工业网络控制技术 课件 项目4、5 串行通信应用、CC-Link通信应用

项目4串行通信应用张葵葵长沙民政职业技术学院电子信息工程学院本项目内容任务4.1认识串行通信规格任务4.2

认识串行通信模块任务4.3条形码读取任务4.4故障排除任务4.5变频器控制通信任务4.1认识串行通信规格任务描述通信规格包括：通信参数、通信协议和流控制。4.1.1通信参数串行通信通信参数：1）数据位数，使用7bit来表示数字、字母。2）奇偶校验位，可识别到乱码。3）停止位，表示数据结束的位。4）波特率，表示1s间可发送的位数，即传送速度。连接设备双方的所有参数都必须设置为相同。有很多连接设备的参数值是固定的，需调查连接设备的规格，调整串行通信模块的通信参数。4.1.2通信协议通信协议支持功能：

可从GXWorks3中登录事先的程序库选择或编辑协议。4.1.3流控制流控制是为了防止发生接收端数据遗漏的一个步骤。1）硬件流控制。使用部分信号线，向发送端发回表示可否接收的应答，以调整发送时间。在串行通信模块可设定的硬件流控制为DTR/DSR控制。2）软件流控制。使用特定的编码向发送端发回表示可否接收的应答，以调整发送时间。代表性的软件流控制有Xon/Xoff控制。4.1.4接口类型RS-232接口：通过九针D-Sub连接器连接，采用硬件流控制。4.1.4接口类型RS-422/RS-485接口：根据差分信号进行通信，采用软件流控制。4.1.5数据分隔接收数据时，一般是以某种程度的长度分隔后接收。数据的分隔方法分为：根据数据数分隔和根据接收结束码分隔两种方法。

1）使用接收结束码的接收方法，用于接收可变长度数据。4.1.5数据分隔2）接收固定长度数据，不使用接收结束码的接收方法4.1.5数据分隔无接收结束码，可变长度数据接收。任务4.2认识串行通信模块任务描述根据对象设备通信接口特点进行匹配4.2.1串行通信模块的种类串行通信模块是一种智能功能模块，用于使用接口标准RS-232、RS-422/485，连接测量器或条形码读取器等设备和PLC实现数据通信。

以MELSECiQ-R系列PLC为例，串行通信模块分为3种机型，分别是

RJ71C24、RJ71C24-R2和RJ71C24-R4。4.2.2串行通信模块各部分名称串行通信模块各部分名称和功能4.2.3LED名称和显示内容串行通信模块的LED名称和显示含义4.2.4通信线的连接RS-232接口与设备的连接4.2.4通信线的连接全双工通信的情况下，RS-232接口的连接方法有三种情况。（一）（二）（三）4.2.5串行通信模块的通信协议串行通信模块兼容的通信协议4.2.6串行通信模块的设置方法任务4.3条形码读取任务描述4.3.1运行前的设置和步骤运行串行通信模块之前的设置步骤4.3.2模块参数的设置与对象设备进行数据通信所需的模块参数设置4.3.2模块参数的设置与对象设备进行数据通信所需的模块参数设置字/字节单位的选择。表示切换发送/接收数据单位的设置。单位可指定为字或字节。初始值为字单位。希望以字节单位处理数据时，需更改设置。4.3.2模块参数的设置与对象设备进行数据通信所需的模块参数设置接收结束数据数、接收结束码的指定。在本项目的系统中，保持初始值不变，但在使用无顺序协议收发数据时，请参考表4-3中设置。指定接收数据的数据数和用于识别接收结束的编码的设置。4.3.3通信协议的设置从GXWorks3的【工具】菜单执行【通信协议支持功能】，选择【串口通信模块】，打开【通信协议支持功能】界面，如图4所示。4.3.3通信协议的设置添加通信协议库中的协议4.3.3通信协议的设置新建协议4.3.3通信协议的设置新建协议号4.3.3通信协议的设置新建协议详细设置4.3.4数据包的设置数据包构成1）数据头2）结束符3）固定数据4）长度5）无转换的变量6）有转换的变量7）错误检查码4.3.4数据包的设置本项目案例系统中协议设置发送数据包。包含条形码读取开始指令字符串的发送数据包。由帧头MI（数据头，为ASCII码）、固定数据TR（指令字符串，为ASCII码）、结束符CR+LF（数据包结束码，为ASCII控制码）构成，如图所示。4.3.4数据包的设置本项目案例系统中协议设置接收数据包。由帧头MI（数据头，为ASCII码）、固定数据（3字符的国家识别码，为ASCII码）、无转换变量（读取到的国家识别码、为ASCII码）、结束符CR+LF（数据包结束码，为ASCII控制码）构成。读取到的国家识别码将在接收数据包内，被保存在软元件D600和D601中，如图4-33所示4.3.5创建协议的保存和写入通过“通信协议支持功能”界面的【在线】→【模块写入】，【执行】协议的写入，如图所示。4.3.6专用指令和PLC编程专用指令：G.CPRTCL和GP.CPRTCL4.3.6专用指令和PLC编程PLC程序编写：在物料通过光电开关时，向条形码读取器请求开始读取，执行通信协议设置。任务4.4故障排除任务描述4.4.1报错处理串行通信模块指示灯含义4.4.2模块诊断确认错误内容

