PLC通信和网络

1、PLC通信和网络 本章要点本章要点 1. 1. 了解了解PLCPLC与计算机通信、与计算机通信、PLCPLC之间的通信的基本方法之间的通信的基本方法。 本章难点本章难点 1 1 PLCPLC与计算机通信的连接与操作。与计算机通信的连接与操作。 2 2 PLCPLC之间通信的连接与操作。之间通信的连接与操作。10.1 通信与网络概述通信与网络概述10.1.1 通信方式通信方式PLC主要有三种通信方式：主要有三种通信方式： 1、PLC与计算机之间的通信；与计算机之间的通信； 2、PLC与外围设备之间的通信；与外围设备之间的通信； 3、PLC与上位与上位PLC（大中型）之间的通信。（大中型）之间的通

2、信。 一、一、PLCPLC与计算机之间的通信与计算机之间的通信 PLC与计算机之间的通信一般是通过计算机的串口实现的。目前工与计算机之间的通信一般是通过计算机的串口实现的。目前工控中常用的串行通信方式主要有三种：控中常用的串行通信方式主要有三种：RS232、RS422和和RS485；他们；他们的传输速度和传输距离各不相同，适用于不同场合。的传输速度和传输距离各不相同，适用于不同场合。 1:1通信工作方式（一台通信工作方式（一台PLC与一台与一台PC机）：机）： 直接通过直接通过RS232口无需适配器的通信方式，这只口无需适配器的通信方式，这只适用于具有两个串口的适用于具有两个串口的PLC机型，

3、它除了有一个机型，它除了有一个RS422口可用于编程外，还带有一个口可用于编程外，还带有一个RS232口。故用口。故用户可以利用户可以利用RS232口直接与口直接与PC机的串口相连机的串口相连 。 通过通过RS422口和适配器与口和适配器与PC机通信的连接图。这种机通信的连接图。这种方式可以用于各种机型，但其缺点是必须配备一个方式可以用于各种机型，但其缺点是必须配备一个RS422/RS232转换器（即适配器）。而且转换器（即适配器）。而且RS422口与适口与适配器之间的连接电缆必须用其专用电缆，即编程电缆。配器之间的连接电缆必须用其专用电缆，即编程电缆。 1:N通信工作方式的连接图（多台通信工

4、作方式的连接图（多台PLC与一台与一台PC机通信机通信 ）：）： 一台一台PC机最多可连接机最多可连接32台台PLC，可构成现场控制网络。这种通信方式要，可构成现场控制网络。这种通信方式要求配备专用的通信模块求配备专用的通信模块FX232ADP通讯适配器。与通讯适配器。与PC机相连的机相连的FX232ADP模块使用模块使用RS232电缆与电缆与PC的串口相连，与的串口相连，与PLC相连的相连的FX232ADP模块一般使用模块一般使用RS422电缆与电缆与PLC相连，而各个相连，而各个FX232ADP间常采用间常采用RS485方式，只需用一根双绞线连接即可。最远传输距离可达方式，只需用一根双绞线

5、连接即可。最远传输距离可达1km，传输速率可达，传输速率可达500kbps。每一个。每一个FX232ADP模块上有一个终端切换开关，应正确放置其模块上有一个终端切换开关，应正确放置其位置。当位置。当FX232ADP处在通信链路的两端时，开关应放在处在通信链路的两端时，开关应放在“ON”处，除此处，除此之外均放在之外均放在“OFF”处。处。 在很多控制系统中，需要用一台中型或大型在很多控制系统中，需要用一台中型或大型PLC作主机，又称作主机，又称上位机，该主机可控制多台小型上位机，该主机可控制多台小型PLC，这些小型，这些小型PLC用来直接控制用来直接控制现场设备，称为下位机，从而构成主从式控制

