电气与PLC智能控制技术 课件 第10章 PLC的联网与通信技术

第10章PLC的联网与通信技术现代的PLC可编程控制器均可实现相互之间、上下之间、与系统上位控制计算机之间的联网及通信。FX系列PLC除了可以和A系列产品以及FX系列产品之间进行通讯外，还可以实现远程I/O控制及通讯，以达到节省接线的优点。西门子可编程控制器的联网与通信功能则更加强大，他可以构成强大的工业控制网络，可在工业控制系统的智能制造系统中得到广泛应用。本章主要介绍三菱小型可编程控制器的联网与通信技术和西门子小型可编程控制器的联网与通信技术。第10章PLC的联网与通信技术10.1概述10.2三菱小型PLC的联网与通信技术

10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术10.3西门子小型PLC的联网与通信技术

10.3.1西门子小型PLC的联网通信方式

10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术10.4西门子S7-1200系列PLC之间的TCP通信10.1概述

目前PLC可编程控制器的联网与通信主要是通过CC-link技术系统进行连接。CC-link是Control&CommunicationLink(控制与通信链路系统)的简称。CC-Link是在工控系统中，可以将控制和信息数据同时以10Mbps高速传输的现场网络。CC-Link具有性能卓越、应用广泛、使用简单、节省成本等突出优点。作为开放式现场总线，CC-Link是唯一起源于亚洲地区的总线系统，CC-Link的技术特点尤其适合亚洲人的思维习惯。于1998年，汽车行业的马自达、五十铃、雅马哈、通用、铃木等也成为了CC-Link的用户，而且CC-Link迅速进入中国市场。2000年11月，CC-Link协会（CC-LinkPartnerAssociation简称CLPA）在日本成立。CLPA现在有“Woodhead”、“Contec”、“Digital”、“NEC”、“松下电工”、“Idec”和“三菱电机”等7个常务理事会员。到2002年4月底，CLPA在全球拥有250多家会员公司，其中包括浙大中控、中科软大等等几家中国大陆地区的会员公司。

CC-link的总线供应商是一种省配线、信息化的网络，是在1996年11月以三菱电机供应商为主导的多家公司成立的网络总线供应商，以“多厂家设备环境、高性能、省配线”理念开发、公布和开放。它不但具备高实时性、分散控制、与智能设备通信等功能，而且依靠与诸多现场设备制造厂商的紧密联系，提供开放式的环境。

CC-Link的底层通讯协议遵循RS485规定。CC-Link提供循环传输和瞬时传输2种通信方式。所有主站和从站之间的通讯进程以及协议都由通讯用LSI-MFP(MitsubishiFieldNetworkProcessor)控制，其硬件的设计结构决定了CC-Link的高速稳定的通讯。

CC-Link系统只有1个主站，可以连接远程I/O站、远程设备站、本地站、备用主站、智能设备站等总计64个站。CC-Link站的类型如表10-1所示。10.1概述10.2三菱小型PLC的联网与通信技术10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

1.以A、QnA、Q系列PLC为主站的CC-LINK联网通信方式

以三菱的A、QnA、Q系列PLC作为主站的CC-LINK具体联网通信方式如图10-1所示。其技术特点是可以将FX系列PLC作为远程设备来连接，控制层次分明，是一种主从PLC联网控制方式。使用的特殊模块为FX-32CCL。适用于生产线的分散控制和集中管理，以及与上位控制计算机网络的信息通信等。其联网的最大规模为64台，传送距离最长为1200米。图10-1以三菱FX的A、QnA、Q系列为主站的CC-LINK联网通信方式10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

2.以FX系列PLC为主站的CC-LINK联网通信方式以FX系列为主站的CC-LINK联网通信方式如图10-2所示。其技术特点是使用特殊模块FX-16CCL、FX-32CCL，适用于生产线的分散控制和集中管理，以及小规模的高速网构成等。最大规模为远程I/O站7台，远程设备站8台，传送距离最长为1200米。图10-2以FX系列PLC为主站的CC-LINK联网通信方式10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

