，然后把等待发送数据按格式加在暂停证后面，再加上令牌一起发往 C 站。此帧信息经 C 站中转后到达 D 站， D 站把自己的本站地址与帧格式中目的地址相比较，发现两
10、者相同，表明此帧信息是发给 D 站的，然后对此帧信息做差错校验，并把校验结果以肯定应答或否定应答填在 ACK 段中。同时把此帧信息复制下来，再把带有应答的帧继续向下传送，经 A 站中转到达 B 。 B 站用自己的本站地址与帧中源地址相比较，发现两者相同，表明此帧是自己发出的，再检查 ACK 。若为否定应答，要组织重发；若为肯定应答，则把此帧从环上吸收掉，只剩下令牌在环中继续流动。,CSMA/CD (carrier-sense multiple access with collision detection)通信方式,这是一种随机通信方式，总线上各站地位平等，没有主从之分。采用 CSMA/CD
11、存取控制方式，此控制方式用通俗的语言描述为“先听后讲，边讲边听”。所谓先听后讲是指要求使用总线的各站，在发送数据之前必须先监听，看看总线是否空闲，确认总线空闲后再向总线发送数据。“先听后讲”并不能完全避免冲突，如果仍发生了冲突，则不能等到差错校验时再发现，这样对通信资源浪费太严重，而要采用“边讲边听”。发送数据的站，一边发送，一边监听，若发现冲突，立即停止发送，并发出阻塞音，通知网上其它站发生了冲突，然后冲突双方采用退避算法来决定重新上网时间，解决冲突。,在新近推出的一些现场总线中，常常把多种通信方式集成配置在某一级子网上。从通信方法上看，都是一些原来常用的，但如何自动地从一种通信方式切换到另
12、一种，如何按优先级调度，则成为多种通信方式集成的关键。,CSMA/CD 存取控制方式不能保证在一定时间周期内，网上每个站都可获得总线使用权，也不能用静态方式赋予某些站以较高优先权，不能用动态方式赋予某些紧急通信任务以较高优先权，因此这是一种不能保证实时性的存取控制方式。但是它采用随机方式，方法本身简单，而且见缝插针，只要总线空闲就抢着上网，通信资源利用率高，因而通信法适合用于上层生产管理子网。,多通信方式集成,FX2N的通信网络功能及通信设备种类,FX2N的通信网络功能简介,1、CC-Link网络功能； 2、N:N网络功能； 3、并联链接功能； 4、计算机链接功能； 5、变频器通信功能； 6、
13、无协议通信功能； 7、编程器通信功能； 8、远程维护功能； 9、 CC-Link/LT网络功能； 10、AS-i系统功能 11、因特网邮件发送功能 12、短信发送功能,1、FX可编程控制器可以用作主站、远程设备站、智能设备站； 2、FX系列主站可以连接与CC-Link网络对应的远程设备站、远程I/O站(变频器、AC伺服、传感器等)进行数据链接；,功能,用途,用于生产线的分散控制和集中管理，与上位网络之间的数据交换,最多8台FX可编程控制器相连接，自动执行数据交换； 通过刷新范围决定的软元件在各可编程之间执行数据通信，并可以在所有可编程控制器中监控这些软元件,功能,用途,可以实现小规模系统的数据
14、链接以及设备之间的信息交换,两台FX可编程控制器之间，通过位元件(M)100点和数据寄存器(D)10点进行自动数据交换,功能,用途,可以执行两台FX可编程控制器之间的数据交换,1台计算机连接最多16台FX、A系列可编程控制器，并从计算机直接指定可编程控制器的软元件，执行数据交换功能。,功能,用途,可以实现生产管理以及库存管理,对以RS-485方式连接的多台变频器执行控制，以及更改参数。,功能,用途,可以从可编程控制器对最多8台变频器进行运行控制。,可以与具有RS-232C，RS-422/RS-485接口的设备进行无协议串行通信,功能,用途,可以与条形码阅读器、打印机、计算机、测量仪表等进行通信
15、。,用途,1、使用计算机或编程工具进行变更和监控； 2、通过RS-232C直接连接计算机修改程序； 3、当显示器的连接占用了FX内置编程接口时，通过连接通信设备，利用计算机执行监控和传送,功能,在可编程控制器内置或是选件接口上连接计算机或编程工具，执行编程工作。,功能,通过可编程控制器侧调制解调器和回路(手机、电话)与计算机侧调制解调器相连，从计算机执行监控与程序传送功能；FXGP/WIN可以在计算机之间传送文件数据。,用途,对远距离设备执行程序变更和监控,功能,对远离可编程控制器的场所中的传感器、灯等设备输入输出信息进行通信。,用途,实现输入输出的省配线,功能,对远离可编程控制器的场所中的传
16、感器/执行器(从站)的输入输出信息进行通信，具备自动分配地址功能,用途,实现输入输出的省配线,功能,由可编程控制器发送电子邮件，将设备工作状况发送到可以接受因特网邮件的计算机或手机。,用途,无人设备、远程设备、工厂内设备的监视，日志数据的发送,功能,由可编程控制器发送短信，将设备工作状况发送到可以接受短信的手机。,用途,无人设备、远程设备、工厂内设备的监视。,FX2N的通信设备及其与通信功能之间的关系,FX2N的几种通信方式的编程实现,N：N通信,概述,N：N通信指最多8台FX可编程控制器之间通过RS485协议，进行软元件互相连接的功能。N：N通信原理是：在所有可编程控制器开辟相同的通信缓冲区，将通信缓冲区按不同站点分块，相同分块存放相同站点所发送的数据。在通信过程中，每个站点负责将其他站点发送的数据写入相同的缓冲区分块，通过对这些分块部分的软元件的读写，就可以实现与其他站点数据交换。根据链接部分的软元件不同，有三种链接模式可选。通过RS485的适配器链接，通信距离可达500m，如果其中混有RS485通信板，则最大距离为50m。,
