第6章__三菱FX2系列PLC的通信.ppt

第6章三菱FX2系列PLC的通信 本章要求本章主要介绍了PLC通信的基础知识和基本实现方法 同时以三菱FX2系列PLC为例 分别介绍了在DOS和Windows平台下 三菱MELSECMEDOC和SWOPC FXGP WIN C上位编程与通信软件的使用 6 1PLC通信概述 只要两个系统之间存在着信息的交换 那么这种交换就是通信 PLC与计算机 PLC与外围设备 PLC与PLC之间的通信统称为PLC通信 6 1 1通信系统图6 1通信系统的组成 硬件 发送设备 接收设备 控制设备和通信介质等 软件 通信协议和通信软件 发送设备在发送数据的同时 也可接收来自其它设备的信息 同样的 接收设备在接收数据的同时 也可发送反馈信息 控制设备按照通信协议和通信软件的要求 对发送和接收之间进行同步的协调 确保信息发送和接收的正确性和一致性 通信介质是数据传输的信道 通信协议的作用主要是规定各种数据的传输规则 更有效率地利用通信资源 保持通信的顺畅 收发双方都必须严格遵守通信协议的各项规定 通信软件则是人与通信系统之间的一个接口 使用者可以通过通信软件了解整个通信系统的运作情况 进而对通信系统进行各种控制和管理 6 1 1通信系统2 6 1 2通信方式3 数据传输方式 并行通信和串行通信 并行通信特点 将多个数据位同时进行传输 传输的数据有多少位 就相应地有多少根传输线 并行通信的速度快 但传输位数增多 电路复杂程度也增加 成本上升 并行通信适合于短距离的数据通信 在图6 2中一个8位数据 只要一个时钟周期就可从发送设备传送到接收设备 6 1 2通信方式4 串行通信特点 多位数据在一根数据线上顺序进行传送 其速度比并行通信要慢 电路简单 适合多数位 长距离通信 图6 3中8位数据 先做并 串转换 后用8个时钟周期 T1 T8 将其全部发送至接收设备 接收设备每个时钟周期接收到1位数据 8个时钟周期才接收完 经串 并转换 完成了8位数据的传输 6 1 2通信方式5 串行通信中发送设备与接收设备间要同步 否则会导致通信失败 它可分为同步和异步两种 异步串行通信 传输数据常以字节为单位分组 每组数据前后分别加一位起始位和停止位 还可增加 可在停止位前加一位校验位 这组数据称为一帧 6 1 2通信方式6 串行通信按传输方向 可分为单工 半双工和全双工三种 异步串行通信传输效率低 同步串行通信不再以字节为单位 而是以数据块 多个字节构成 为单位 在每个块前后加上起始位和停止位 减少了额外数据 提高了传输效率 同步通信方式的软硬件的复杂程度也随之上升 价格比较昂贵 只用在传输速率要求较高的系统中 PLC通信通常采用异步串行通信的方式 6 1 3PLC使用的通信介质和接口标准1 PLC通信多采用有线介质 双绞线 同轴电缆 光纤 介质要求 抗干扰性高 传输速度较快 性价比 双绞线和同轴电缆符合这些要求 适合PLC通信的特点 1 RS 232C接口标准RS 232C接口标准 标准的25针D型连接器 其管脚定义如表6 1所示 RS 232C由美国电子工业协会EIA于62年公布 规定了通信系统间数据交换方式 电气传输标准 收发双方通信协议的标准 RS 232C规定 1电平 5V 15V 0电平 5V 15V 由于电平相差很大 因此抗干扰能力较强 2 6 1 3PLC使用的通信介质和接口标准2 最简单的通信 只要用到3个管脚 TXD RXD和地 常采用9针连接器 2 6 1 3PLC使用的通信介质和接口标准3 波特率的定义 每秒传输的位数 单位是bps bitpersecond 波特率有300 600 19200bps等几种 RS 232C缺点 传输距离不大 传输速率较低 抗共模干扰能力较差等 为此 EIA推出RS 422A接口标准 2 RS 422A接口标准在RS 232C的25个引脚基础上 增加到了37个引脚 从而在功能上比RS 232C多了10种新功能 