可编程控制器第7章

第7章PLC的通信及网络7.1通信网络的基础知识1．数据通信方式(1)串行通信与并行通信(2)同步和异步传送7.1.1数据通信基础异步传送

(3)基带传送和频带传送曼彻斯特编码

频带传送的三种调制形式的比较调频调幅调相2．数据传送方向单工通信方式半双工通信方式全双工通信方式单工示意图

半双工示意图

全双工示意图

3．传送介质常用的传送介质双绞线同轴电缆光缆其他通信介质无线电红外线微波等传送介质性能比较性能传送介质双绞线同轴电缆光缆传送速率9.6Kbps~2Mbps1~450Mbps10~500Mbps连接方法点到点多点1.5km不用中继点到点多点10km不用中继(宽带)1~3km不用中继(基带)点到点50km不用中继传送信号数字、调制信号、纯模拟信号(基带)调制信号，数字(基带)，数字、声音、图像(宽带)调制信号(基带)数字、声音、图像(宽带)支持网络星型、环型、小型交换机总线型、环型总线型、环型抗干扰较强(需外屏蔽)强极强抗恶劣环境好好，但必须将电缆与腐蚀物隔开极好，耐高温和其他恶劣环境4．串行通信接口标准(1)RS-232C串行接口标准接口的机械特性接口的电气特性接口的信号功能25针D型连接器

RS-232C引脚及信号定义引脚信号说明l保护地

(可以不用)2TXD发送数据3RXD接收数据4RTS请求发送5CTS允许发送6DSR数据装置准备好7信号地信号地8DCD载波检测20DTR数据终端准备好22振铃指示响铃信号(2)RS-232C在PLC系统中的应用RS-232C端口引脚及功能引脚缩写名称方向lFG接地2SD(TXD)发送数据输出3RD(RXD)接收数据输入4RS(RTS)请求发送输出5CS(CTS)清除发送输入6不用7不用8不用9SG信号地连接器配合FG接地RS-232C的不足之处：传送速率和距离有限；没有规定的连接器，可设计出不同的连接方案，这些方案有时不兼容；由于发送器和接收器接口应用的不平衡，在信号交换中可能产生干扰；每根信号线都可以进行两个方向的信息传送，存在有潜在的地线回流问题(3)RS-422A、RS-423A与RS-449、RS-485标准。①RS-449标准。其特点是：制定连接器的技术规范支持较远的传送距离支持较高的数据传送速率提供平衡电路改进接口电气特性EIA推荐的串行通信的主要性能参数接口性能EIARS-232CEIARS-423AEIARS-422A单位操作方式单端单端差分最大电缆距离155001200m最大数据速率20K300K10Mbps驱动器输出电压，开路±25±6在输出之间为6V(最大)驱动器输出电压，加载输出±5、±15±3.6在输出之间为2V(最大)驱动器断电输出阻抗R0=300Ω在−6v到+6V之间为100μA在+6V到−0.25v之间为100μA最小驱动器输出电路电流±500±150±150mA驱动器输出摆动速率30V/μs摆动速率必须基于电缆长度和调制速率进行控制不必控制接收器输入阻抗3~7≥4≥4kΩ接收器输入阈值−3~+3−0.2~+0.2−0.2~+0.2V(最大)接收器输入电压−25~+25−12~+12−12~+12V(最大)②RS-422A和RS-485及其应用RS-422/485互联方案

多站互连的RS-485(最多32对驱动器/接收器)

RS-422A与RS-485比较接口项目RS-422ARS-485动作方式差动方式差动方式可连接的台数1台驱动器/10台接收器32台驱动器/32台接收器最大距离1200m1200m传送速率的最大值12m10Mbps10Mbps120m1Mbps1Mbps1200m100Kbps100Kbps同相电压的最大值+6V/−0.25V+12V/−7V驱动器的输出电压无负载时±5V±5V有负载时±2V±1.5V驱动器的负载阻抗100Ω54Ω驱动器的输出阻抗(高阻抗状态)POWERON没有规定±100μA−7V≤Vcom≤12VPOWEROFF±100μA最大−0.25V≤Vcom≤6V±100μA最大−7V≤Vcom≤12V接收器输入电压范围−7~+7V−7~+12V接收器输入灵敏度±200mV±200mV接收器输入阻抗>4kΩ>12kΩ(4)RS-232C/422A转换电路RS-232C/422A转换装置电原理图

7.1.2工业局域网基本知识网络按站间距离可分为：全域网GAN(GlobalAreaNetwork)广域网(又称远程网)局域网1．局域网四大要素(1)网络拓朴结构传送介质介质访问控制通道利用方式星型网络

