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1、第7章 PLC的通信及网络技术,7.1 PLC通信基础 7.2 三菱FX系列PLC的通信 7.3 PLC网络 7.4 三菱PLC网络的工程应用实例,7.1 PLC通信基础,7.1.1 通信方式 7.1.2 通信介质 7.1.3 PLC常用通信接口 7.1.4 计算机通信标准,7.1.1 通信方式,1.并行通信与串行通信 2.单工通信与双工通信 3.异步通信与同步通信 4.基带传输与频带传输,3.异步通信与同步通信,图7-1 异步通信的信息格式,7.1.2 通信介质,1.双绞线 2.同轴电缆 3.光缆,表7-1 常用通信介质特性,3.光缆,1)光纤支持很宽的带宽，其范围在10141015Hz之间
2、，这个范围覆盖了红外线和可见光的频谱。 2)具有很快的传输速率，当前限制其所能实现的传输速率的因素来自信号生成技术。 3)光纤抗电磁干扰能力强，由于光纤中传输的是不受外界电磁干扰的光束，而光束本身又不向外辐射，因此它适用于长距离的信息传输及安全性要求较高的场合。 4)光纤衰减较小，中继器的间距较大。,7.1.3 PLC常用通信接口,1. RS-232C 2.RS-422A 3. RS-485,1. RS-232C,1)传输速率较低，最高传输速度速率为20kbit/s。 2)传输距离短，最大通信距离为15m。 3)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容，故需使用电平
3、转换电路方能与TTL电路连接。,表7-2 RS-232C接口引脚信号的定义,1. RS-232C,图7-2 两个RS-232C数据终端设备的连接 a)典型连接 b)近距离连接,1. RS-232C,图7-3 单端驱动单端接收的电路,2.RS-422A,图7-4 平衡驱动差分接收的电路,3. RS-485,图7-5 使用RS-485的网络,3. RS-485,图7-6 RS-232C/RS-422A转换器原理图,7.1.4 计算机通信标准,1.开放系统互连模型 2. IEEE 802通信标准,1.开放系统互连模型,(1)物理层 (2)数据链路层(Data (3)网络层(Network (4)传输
4、层(Transport (5)会话层(Session (6)表示层(Presentation (7)应用层(Application,1.开放系统互连模型,图7-7 开放系统互连(OSI)模型,2. IEEE 802通信标准,(1) CSMA/CD协议 (2)令牌总线 (3)令牌环,(2)令牌总线,图7-8 令牌总线结构,7.2 三菱FX系列PLC的通信,7.2.1 FX系列PLC的通信模式 7.2.2 PLC与计算机专有协议的通信 7.2.3 PLC与计算机无协议通信 7.2.4 并行通信与NN通信,7.2.1 FX系列PLC的通信模式,1)PLC的NN通信方式。 2)PLC双机并联通信方式。
5、 3)PLC与计算机专有协议通信方式。 4)PLC与计算机无协议通信方式。 (1) PLC的NN通信方式 (2) PLC双机并联通信方式 (3) PLC与计算机专有协议通信方式 (4) PLC与计算机无协议通信方式,表7-3 FX系列PLC各通信模式的特性,表7-3 FX系列PLC各通信模式的特性,7.2.2 PLC与计算机专有协议的通信,1)判别PC上配置的通信接口是否与要连入的PLC匹配，若不匹配，则增加通信模板。 2)要熟悉PLC的通信协议，按照协议的规定及帧格式编写PC的通信程序。 3)选择适当的操作系统提供的软件平台，编制用户要求的画面。 4)若要远程传送，可通过Modem接入电话网
6、。 1.硬件连接 2. FX系列PLC通信协议 3. PC通信程序的编写,1.硬件连接,图7-9 PC与PLC的硬件连接 a)通过FX-232AW单元的点对点连接 b)通过通信功能扩展板FX-232BD的点对点连接 c)多点结构连接,2. FX系列PLC通信协议,(1)数据格式 (2)通信命令 (3)通信控制字符 (4)报文格式 (5)传输规程,图7-10 数据格式,表7-4 FX系列PLC的通信命令,表格,表格,表7-5 FX系列PLC通信控制字符,图7-11 传输过程,3. PC通信程序的编写,(1)通信口初始化 (2)请求通信与确认 (3)发送命令报文 (4)读取应答报文,图7-12 传
7、输应答过程及命令报文,7.2.3 PLC与计算机无协议通信,1.系统配置 2.通信数据的处理,1.系统配置,表7-6 无协议通信时PLC与通信接口的配置,2.通信数据的处理,(1)16位数据处理模式 (2) 8位数据处理模式,图7-13 RS指令在处理16位数据时的控制程序,图7-14 发送数据和发送数据剩余量,图7-15 接收数据和已接收数据量,(2) 8位数据处理模式,1)打印机每打一条信息下移一行，在信息的末尾写 2)利用X0驱动RS指令; 3)每次X1打开()时，将D200D210的内容发送到打印机，并打印“测试行”。,图7-16 RS指令在处理8位数据时的控制程序,图7-17 发送数