RS 422A与RS 232C的区别 使用 5V作为工作电压 采用了差动收发的方式 差动收发需要一对平衡差分信号线 逻辑 1 和逻辑 0 是由两根信号线之间的电位差来表示的 因此 相比RS 232C的单端收发方式来说 RS 422A在抗干扰性方面得到了明显的增强 6 1 3PLC使用的通信介质和接口标准4 3 RS 485A接口标准跟RS 422A基本一样 区别 RS 485A的工作方式是半双工 而RS 422A则是全双工 全双工 可以同时进行数据的发送和接收 半双工 在同一时刻 要么只能发送数据 要么只能接收数据 两者不能同时进行 RS 422A需要有两对平衡差分信号线 而RS 485A只需要一对 RS 485A与RS 422A一样 都是采用差动收发的方式 而且输出阻抗低 无接地回路等问题 所以它的抗干扰性也相当好 传输速率可以达到10Mbps 6 1 4通信协议为了保证收发各方通信的准确和畅通 类似于同交通 6 1 4通信协议2 规则用来规范交通行为一样 在通信系统中用通信协议来规范收发各方通信行为 国际标准化组织和其它专业团体制定了许多已被人们普遍接受和广泛使用的通信协议 也可制定自己的通信协议 用比较简单且合理有效的方式来管理参与通信的各方 6 2PLC通信的实现PLC厂家为PLC配备了专用的通信接口和通信模块 以方便与上位机进行通信 以及PLC相互之间进行通信 6 2 1PLC与计算机之间的通信1系统参数由PLC发送给上位机 然后上位机对数据经过分析 加工处理后 回显给操作者 操作者再将需要 6 2 1PLC与计算机之间的通信1 执行的命令输入到上位机 由上位机回传给PLC 上位机通常都是通用计算机 主要完成数据传输 处理 显示和打印 监视工作状态 网络通信和编制PLC程序 而PLC仍然是面向现场和设备 进行实时控制 1 通信接口与模块小型PLC上都有RS 422A或RS 232C的通信接口 而在中大型的PLC上都有专用的通信模块 PLC与上位机的连接可以直接使用适配电缆 如图6 8所示 6 2 1PLC与计算机之间的通信2 当PCL上的通信接口是RS 422A时 必须在PLC与计算机之间加一个RS 232C与RS 422A的接口转换器 以实现通信 RS 232C采用的接口转换模块FX 232ADP是一种以无规约方式与各种RS 232C设备进行数据交换的适配器 FX 232ADP转换模块与PLC连接好后 根据特殊寄存器D8120的设置来交换数据 PLC的RS指令可以设置交换数据的点数和地址 2 通信协议FX2系列PLC与计算机之间的通信采用的是RS 232C标准 数据交换方式是字符串的ASCII码 每笔数据的长度可在通信前设定 例如 要将数据字符 0 发送给接收方 数据交换方式 13 6 2 1PLC与计算机之间的通信3 定义为10位数据长度 其中 1位起始位 7位数据位 1位奇校验位 和1位停止位 传送字符 0 的格式如图6 9所示 先传送起始位 然后是字符 0 的7位ASCII码 并且先传ASCII码的低位 因为字符 0 的ASCII码是 0110000 所以传送的码流是 0000110 跟在字符 0 后面的是奇校验位 最后是停止位 6 2 1PLC与计算机之间的通信4 上面介绍了单个命令字符的收发协议 接下来再对PLC与计算机之间的帧传送格式做个简单的介绍 PLC与计算机之间大量数据的传输是以帧为单位 每帧包含了多个字符数据以及若干个命令字符 图6 10给出了一个多字符帧的组成示意图 此多字符帧以STX开头 ETX结尾 多个字符数据被包含在两者之间 STX后面紧跟的是一个命令字符 它的十六进制码是30H 表示这是一个读命令 CMD0 图6 10计算机从Y0读取2个字节的多字符帧 6 2 1PLC与计算机之间的通信5 读命令后面的四个字符 00A0 代表了PLC输出线圈Y0的首地址 首地址后面的两个字符 02 表示所要读取字节的个数 在这个例子中是要读取两个字节的数据 