环型网络

总线型网络

(2)介质访问控制令牌传送方式争用方式(3)通道的利用方式基带方式频带方式。(4)传送介质2．网络模型(1)OSI层次结构网络分层结构图

OSI模型

802模型

(2)IEEE802参考模型802协议中定义了三种介质访问技术①IEEE802.3总线局域网

CSMA/CD工作流程

②IEEE802.4令牌总线相当于一个逻辑环

③IEEE802.5环型局域网

3．工业局域网的选型考虑(1)拓朴结构方面直接控制级监控和优化级管理级(2)介质访问控制及通信协议方面7.2三菱PLC的通信网络三菱PLC为用户提供了三层应用网络以太网(Ethernet)区域网CC-Link网(开放式现场总线)三菱PLC的三层网络

7.2.1以太网三菱PLC常用的以太网模块有QJ71E-100、QJ71E71等。三菱以太网的主要功能：使用MC通信协议，可以在PLC与PLC之间、PLC与外部设备之间进行数据通信使用网络互联技术通信协议TCP/IP，解决同其他网络之间的互联网问题可以以电子邮件方式发送和接收数据7.2.2区域网MELSECNET/10网络MELSECNET/II网络MELSECNET/H网络MELSEC-I/O通信系统7.3CC-Link现场总线网主站本地站远程I/O站远程设备站等7.3.1CC-Link网的组成CC-Link网

CC-Link网的功能主要有：主站与远程I/O站的通信。主站与本地站的通信。主站与远程设备站的通信。主站与智能设备站的通信Q系列PLC项目型号Q02CPUQ02HCPUQ06HCPUQ12HCPUQ25HCPU控制方式存储程序的反复运算输入输出控制方式刷新方式程序语言顺序控制专用语言继电器符号语言(梯形图)，逻辑符号语言(列表)SFC<MELSAP-3>、MELSAP-L处理速度(顺控指令)LD79ns34nsMOV(MOVDOD1)237ns102ns恒定扫描(保持扫描时间恒定的功能)0.5~2000ms(可以0.5ms为单位设置)程序容量步数28K步28K步60K步124K步252K步文件数28(个)28(个)60(个)124(个)252(个)输入输出软元件点数8192点(X/Y0~1FFF)输入输出点数4096点(X/Y0~FFF)软元件点数内部继电器[M]默认8192点(M0~8191)锁存继电器[L]默认8192点(ID~8191)链接继电器[B]默认8192点(Bo~1FFF)定时器[T]默认2048点(T0~2047)(低速定时器/高速定时器共用)低速定时器/高速定时器的切换采用指令设置低速定时器/高速定时器的计测单位采用参数设置(低速定时器：1~1000ms，lms单位，默认100ms)(高速定时器：0.1~l00ms，0.1ms单位，默认10ms)累加定时器[ST]默认0点(ST0~2047)(低速定时器/高速定时器共用)低速定时器/高速定时器的切换采用指令设置低速定时器/高速定时器的计测单位采用参数设置(低速定时器：1~1000ms，1ms单位，默认100ms)(高速定时器：0.1~100ms，0.1ms单位，默认10ms)计数器[c]普通计数器默认1024点(C0~1023)中断计数器最大2128点(默认0点，利用参数进行设置)软元件点数数据寄存器[D]默认12288点(D0~12287)链接寄存器[w]默认8192点(W0~1FFF)报警器[F]默认2048点(F0~2047)边沿继电器[v]默认2048点(V0~2047)文件寄存器[R]32768点32768点/65536点131072点链接特殊继电[SB]2048点(SB0~7FF)链接特殊寄存器[SW]2048点(SW0~7FF)步进继电器[S]8192点(S0~8191)变址寄存器[z]16点(Z0~15)指针[P]4096点(P10~4095)，利用参数设置文件内指针/通用指针的使用范围中断指针[I]256点(10~255)利用参数设置系统中断指针128~131的固定周期间隔(0.5~l000ms，0.5ms单位)特殊继电器[SM]2048点(SM0~2047)特殊寄存器[SD]2048点(SD0~2047)7.3.2QJ61BTll模块QJ61BTll的面板

QJ61BTll端子接线图

7.3.3CC-Link网构建的一般方法CC-Link网的设备配置：选择主站和本地站的CPU和模块；选择远程I/O站模块；选择远程设备站模块。设置主站/本地站的站号和传送速率；设置远程I/O站、远程设备站的站号和传送速率。站号的设置是不间断的。设置主站/本地站的网络参数和自动刷新参数7.3.4主站与远程I/O站的通信1．主站与远程I/O站的通信系统2．主站站号与传送速率的设置