通过模块诊断，可确认串行通信模块上发生的错误内容、原因、处理方法。从GXWorks3的【诊断】菜单的【系统监视】启动【模块诊断】界面，如图所示。4.4.3智能功能模块监视

通过智能功能模块监视，可确认RS-232信号的状态或错误码等串行通信模块的状态。在GXWorks3的【智能功能模块监视】中添加作为监视对象的串行通信模块后，可执行本功能，如图所示。4.4.4线路跟踪确认收发数据

通过线路跟踪，可临时记录串行通信模块与对象设备间的收发数据和通信控制信号的状态，确认是否按照计划进行了数据收发。通过GXWorks3的【工具】→【线路跟踪】执行本功能，如图所示。4.4.5协议执行记录

通过协议执行记录，可确认通信协议的执行状态和执行结果。从【通信协议支持功能】界面的【调试】菜单选择【调试对象模块选择】，选择【协议执行记录】，结果如图所示。任务4.5变频器控制通信任务描述4.5.1变频器接线变频器“RS-485通信控制接线如下所示，多段速参考emanual。4.5.2变频器的通信设置用变频器的PU（参数设置模块）事先设置与通信有关的参数如图4-43所示，请注意Pr.79、Pr.117～Pr.120、Pr.549参数的设置。4.5.3可编程控制器RS-485串口参数设置双击GXWorks3软件左侧导航窗口的【参数】→【FX5UCPU】→【模块参数】→【485串口】打开参数设置窗口，在【协议格式】中选择【变频器通信】。接着在该窗口中左侧单击【基本设置】，在【详细设置】中，【数据长度】中选择“7bit”、【奇偶校验】中选择“偶数”、【停止位】中选择“1bit”、【波特率】中选择“19200bit/s”。4.5.4变频器通信指令可编程控制器与变频器使用下列变频器通信指令进行通信指令功能控制方向IVCK变频器的运行监视可编程控制器←变频器IVDR变频器的运行控制可编程控制器→变频器IVRD读出变频器的参数可编程控制器←变频器IVWR写入变频器的参数可编程控制器→变频器IVBWR变频器参数的成批写入可编程控制器→变频器IVWC变频器的多个指令可编程控制器↔变频器4.5.4变频器通信指令1）变频器的运行监视指令IVCK4.5.4变频器通信指令1）变频器的运行监视指令IVCK程序编写示例：在CPU模块（通道1）中读出变频器（站号0）的状态（H7A），并将读出值保存在M100~M107中，输出Y0~Y3到外部。读出内容：变频器运行中=M100，正转中=M101，反转中=M102，发生异常=M107。如图所示。4.5.4变频器通信指令2）变频器的运行控制指令IVDR4.5.4变频器通信指令3）运行指令代码HFA解读4.5.4变频器通信指令程序编写示例：通过PLC将设置频率写入到变频器中，以控制变频器的启动停止。将启动时的初始值设为60Hz，通过CPU模块（通道1），利用切换指令对变频器（站号3）的运行速度（HED）进行速度1（40Hz）、速度2（20Hz）的切换。写入内容：D10=运行速度(初始值：60Hz、速度1:40Hz、速度2:20Hz)。4.5.5变频器频率输入和频率监控程序编写（一）（二）本项目小结串行通信的重要参数包含数据位数、奇偶校验位、停止位、波特率。串行通信模块中使用的接口分为RS-232、RS-422、RS-485。串口通信模块进行数据通信的方法包含无顺序协议、双方向协议、MC协议、通信协议。使用通信协议支持功能，可通过使用专用命令的简单PLC程序，根据对象设备端的协议进行数据通信。通过串口通信模块的ERR或CERR的LED显示，在发生异常时可进行初步诊断。德技双馨项目5CC-Link通信应用张葵葵长沙民政职业技术学院电子信息工程学院本项目内容任务5.1认识CC-Link网络任务5.2