3.以FX系列PLC为主站的CC-LINK/LT联网通信方式FX系列PLC为主站的CC-LINK/LT联网通信方式如图10-3所示。其联网的最大规模为远程I/O站64站(台)，传送距离最长为560米，使用特殊模块FX-64CL-M、FX-32CCL。图10-3FX系列PLC为主站的CC-LINK/LT联网方式10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

4.以FX系列PLC为主站的I/O联网通信方式以FX系列PLC为主站的I/O联网通信系统方式如图10-4所示。通过在远程的输入输出设备的附近配置I/O模块来实现省配线的联网系统。以FX系列PLC为主站的I/O联网系统技术方式适用于远程设备的联网主从控制。最大规模为128点。传送距离最长为200米，使用特殊模块FX-16LNK-M进行组网。

图10-4以FX系列PLC为主站的I/O联网通信方式10.2.1三菱小型PLC的联网通信方式

5.以FX系列PLC为主站的AS-I联网通信方式以FX系列PLC为主站的AS-I联网通信方式如图10-5所示。AS-I网络是一种缩短配线时间的省配线联网系统网络。以FX系列PLC为主站的AS-I联网系统适用于远程设备的ON/OFF联网控制。最大规模31个从站。传送距离最长为100米，每使用一个中继器可以延长100米，最多用二个。使用特殊模块FX-32ASI-M进行组网。图10-5以FX系列PLC为主站的AS-I联网通信方式10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

1.三菱小型可编程控制器的联网通信与数据链接三菱小型可编程控制器的联网通信与数据链接方式主要有如下几种方式：

（1）FX系列PLC的简易链接方式(n:n的通讯)如图10-6所示，FX系列PLC的简易通讯链接方式可以在FX系列PLC之间通过485接口进行简单的数据链接。适用于生产线的分散控制和集中管理等，最大规模为8台，传送距离最长为50米或500米。通讯设备：功能扩展板FX1N-485-D，FX2N-485-D，特殊适配器FX0N-485ADP，FX2NC-485ADP。图10-6FX系列PLC的简易链接方式（n:n的通讯）10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

（2）FX系列PLC的并联链接方式(1:1的通讯)如图10-7所示，FX系列PLC的并联链接方式可以在FX系列PLC之间通过485接口进行并联数据链接。适用于生产线的分散控制和集中管理等，最大规模为2台。(FX1S←→FX1S)间、(FX1N、FX1NC←→FX1N、FX1NC)间、(FX2N、FX2NC←→FX2N、FX2NC)间的传送距离最长为50米或500米。通讯设备：功能扩展板FX1N-485-BD，FX2N-485-BD，特殊适配器FX0N-485ADP，FX2NC-485ADP。

图10-7FX系列PLC的并联链接方式（1:1的通讯）10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

（3）多台FX系列PLC与系统计算机的链接方式(1:n的通讯)如图10-8所示，FX系列PLC可以与系统计算机进行链接，以系统计算机作为主站和FX系列PLC通过RS-485接口进行链接和通讯。系统计算机方的协议采用计算机链接协议格式1和格式4。适用于生产线的分散控制和集中管理等。最大规模1:n(n=16台)传送距离最长为50米或500米。通讯设备：功能扩展板FX1N-485-BD，FX2N-485-BD，特殊适配器FX0N-485ADP，FX2NC-485ADP。图10-8多台FX系列PLC与系统计算机的链接方式（1:n的通讯）10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术（4）单台FX系列PLC与系统计算机的链接方式(1:1的通讯)如图10-9所示，可以将系统计算机作为主站与单台FX系列PLC通过RS-232接口进行链接和通讯。计算机方的协议采用计算机链接协议格式1、格式4。适用于数据采集和集中管理等。最大规模1:1(n=1台)。传送距离最长为15米。通讯设备：功能扩展板FX1N-232-BD，FX2N-232-BD，特殊适配器FX0N-232ADP，FX2NC-232ADP。图10-9单台FX系列PLC与系统计算机的链接方式（1:1的通讯）10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