3．远程I/O站站号和传送速率的设置4．主站的网络参数的设置项目设置范围设置值起始I/O地址0000~OFE00000操作设置输入数据保持/清除默认：清除清除保持类型主站主站(双工功能)本地站备用主站默认：主站主站主站(双工功能)本地站备用主站模式在线(远程网络模式)在线(远程I/O网络模式)离线默认：在线(远程网络模式)在线(远程网络模式)在线(远程I/O网络模式)离线所有连接数1~64默认：643个模块远程输入(RX)软元件名称：从X，M，L，B，D，W，R或ZR中选择项目设置范围设置值远程输出(RY)软元件名称：从Y，M，L，B，T，C，ST，D，W，R或ZR中选择远程寄存器(RWr)软元件名称：从M，L，B，D，W，R或ZR中选择远程寄存器(RWw)软元件名称：从M，L，B，T，C，ST，D，W，R或ZR中选择特殊继电器(SB)软元件名称：从M，L，B，D，W，R，SB或ZR中选择特殊寄存器(SW)软元件名称：从M，L，B，D，W，R，SW或ZR中选择重试次数*l1~7默认：3次数自动重连接站数*11~10默认：1模块备用主站号*l空白：1~64(空白：未指定备用主站)默认：空白扫描模式设置异步/同步默认：异步异步/同步延迟信息设置*l0~100(0：未指定)默认：0应用GPPW软件进行主站网络参数设置的具体操作步骤如下：启动GPPW软件GXDeveloper，单击“工程→创建新工程”，选择“PLC系列”QCPU，选择“PLC类型”Q02，单击“确定”，将出现GPPW编辑对话框，在工程一览表中单击“参数”，双击“网络参数”，会出现网络参数设置对话框，单击“CC-Link”，出现CC-Link网络参数设置对话框，设置各参数，如图所示。单击CC-Link模块下拉箭头并设定模块数，然后设定I/O起始号。远程输入

远程输出

PLCCPU元件与远程I/O站输入输出的关系

5．控制远程I/O站的主程序的编写7.3.5主站与本地站的数据通信1．主站和本地站的站号与传送速率的设置在QJ61BTll模块的“站号设置开关”上分别设置主站站号为0，本地站站号为1(本地站占用4个站但只须指定第一个站号)。在主站和本地站的“传送速率/模式设置开关”上均设置为0，即传送速率为1561Kbps。2．主站和本地站的自动刷新参数的设置3．主站PLCCPU与本地站PLCCPU的软元件刷新和链接的关系主站与本地站的输入/输出软元件刷新和链接的关系

其刷新和链接过程如下所述：(1)本地站CPU的输出用自动刷新参数设置存储在本地站的“远程输出”缓冲存储器中，“远程输出”作为本地站系统中的输出数据。当每次链接扫描时，本地站的“远程输出”的数据自动存入主站的“远程输入”缓冲存储器中或其他本地站“远程输出”寄存器中。主站的“远程输入”数据自动刷新存储在主站CPU的软元件输入继电器中。“远程输入”寄存器的内容作为本地站系统中的输入数据。(2)主站输出时，用自动刷新参数设置存储在主站的“远程输出”缓冲存储器中。当每次链接扫描时，自动存入本地站的“远程输入”缓冲存储器中，再存入本地站CPU的软元件输入继电器中。主站与本地站数据读取/写入的刷新和链接关系

主站与本地站数据读取/写入的刷新和链接关系如下所述：(1)本地站PLCCPU的字数据(D)由自动刷新存储在本地站的“远程写入寄存器(RWw)”缓冲存储器中，此数据存储在与本地站相对应的区域中。存储在主站RWr的数据，经自动刷新存储到主站CPU的软元件(D)中。(2)主站CPU的软元件(D)输出时，经自动刷新存储到主站的“远程写入寄存器(RWw)”缓冲存储器中，此数据作为本地站系统的读取数据，再经自动刷新存储到本地站CPU的软元件(D)中。4．主站和本地站程序的编写主站程序

本地站程序

7.4Q主站CC-Link网络应用实例7.4.1Q主站CC-Link网络结构

Q主站网络简图

1．触摸屏

触摸屏软件的参数设定名称寄存器名称继电器名称继电器名称继电器站号D2011号站按键M110X0按键M10电流M206参数号D202…………电压M207读取值D22710站号按键M119X16按键M25转速写入值D204X0指示灯hi40设定M205监控显示D224……加速M203频率显示D225X16指示灯M55减速M204Y0指示灯M70REV指示M212REVM202……FWD指示M211FWDM201Y16指示灯