6、网络。这种通信是现场设备，称为下位机，从而构成主从式控制网络。这种通信是PLC和和PLC之间的通信，称为远程之间的通信，称为远程I/O通信。通信。三、三、PLC与外围设备的通信与外围设备的通信 PLC可以通过可以通过RS232口或口或RS422口与各种外围设备进行通信。口与各种外围设备进行通信。常见的常见的PLC外围设备有外围设备有IOP（智能操作面板）、（智能操作面板）、EPROM写入器、打写入器、打印机以及条码判读器等。印机以及条码判读器等。二、二、PLC与上位机与上位机PLC的通信的通信10.1.2 网络概述网络概述一、一、PLCPLC网络系统网络系统网络结构分为三种基本形式：总线结构、

7、环形结构和星形结构网络结构分为三种基本形式：总线结构、环形结构和星形结构 MELSEC NET网络特点：网络特点：（1 1）具有构成多层数据通讯系统能力）具有构成多层数据通讯系统能力（2 2）可靠性高）可靠性高（3）良好的通讯监测功能）良好的通讯监测功能（4）网络中有）网络中有1024个通讯继电器和个通讯继电器和1024个通讯寄存器，可在所有站个通讯寄存器，可在所有站中适当地分配使用，便于用户编写通讯程序。传输速度可达中适当地分配使用，便于用户编写通讯程序。传输速度可达1.25MB/S，这保证了这保证了MELSECNET网络的公共数据通讯。网络的公共数据通讯。二、三菱二、三菱PLC网络网络ME

8、LSEC NET网络介绍网络介绍10.1.3 S7-200系列系列PLC的通信与网络的通信与网络1 1S7-200S7-200系列系列PLCPLC与计算机通信的形式（网络形式）与计算机通信的形式（网络形式）（1）PC/PPI网络网络(连接简单连接简单 )（2）多主机网络）多主机网络(1个以上的主机个以上的主机 通信通信)（3）令牌网络）令牌网络（4）DP网络（网络（CPU215支持支持DP协议，且只能作从机使用协议，且只能作从机使用 ）2S7-200系列系列PLC之间的通信之间的通信 这种网络的设计思想是在辅助继电器（位）、数据寄存器（字）这种网络的设计思想是在辅助继电器（位）、数据寄存器（字

9、）中专门开辟一个地址范围，将其分配给各台中专门开辟一个地址范围，将其分配给各台PLC，使得某台，使得某台PLC可以可以写其中某些元件而其他所有站都可以读这些元件，然后再由这些元件写其中某些元件而其他所有站都可以读这些元件，然后再由这些元件去驱动其本身的软元件以达到通信目的，各站主机之间元件状态信息去驱动其本身的软元件以达到通信目的，各站主机之间元件状态信息的交换是由的交换是由PLC系统自己完成的，不需要用户编程。系统自己完成的，不需要用户编程。（1）西门子SINEC LI LAN网络（小量数据交换、低速通信网络 ） 通信速率为通信速率为9.6Kbps。通信方式为主从式，一个主站最多可挂。通信方

10、式为主从式，一个主站最多可挂30个从站。个从站。主站处于主动位置，协调网上的信息传输，从站为被动。主站处于主动位置，协调网上的信息传输，从站为被动。BT777是网络耦是网络耦合器，每站通过网络耦合器与网络连接。合器，每站通过网络耦合器与网络连接。 数据传输基本原理数据传输基本原理 用户必须为每个站定义一个发送用户必须为每个站定义一个发送“信箱信箱”和接收和接收“信箱信箱”，有两个控，有两个控制字节分别控制两个方向的数据传递，即接收和发送。所谓制字节分别控制两个方向的数据传递，即接收和发送。所谓“信箱信箱”，实，实际上是用户定义用于存储接收数据和发送数据的一块数据区。网络上的站际上是用户定义用于