Y0到Y7以及Y10到Y17 在ETX后面的是两个字节长度的校验和 校验和的计算是从读命令 CMD0 到ETX之间的所有字符和的最低八位 包括读命令和ETX字符 在这个例子中 校验和的计算应该如下所示 30H 30H 30H 41H 30H 30H 32H 03H 166H 最低八位是66H 所以最后两个字节的校验和应该是 66 用ASCII码表示就是 36H36H 3 通信操作除了数据格式的设定之外 还有其它一些通信参数需要 6 2 1PLC与计算机之间的通信6 通信之前进行设置 双方必须对通信参数进行约定 包括波特率 起始位 停止位和奇偶检验位 都可以在数据寄存器D8120中进行设置 设置方法如表6 3 由上表可知 如果要传送的数据长度是7位 有1位起始位和1位停止位 为奇校验 波特率为9600bps 则D8120的低八位可设置为 82H 10000010B 注意 双方参数设置要一致 否则会导致通信失败 6 2 2PLC与PLC之间的通信1 对于多控制任务的复杂控制系统 多采用多台PLC连接通信来实现 这些PLC有各自不同的任务分配 进行各自的控制 同时它们之间又有相互联系 相互通信达到共同控制的目的 PLC与PLC之间的通信 常称之为同位通信 1 通信系统的连接PLC与PLC间通信 只能通过专用的通信模块来实现 如光纤并行通讯适配器FX2 40AP和双绞线并行通讯适配器FX2 40AW 它们可方便地实现两台PLC间的通信 单级系统 一台PLC只连接一个通信模块 并且通过连接适配器将两台PLC或两台以上的PLC进行连接 以实现相互间进行通信的系统 图6 11是两台PLC通过通讯适配器进行互联并行运行的示意图 2 6 2 2PLC与PLC之间的通信2 如果一台PLC连接了多个通信模块 然后通过多个通信模块与多台PLC进行互联 由此所组成的通信系统被称之为多级系统 多级系统中的各级之间相互独立 不受限制 也不存在上 下级的关系 最多可以有四级通信系统组成 23 6 2 2PLC与PLC之间的通信3 多级PLC连接组成多级系统的示意图如图6 12所示 6 2 2PLC与PLC之间的通信4 大规模控制中常采用单级或多级通信系统 它们在通信中不占用I O点数 只要在辅助继电器 数据寄存器中专门开辟一块地址区域 按特定编号分配给各PLC 对某些地址区域来说 有些PLC对其是只写的 而另一些对其是只读 各组件间状态信息就可以进行互换 通过不同的状态就可以相应地控制本身软组件的状态 从而达到了通信的目的 由此可见 对于任何一台互联中的PLC的操作 相当于独立操作一台普通的PLC 没有增加互联后的操作复杂度 由于存在这种状态信息的交换 使得任何一台PLC都可以对其它PLC上的组件进行控制 从而拓展了单台PLC的控制范围和能力 2 通信系统的操作主站和从站间的通讯可以是100 100点的ON OFF信号和10字 10字的16位数据 用于通信的辅助继电器是M800 M999 数据寄存器是D490 D509 在图6 11中 如果主站想要将某些输入的ON OFF状态让从站知道 可以将这些ON OFF状态存放到辅助继电器M800 M899中 同样的 从站可以将传送给主站的ON OFF状态存放到辅助继电器M900 M999中 看如图6 13例子 主站输入线圈X000 X007状态相应传送到辅助继电器M800 M807 从站在M800 M807中读这些状态 然后将其输出到Y000 Y007 主站中D0和D2的和被存放在数据寄存器D490中 从站读后 6 2 2PLC与PLC之间的通信5 20 6 2 2PLC与PLC之间的通信6 将其与100比较 当比较结果小于或等于时 从站Y010就被打开 同样 从站中M0 M7状态被主站读到后 就被相应地输出到Y000 Y007 从站中D10的值通过D500传到了主站 成为定时器T0的定时值 图6 13通信编程实例程序梯形图 6 