学习CC-Link网络规格和设置任务5.3远程输入输出任务5.1认识CC-Link网络任务描述5.1.1CC-Link的功能CC-Link是Control&CommunicationLink的简称，旨在融合控制与信息。10Mbit/s的高通信速度，100m的最大传输距离，最多连接64个站点。CC-Link最基本应用是I/O分散配置。总线型连接5.1.2CC-Link家族与CC-Link的定位CC-Link家族成员间的差异见表所示5.1.3CC-Link特点 1.输入输出响应高速、高确定性5.1.3CC-Link特点2.减少布线提高效率5.1.3CC-Link特点3.CC-Link满足多个供应商产品之间的兼容性5.1.3CC-Link特点4.易于扩展传输距离网络传输速率与布线距离比较5.1.3CC-Link特点5.CC-Link通过RAS功能实现高可靠性1)备用主站。使用CC-Link链路，在主站变得不可操作的情况下，备用主站可以承担网络通信的控制，如图所示。5.1.3CC-Link特点5.CC-Link通过RAS功能实现高可靠性2)从站剥离功能。如果通信中某从站停止通信，CC-Link剥离异常从站，允许与所有其他正常从站继续通信，如图所示。5.1.3CC-Link特点3.自动返回功能。当故障得到纠正时，CC-Link会自动将断开连接的站点返回到全网络操作，如图所示，不需要重启整个系统。4.测试和监测功能。该功能监测数据链路状态，并进行一系列硬件和线路测试。5.1.4两种数据通信方式在PLC网络中使用的数据通信方式有两种：循环传送和瞬时传送。5.1.5构成设备的种类5.1.6CC-Link系统构成CC-Link系统构成示例如图所示，为了使信号稳定，配线的两端需要终端电阻。CC-Link可以连接如图中所示的各种设备，本项目仅介绍最基本的远程I/O模块的控制。5.1.7远程输入输出软元件和CPU模块软元件的关系远程输入信号传送过程信号远程输出传送过程5.1.8系统配置注意事项1）保持远程站工作时关闭主站电源。打开和关闭主站电源时打开远程站电源，并启动数据链路。此外，在关闭远程工作站电源之前，请停止数据链接，否则可能会导致输入错误，如图所示。5.1.8系统配置注意事项2）远程站瞬间电源故障。如果远程站的电源（DC24V）出现瞬间电源故障，则可能出现错误传输。任务5.2学习CC-Link网络规格和设置

本任务对CC-Link的规格和设置进行说明，内容包括占用的站数、站号、台数的概念，以及硬件和软件的设置要求。这对后续更好地理解设置模块参数有帮助。任务描述5.2.1占用站数、站号、台数的概念站号“0”固定为主站5.2.2硬件设置和软件设置硬件设置5.2.2硬件设置和软件设置软件设置1）站类别设置、模式设置、站号设置、传送速度设置。2）网络基本设置，包括本站设置、网络配置设置、链接刷新设置和初始设置。如图所示的网络，需要对硬件和软件进行设置。任务5.3远程输入输出任务描述5.3.1远程I/O模块的硬件配置5.3.2配线CPU模块、远程I/O模块上的各端子功能端子配线规则三个站的模块进行配线110Ω1/2W5.3.3添加模块5.3.4主站参数设置步骤5.3.5网络构成的设置5.3.6链接软元件的分配5.3.6链接软元件的分配5.3.7创建顺控程序R、Q或L系列网络模块表示通信状态的软元件1）Xn0表示异常状态。为OFF则模块正常，为ON则模块异常。2）Xn1表示本站数据链接状态。为OFF则数据链接停止中，为ON则数据链接中。

SB006E也是相同内容的信号。在程序中只使用Xn1或SB006E中之一。SB006E与Xn1的ON/OFF条件相反。3）Xn3表示其他站（从站）数据链接状态。为OFF则全部站正常，为ON则有异常站，SW0080～SW0083中将存储异常站状态。SB0080也是相同内容的信号，在程序中只使用Xn3或SB0080中之一。OFF:全部站正常，ON:有异常站(异常站状态存储在SW0080～SW0083中。4）XnF表示模块就绪状态。模块变为可动作状态时该信号将自动变为ON。模块的开关类设置状态中有异常时，模块异常信号（Xn0）变为了ON时，则该信号变为OFF。5.3.7创建顺控程序FX系列网