11、存储接收数据和发送数据的一块数据区。网络上的站发表把要发送的数据存放在发送发表把要发送的数据存放在发送“信箱信箱”、用置位控制字节中、用置位控制字节中“启动发送启动发送”位的办法向主站发出发送申请。主站的微处理器按顺序查询从站的控制字位的办法向主站发出发送申请。主站的微处理器按顺序查询从站的控制字节，从而判断是否有发送请求，查询顺序是按用户预先编制的查询顺序表节，从而判断是否有发送请求，查询顺序是按用户预先编制的查询顺序表进行的。进行的。 当主站查询到发送请求，就从发送当主站查询到发送请求，就从发送“信箱信箱”读取数据，并准备传送给目读取数据，并准备传送给目标站的接收标站的接收“信箱信箱”。每

12、个站用编号区分，。每个站用编号区分，0号站为主站，从站可以由用户号站为主站，从站可以由用户定义为定义为130间的数。只有接收站的间的数。只有接收站的“接收允许接收允许”位被置位时，才能进行传位被置位时，才能进行传送服务。一旦传送结束，立即复位送服务。一旦传送结束，立即复位“发送请求发送请求”位，以表示数据已到达目的位，以表示数据已到达目的地。同时复位接收站的地。同时复位接收站的“接收允许接收允许”位，以说明有新数据输入，用户程序对位，以说明有新数据输入，用户程序对新数据进行处理后，重新置位新数据进行处理后，重新置位“接收允许接收允许”位，等待下一次接收。位，等待下一次接收。 数据交换格式数据交

13、换格式SINEC LI LAN网络有三种数据交换格式：查询式、中断式、广播式。网络有三种数据交换格式：查询式、中断式、广播式。 主站和从站初始化主站和从站初始化 初始化就是要对初始化就是要对CP530进行编程。进行编程。 应用软件的编制应用软件的编制 编制发送编制发送“信箱信箱”和接收和接收“信箱信箱”。“信箱信箱”由内存数字变量组成，由内存数字变量组成，两个两个“信箱信箱”格式相同，格式相同，“信箱信箱”的第的第1个字节是要发送或接收的字节个字节是要发送或接收的字节数，第数，第2个字节是站号，从第个字节是站号，从第3个字节开始为实际发送或接收的数据，个字节开始为实际发送或接收的数据，“信箱信

14、箱”的具体格式如下所示：的具体格式如下所示：字字 号号高高 字字 节节低低 字字 节节字字1要交换的字节数要交换的字节数站号站号字字2第第1个字节个字节第第2个字节个字节字字3第第3个字节个字节第第4个字节个字节字字33第第63个字节个字节第第64个字节个字节控制字节的格式：控制字节的格式： 位位 号号发送控制字节发送控制字节 接收控制字节接收控制字节 00无错无错 1发送错发送错 0无错无错 1接收错接收错 1 0运行正常运行正常 1从站故障从站故障 2 0总线停止总线停止 1总线运行总线运行 30无编程器无编程器 1有编程器有编程器 0无编程器无编程器 1有编程器有编程器 40无中断无中断

15、 1有中断有中断 0无中断无中断 1有中断等待有中断等待 5 6 70发送结束发送结束 1申请发送申请发送 0传送结束传送结束 1等待接收等待接收 当有数据要发送时，必须把数据放入发送当有数据要发送时，必须把数据放入发送“信箱信箱”，置位控制字节的，置位控制字节的第第7位。数据发送结束时，操作系统复位控制字节的第位。数据发送结束时，操作系统复位控制字节的第7位，可以请求下一位，可以请求下一次发送。次发送。 当接收的数据全部放入接收当接收的数据全部放入接收“信箱信箱”时，操作系统复位接收站控制字时，操作系统复位接收站控制字节的第节的第7位。此时用户程序可以从接收位。此时用户程序可以从接收“信箱信

16、箱”读出数据，读完数据后，读出数据，读完数据后，用户程序置位控制字节的第用户程序置位控制字节的第7位，准备接收下一次传送的数据。位，准备接收下一次传送的数据。 （2）西门子）西门子SINEC HI LAN可编程控制器网络可编程控制器网络 SINEC HI LAN是用于大型分布自动化控制系统的高速网络系统，是用于大型分布自动化控制系统的高速网络系统，数据传送速度数据传送速度10Mbps，该网上可挂，该网上可挂SIMATIC S7-200和和SICOMP计算计算机机。 结构。结构。SINEC HI LAN由独立的网段组成，每个网段长由独立的网段组成，每个网段长500m，可，可挂挂100个站。网段之