3三菱MEDOC通信软件的使用1 MEDOC软件是三菱公司为三菱PLC开发的通信软件 其V2 30版本适用于F F1 F2 FX A等多种机型 6 3 1编程与通信实例例6 1用MEDOC编程软件对例3 1中电机启 保 停电路编程与控制 要求 1 用MEDOC画出PLC控制梯形图 并将其转换成指令表 2 程序步的传输和校验 MEDOC PLC 3 画出控制系统的接线图 并按此校验是否达到控制要求 4 指出计算机和FX0S 10MR间通信的硬件连接方法 解 电机启 保 停PLC控制的要求 输入 输出点的分配可参看例3 1 PLC控制梯形图见图3 2 1 MEDOC软件的启动与退出 1 MEDOC的启动启动Windows时按F8 在出现的菜单中选 命令行 进入DOS环 境后 输入如下的命令 C cdmedocC medoc接着可以在屏幕上看到如图6 14所示的界面 6 3三菱MEDOC通信软件的使用2 图6 14出现的版本界面 2 MEDOC的退出多次按ESC键 直到出现主菜单 然后将光标移至 Quit 菜单选项并且按回车 再选 Yes 并按回车即可 2 MEDOC画梯形图用MEDOC画图3 2中的梯形图的具体步骤如下 1 选Start 选New Proj 出现如图6 15所示窗口 选实际所 6 3三菱MEDOC通信软件的使用3 图6 15创建新的项目文件界面 用的PLC类型 并按回车键 如果没有正确选择PLC型号 则会在通信时发生麻烦 出现提示 Enternameofproject 输入工程文件名 ex61 并按回车键 按ESC键 返回主菜单 2 选主菜单中Edit 出现下一级子菜单 选Ladder 出现如图6 16的编辑梯形图界面 编辑梯形图要用到2个功能键F2和F7都是乒乓开关 其功能如图6 17窗口中的说明 6 3三菱MEDOC通信软件的使用4 图6 16编辑梯形图界面 F2进入 退出工作区 F7开始 结束梯形图编辑 在梯形图编辑窗口中 按F2键进入工作区 再按F7键就可以对梯形图进行编辑了 编辑梯形图所要用到的一些组件都可以在图6 16所示界面的最下面找到 只要按下该组件所对应的功能键号就可以在工作区上画出该组件 6 3三菱MEDOC通信软件的使用5 图6 17功能键帮助窗口 对应图3 2电路的梯形图如图6 18所示 具体画法如下 光标定位在第1行的左母线处 按 1 键 将出现一个常开符号 在符号的上方输入组件的名称 X0 并按回车 光标自动向右移动一个符号位 这样常开X0就画好了 6 3三菱MEDOC通信软件的使用6 图6 18电机启 保 停梯形图 按 2 键 将会出现一个常闭符号 在符号的上方输入组件的名称 X1 并按回车 光标自动向右移动一个符号位 这样常闭X1就画好了 同样的方法画好常闭X2 按 7 键 将会出现一个线圈符号 在符号的上方输入组件的名称 Y0 并按回车 软件自动连线将Y0画在右母线处 光标定位在第2行的左母线处 按 3 键 将会出现一个向上连接的常开符号 在符号的上方输入组件的名称 Y0 并按回车 这样自保接点Y0就画好了 光标定位在第3行的左母线处 按 8 键 直接输入 END 并按回车 END命令就画好了 3 保存梯形图先按F7 后按F2 退出梯形图编辑状态和工作区 然后在 Ladder 的下一级子菜单中 选择 Saved 选项 并按回车 即可保存编辑好的梯形图文件 如图6 19所示 在子菜单下面的信息框中会显示 Programsaved 程序文件已被保存 6 3三菱MEDOC通信软件的使用7 4 程序传输将程序文件从计算机传输到PLC 进行实验调试 按下ESC键 将PLC的界面退回到主菜单 然后 将PLC的RUN开关打向标有STOP的位置 注意 这时RUN指示灯应该不亮 接着选择主菜 6 3三菱MEDOC通信软件的使用8 图6 19保存后的梯形图ex61 单中的 Transfer 项并按回车 将会出现如图6 20所示的界面 从图6 20中 