8、据和发送数据余量,图7-18 接收数据和接收数据余量,表7-7 通信格式(D8120=006FH),图7-19 控制程序,7.2.4 并行通信与NN通信,1.并行通信 2. NN网络通信,1.并行通信,(1)模式与链接单元 (2)应用举例,图7-20 并行通信的系统配置示意图,表7-8 并行通信时PLC使用的通信接口,表7-9 并行通信时相关的辅助继电器与数据寄存器,图7-21 并行链接的工作模式 a)普通模式 b) 高速模式,表7-10 普通模式下的链接单元,表7-11 高速模式下的链接单元,图7-22 主站参考控制程序,图7-23 从站参考控制程序,2. NN网络通信,(1)设置方法 (2
9、)应用举例,图7-24 NN网络系统配置,表7-12 与NN网络相关的数据寄存器,表7-12 与NN网络相关的数据寄存器,表7-13 与NN网络相关的辅助继电器,(1)设置方法,1)设定站点号D8176。 2)设定从站点总数D8177。 3)设置刷新范围D8178。 4)设定重试次数D8179。 5)设置通信超时D8180。,表7-14 NN网络在三种刷新模式下占用的编程元件,表7-14 NN网络在三种刷新模式下占用的编程元件,图7-25 主站参数设定程序,7.3 PLC网络,7.3.1 现场总线简介 7.3.2 三菱PLC的网络 7.3.3 基于FX2N系列PLC的网络技术,7.3.1 现场
10、总线简介,1.现场总线控制系统的组成 2.现场总线控制系统体系结构 3.典型现场总线 4.现场总线的特点,图7-26 典型的FCS体系结构,3.典型现场总线,(1)PROFIBUS (2)基金会现场总线 (3)Lonworks,4.现场总线的特点,(1)现场总线是数字通信网络 (2)现场总线是开放式互连网络 (3)现场总线是结构和功能高度分散的系统 (4)现场总线具有优越的远程监控功能 (5)为企业信息系统的构建创造了条件,7.3.2 三菱PLC的网络,1.信息层(Ethernet以太网) 2.控制层MELSECNET/10(H) 3.设备层/现场总线CC-Link,图7-27 三菱公司的PL
11、C网络,3.设备层/现场总线CC-Link,(1)网络拓扑结构 (2)硬件配置 (3)链接通信区,(1)网络拓扑结构,1)双层系统。 2)多层系统。,图7-28 双层系统网 a)远程I/O网络(光缆环形网) b)远程I/O网络(同轴电缆总线网) c)PLC-to-PLC网络(光缆环形网),图7-29 多层系统网,表7-15 远程I/O网络模块,图7-30 数据映射图,7.3.3 基于FX2N系列PLC的网络技术,1. CC-Link现场总线 2. ASI网络 3. PROFIBUS现场总线 4.现场总线DeviceNet 5. MELSEC-I/O链接,1. CC-Link现场总线,(1) C
12、C-Link系统的构成 (2)CC-Link的通信方式 (3)CC-Link的特点,图7-31 CC-Link系统的链接,表7-16 F-16CCL-M模块的技术特性,表7-16 F-16CCL-M模块的技术特性,表7-16 F-16CCL-M模块的技术特性,表7-17 CC-Link站的类型,表7-17 CC-Link站的类型,(2)CC-Link的通信方式,1)循环通信方式：CC-Link采用广播循环通信方式。 2)CC-Link的链接元件：每一个CC-Link系统可以进行总计4096点的位，及加上总计512点的字的数据的循环通信，通过这些链接元件完成与远程I/O、模拟量模块、人机界面、变
13、频器等FA(工业自动化)设备产品间高速的通信。 3)瞬时传送通信：在CC-Link中，除了自动刷新的循环通信之外，还可以使用不定期收发信息的瞬时传送通信方式。,表7-18 链接元件表,(3)CC-Link的特点,1)通信速度快：CC-Link的通信速度可达到10Mbit/s，可确保需高速响应的传感器输入和智能化设备间的大容量数据的通信。 2)高速链接扫描：在只有主站及远程I/O站的系统中，通过设定为远程I/O网络模式的方法，可以缩短链接扫描时间。 3)备用主站功能：使用备用主站功能时，当主站发生了异常时，备用主站接替作为主站，使网络的数据链接继续进行。 4)自动刷新功能、预约站功能：以PLC作
14、为CC-Link的主站为例，由主站模块管理整个网络的运行和数据刷新，主站模块与PLC的CPU的数据刷新可在主站参数中设置刷新参数，便可以将所有的网络通信数据和网络系统监视数据自动刷新到PLC的CPU中，不需要编写刷新程序。,5)完善的RAS功能：RAS是Reliability(可靠性)、Availability(有效性)、Serviceability(可维护性)的缩写。 6)优异的抗噪性能和兼容性 7)互操作性和即插即用：CC-Link提供给合作厂商描述每种类型产品的数据配置文档。 8)瞬时传送功能：CC-Link的通信形式可分为两种，循环通信和瞬时传送。,表7-19 CC-Link通信速度和
15、距离的关系,表7-20 链接扫描时间的比较(通信速度为10Mbit/s时),2. ASI网络,图7-32 ASI网络系统构成,3. PROFIBUS现场总线,图7-33 FPLC的DP网络结构(使用F-32NT-DP模块),图7-34 FPLC的DP网络结构(使用F-32DP-IF模块),4.现场总线DeviceNet,图7-35 FPLC的DeviceNet网络结构,5. MELSEC-I/O链接,图7-36 F系列PLC的MELSEC-I/O链接,7.4 三菱PLC网络的工程应用实例,1.汽车总装线系统的构成与要求 2.系统功能 3.系统优点,图7-37 汽车总装线系统的配置,3.系统优点,(1)保持稳定的自动化生产 (2)确保产品质量 (3)维护方便 (4)提高系统的柔性 (5)节省人力资源,