17、间用中继站连接。两站之间最多挂两个中继站。在个站。网段之间用中继站连接。两站之间最多挂两个中继站。在一个网络中，一个中继站可分为一对远程中继站，远程中继站之间的一个网络中，一个中继站可分为一对远程中继站，远程中继站之间的距离为距离为1000m，每个站和中继站都通过，每个站和中继站都通过755耦合器连到网上，可编程控耦合器连到网上，可编程控制器和网的通信是通过通信处理板制器和网的通信是通过通信处理板CP535进行的。进行的。 数据交换方式。数据交换方式。SINEC HI LAN相当于相当于Ethernet网络，符合网络，符合IEEE802.3标准，竞争式存取，是载波侦听多重访问标准，竞争式存取，

18、是载波侦听多重访问/冲突检测冲突检测（CSMA/CD）信令方式。当某站有数据要发送时，就请求发送，如果）信令方式。当某站有数据要发送时，就请求发送，如果网处于网处于“闲闲”状态，该站就占有通道使用权，向网络发送数据，其他状态，该站就占有通道使用权，向网络发送数据，其他站识别并接收属于自己的信息。如果两站同时发出请求，两站能识别站识别并接收属于自己的信息。如果两站同时发出请求，两站能识别这种情况，请求均无效，需再请求。这种情况，请求均无效，需再请求。 功能方式。功能方式。SINEC HI LAN有三种任务功能：发送功能、写功能有三种任务功能：发送功能、写功能和功能。和功能。 在发送功能中，发送站

19、发送数据，接收站接收数据。发送站定义数据在发送功能中，发送站发送数据，接收站接收数据。发送站定义数据源，接收站定义数据目标。对应用程序发出的发送请求，通信微处理器根源，接收站定义数据目标。对应用程序发出的发送请求，通信微处理器根据连接方式的优先级进行传送。据连接方式的优先级进行传送。 在写方式中，发送站发送数据，接收站接收数据。与发送方式不同，在写方式中，发送站发送数据，接收站接收数据。与发送方式不同，在写方式下，数据源和数据目标都是由发送站定义的。即发送站不仅定义在写方式下，数据源和数据目标都是由发送站定义的。即发送站不仅定义数据源，也定义数据目标。写数据方式只能在优先级数据源，也定义数据目

20、标。写数据方式只能在优先级PRIO2下进行。下进行。 在读方式中，接收站先向发送站发现读请求，发送站传送数据给请求在读方式中，接收站先向发送站发现读请求，发送站传送数据给请求站。与写方式相同，请求站定义数据源和数据目标。亦即用户可以决定从站。与写方式相同，请求站定义数据源和数据目标。亦即用户可以决定从某站读取某部分数据。读方式只能在优先级某站读取某部分数据。读方式只能在优先级PRIO2下进行。下进行。 连接方式。连接方式。连接方式有两种：直接连接方式和多掷连接方式。 多掷式连接用于快速数据传输，不多掷式连接用于快速数据传输，不需要应答。这种连接方式允许一个需要应答。这种连接方式允许一个站向特定

21、的一组站发送数据，特定站向特定的一组站发送数据，特定组是在系统生成时定义的。组是在系统生成时定义的。 指数据传输是站指数据传输是站与站之间进行与站之间进行 优先级优先级 PRIO0：带中断申请的快速服务。用静态数据缓冲区建立永久性连接，：带中断申请的快速服务。用静态数据缓冲区建立永久性连接， 要传输的数据优先发出，并向接收站发出中断申请。要传输的数据优先发出，并向接收站发出中断申请。PRIO1：不带中断申请的快速服务。用静态数据缓冲区建立永久性连：不带中断申请的快速服务。用静态数据缓冲区建立永久性连 接，要传输的数据优先发出。接，要传输的数据优先发出。PRIO2：永久性连接的标准服务。建立永久