可以看到在界面的中央会出现一个PLC的传输菜单 里面有 Program 和 Comment 两个选项 选择 Program 然后按下回车键 在图6 20的菜单中选择 PLC 项并按回车 由于这 6 3三菱MEDOC通信软件的使用9 图6 20程序传输模式选择界面 此后就要等待程序步的传输和校验 如图6 22所示 5 接线图当程序传输成功之后 按照图6 23接线图 以实际PLC的工作情况来验证前面设计的正确性 观察PLC面板上的输出发光二极管 6 3三菱MEDOC通信软件的使用11 图6 22程序正在传输界面 的状态 也能验证运行的正确性 按下SB1 Y000的发光二极管亮 按下SB2或FR Y000的发光二极管熄灭 6 指令表梯形图画好后 通过 Edit 菜单下的 instr 命令 能将其转换为对应的指令表 如图6 24所示 反过来 若先编好的是指令表 6 3三菱MEDOC通信软件的使用12 也可通过Edit菜单下的Ladder命令 将其转换为对应的梯形图 7 硬件连接与通信设置以一台个人计算机和一台FX0S 10MR连接为例来说明硬件连接 个人计算机和PLC的连接电缆型号是 SC 09 电缆的长度三 6 3三菱MEDOC通信软件的使用13 图6 24指令表窗口 菱经销商可以按照实际需要而定做 电缆的一端是9芯的D型插头 图6 25所示 应插入计算机的串行口COM1或COM2 电缆的另一端有两个插头 一个是25芯的D型插头 可空着不用 一个是园柱型的8芯插头 有点象大口键盘插头 直接插入FX0S 10MR面板上内置的编程设备或GOT用插口中 如图6 26所示 6 3三菱MEDOC通信软件的使用14 SC 09电缆线可以支持DOS下的MEDOC编程软件 也支持Windows下的FXGP编程软件 为了使PLC与个人计算机间进行正常通信 除了正确的硬件连接之外 还得在MEDOC中进行正确的通信设置 设置的方法是 通过 transfer 菜单下的 setup 命 6 3三菱MEDOC通信软件的使用15 图6 24指令表窗口 令 回车后将出现如图6 27的setup窗口 将光标移到要设置的项上 按 回车 键或 Space 键可以选择不同的参数 若要保存改变后的设置 可以按 ESC 键 在出现是否存储对话时 选择Yes就行了 6 3三菱MEDOC通信软件的使用16 图6 27setup窗口 6 4三菱FXGP通信软件的使用1 以Windows系统为平台的FXGP软件 同MEDOC相比 界面更友好 使用更方便 功能更强大 6 4 4创建梯形图程序有关FXGP软件界面和基本菜单使用见4 2 3节 下面仍以例6 1为例介绍在FXGP软件中如何创建或编辑梯形图程序 1 创建梯形图文件 1 FXGP的启动在桌面上点击FXGP软件的图标 即可动FXGP 2 建立新文件单击文件菜单 如图6 48 选新文件命令 并回车 出现如图6 50 PLC类型设置 对话框 选所用PLC的类型 6 4三菱FXGP通信软件的使用2 单击确认 出现梯形图的编辑界面 如图6 51所示 图6 48利用菜单命令建立新文件 图6 50选择PLC类型 6 4三菱FXGP通信软件的使用3 图6 51梯形图编辑界面 单击确认 出现梯形图的编辑界面 如图6 51所示 3 编辑梯形图在梯形图编辑界面底部是一些常用组件按钮 如图6 52所示 直接点击某个组件按钮或按下对应的功能键 可 6 4三菱FXGP通信软件的使用4 选取该组件 图6 52中给出的只是部分组件 如果要用到其它的组件 可以按住SHIFT键不放 此时将会显示出其余的组件工具条 如图6 53所示 找到了所需要的组件之后 就可以画图3 2梯形图了 画法步骤如下 光标定位在第1行的左母线旁 单击工具条中常开符 图6 51梯形图编辑界面 图6 53按下SHIFT键后的组件工具条 6 4三菱FXGP通信软件的使用5 号 或按F5键 出现如图6 54对话框 输入组件的名称X000并按回车