22、性连接，但所需的数据缓冲：永久性连接的标准服务。建立永久性连接，但所需的数据缓冲 区是在执行任务时动态建立的。区是在执行任务时动态建立的。PRIO3：临时连接的标准服务。有数据传输时，临时建立连接和数据缓：临时连接的标准服务。有数据传输时，临时建立连接和数据缓 冲区，所建立的连接，由用户程序清除。冲区，所建立的连接，由用户程序清除。PRIO4：临时连接的标准服务。有数据传输时，临时建立连接和数据缓：临时连接的标准服务。有数据传输时，临时建立连接和数据缓 冲区，数据传输完全后，立即清除连接和缓冲区。冲区，数据传输完全后，立即清除连接和缓冲区。 CP535初始化。初始化分两部分：系统参数和连接参数

23、初始化。系统初始化。初始化分两部分：系统参数和连接参数初始化。系统参数是指通信板的级别、固化软件的版本和存储器的型号等。最主要的参数参数是指通信板的级别、固化软件的版本和存储器的型号等。最主要的参数是是CP535的接口号和的接口号和Ethernet的物理地址。连接参数用于定义连接类型、的物理地址。连接参数用于定义连接类型、任务方式及优先级别等。任务方式及优先级别等。 标准程序块调用。在发送方式中，仍调用标准发送功能块和接收功能标准程序块调用。在发送方式中，仍调用标准发送功能块和接收功能块。写方式中直接调用发送功能块，只需块。写方式中直接调用发送功能块，只需QTYPRW。读方式中，由专用。读方式

24、中，由专用标准功能块标准功能块FB246供调用，功能块的图形调用方式及下表。供调用，功能块的图形调用方式及下表。参数说明参数说明参数名称参数名称参数类型参数类型说说 明明FB246SSNR PAFEA- -NRANZWZTYPDBNRZANFZLAESSNRD通信板接口号通信板接口号A-NRD任务号任务号ANZWI任务状态字任务状态字ZTYPD数据目标类型数据目标类型DBNRD数据块号数据块号ZANFD数据目标起始地址数据目标起始地址ZLAED数据长度数据长度PAFEQ参数设定错标志字参数设定错标志字 要使两台要使两台S7-200PLC（分别称为（分别称为A机和机和B机）采用可编程通信模式进行

25、数机）采用可编程通信模式进行数据交换。据交换。A机的机的IB0控制控制B机的机的QB0。对发送接收的时间配合关系无特殊要求。对发送接收的时间配合关系无特殊要求。 分析分析l 由于对两台机的发送与接收配合时间无特殊要求（这是一种最简单的通由于对两台机的发送与接收配合时间无特殊要求（这是一种最简单的通信），且一台机只有一种功能，即接收或发送。故两台机的程序可相对独立信），且一台机只有一种功能，即接收或发送。故两台机的程序可相对独立地编制而无需考虑其间的握手（地编制而无需考虑其间的握手（handshaking）信号处理。）信号处理。l 对对A机，在设置了可编程通信模式之后，只要循环反复地将机，在设置

26、了可编程通信模式之后，只要循环反复地将IB0送至在变送至在变量缓冲区中开辟的一个表格中的字节地址且不断执行发送指令量缓冲区中开辟的一个表格中的字节地址且不断执行发送指令XMT即可。即可。同理，对同理，对B机，设置可编程通信模式之后，将接收中断事件机，设置可编程通信模式之后，将接收中断事件8连接到一个中连接到一个中断程序，再开中断，然后循环地从断程序，再开中断，然后循环地从SMB2中读取数据再送到中读取数据再送到QB0即可。即可。（3）应用实例）应用实例 发送程序发送程序 ( )( )SM0.79MOV_BENINOUTSM30.0SMB30RSM0.7SM0.01MOV_DWENINOUTVD

27、96&VB100MOV_BENINOUTVB100MOV_BENINOUTVB1011IB0SM0.0SM0.0SM0.0SM0.0*VD96TBLENPORXMT0ENDLDN SM0.7MOVB 9,SMB30LD SM0.7R SM30.0,1LD SM0.0MOVD &VB100,VD96LD SM0.0MOVB 1,VB100LD SM0.0MOVB IB0,VB101LD SM0.0XMT *VD96,0LD SM0.0END发送程序发送程序: 接收程序接收程序 ( )( )SM0.79MOV_BENINOUTSM30.0SMB30RSM0.71SM0.0SM0.0

28、INTENEVTATCH8RETILDN SM0.7MOVB 9,SMB30LD SM0.7R SM30.0,1LD SM0.0ATCH 0,8LD SM0.0ENILD SM0.0ENDINT 0LD SM0.0MOVB SMB2,QB0LD SM0.0CRETI0( )ENISM0.0( )ENDSM0.0SM0.0SMB2MOV_BENINOUTQB0INT:0 程序注释程序注释 调试调试l 分别将发送程序下装（分别将发送程序下装（download）至）至A机。将接收程序下装至机。将接收程序下装至B机。机。l 采用西门子采用西门子SINEC L2网的连接器及电缆，在断电状态时将两台网的连

29、接器及电缆，在断电状态时将两台PLC通过通过PPI编程接口相连。一种最简单的实验室方法是直接利用编程器编程接口相连。一种最简单的实验室方法是直接利用编程器PG740或或PG720所附带的所附带的MPI编程电缆来直接将编程电缆来直接将A、B机相连。机相连。l 上电运行后将上电运行后将A、B机的模式开关打到机的模式开关打到TERM位置。位置。l 接通或断开接通或断开A机的模拟器开关，应能观察到：机的模拟器开关，应能观察到：B机的输出机的输出QB0会跟随会跟随A机机的的IB0同步变化。同步变化。10.2 PLC与计算机的通信与计算机的通信 运用运用RS232C和和RS422通道，很容易配置一个与外部

30、计算机进行通讯的通道，很容易配置一个与外部计算机进行通讯的系统。该系统中系统。该系统中PLC接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化为接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化为PLC中软元件的状态和数据。中软元件的状态和数据。PLC又将所有软元件的数据和状态送人计算机，又将所有软元件的数据和状态送人计算机，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PLC的的初始值和设定值，从而实现计算机对初始值和设定值，从而实现计算机对PLC的直接控制。的直接控制。 10.2.1 采用采用FX232ADP的连接通讯的连接通讯

31、 RS232C用通讯适配器用通讯适配器FX-232ADP能够以无规约方式与各种具有能够以无规约方式与各种具有RS232C接口的通讯设备连接，实现数据交换。通讯设备包括计算机、条形码读出器接口的通讯设备连接，实现数据交换。通讯设备包括计算机、条形码读出器和及图像检测器等。使用和及图像检测器等。使用FX-232ADP时，也可用调制解调器进行远程通讯。时，也可用调制解调器进行远程通讯。 1通讯系统的连接通讯系统的连接2通讯操作通讯操作（1）通讯参数的设置）通讯参数的设置 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，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

32、存放在数据寄存器这些位存放在数据寄存器D8120中中 。 （2）起始字符和结束字符可以根据用户的需要自行修改。）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。）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止。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得一因此，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得一样。样。10.2.2 采用采用FX232AW连接的通讯连接的通讯 FX-232AW接口单元，可将接口单元，可将RS232C信号和信号和RS422信号进行相互交换，信号进行相互交换，使通用计算机与使通用计算机与PLC之间实现数据的传送及监控。信号的传送速度为之间实现数据的传送及监控。信号的传送速度为9600位位s。1通讯系统的连接2 2系统的配置系统的配置 （1）计算机。要求机型是）计算机。要求机型是IBM PC/AT（兼容），（兼容），CPU：486以上，内存：以上，内存：8兆或更高（推荐兆或更高（推荐1