2.FX系列PLC的通用通讯和外围设备通讯FX系列PLC的通用通讯和外围设备通讯方式主要有如下3种方式：（1）FX系列PLC与RS-232设备的通讯（RS-232通讯）如图10-10所示，FX系列PLC可以与安装了RS-232C接口的各类设备在无条件协议的情况下交换数据。适用于和计算机、条形码阅读器、打印机、各种测量器进行传送和接受数据。规模1:1，传送距离最长为15米。通讯设备：功能扩展板FX1N-232-BDFX2N-232-BD，特殊适配器FX0N-232ADP，FX2NC-232ADP，特殊模块FX-232IF。图10-10FX系列PLC与RS-232设备的通讯10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

（2）FX系列PLC与RS-485设备的通讯(RS-485通讯)

如图10-11所示，FX系列PLC可以与安装了RS-485接口的各类设备在无条件协议的情况下交换数据。适用于和计算机、条形码阅读器、打印机、各种测量器传送接受数据。规模1:1(1:n)。传送距离最长为50米或500米。通讯设备：功能扩展板FX1N-485-BD，FX2N-485-BD，特殊适配器FX0N-485ADP，FX2NC-485ADP。图10-11FX系列PLC与RS-485设备的通讯10.2.2三菱小型PLC的联网通信技术

（3）FX系列PLC与外围扩展设备连接端口的通讯连接

如图10-12所示，除PLC安装标准的RS-422接口以外，可以增加RS-232，RS422端口一个通道。可以同时连接显示器2台等，规模1:1(1:n)。传送距离根据RS-422连接的外围设备的规格，RS-232C传送距离最长为15米。通讯设备：功能扩展板FX1N-232-BD，FX2N-232-BD，FX1N-422-BD，FX2N-422-BD，特殊适配器FX0N-232ADP，FX2NC-232ADP。图10-12FX系列PLC与外围扩展设备的通讯连接10.3西门子小型PLC的联网与通信技术

10.3.1西门子小型PLC的联网通信方式

西门子小型可编程控制器具有很强的通信功能，支持多种通信协议，能够满足不同设备的联网需求。其通信网络结构如图10-13所示。

图10-13西门子PLC通信网络结构10.3.1西门子小型PLC的联网通信方式

1.多点接口协议（MPI）MPI是多点接口（MultiPointInterface）的简称，MPI的物理层是RS-485。PLC通过MPI能同时连接运行STEP7的编程器（PG）、计算机(PC)、人机界面(HMI)及其他SIMATICS7，M7和C7。是一种经济而有效的解决方案。每个CPU的可以使用的MPI连接总数与其型号有关，为6-64个。

2.工业现场总线（PROFIBUS）工业现场总线（PROFIBUS）是符合IEC61158标准，具有开放性的用于车间级监控和现场层的通信系统。符合标准的各厂商生产的设备都可以接入同一网络中。PROFIBUS的物理层是RS-485，最大传输速率12Mbit/s，最多可以与127个网络上的节点进行数据交换。网络中最多可以串接10个中继器来延长通信距离。使用光纤作通信介质，通信距离可达90km。

3.工业以太网（IndustrialEthernet）西门子的工业以太网符合IEEE802.3国际标准，通过网关来连接远程网络。10M/100Mbit/s，最多1024个网络节点，网络的最大范围为150km。采用交换式局域网，每个网段都能达到网络的整体性能和数据传输速率，电气交换模块与光纤交换模块将网络划分为若干个网段，在多个网段中可以同时传输多个报文。10.3.1西门子小型PLC的联网通信方式

4.点对点连接（Point-to-PointConnections）点对点连接（Point-to-PointConnections）可以连接S7PLC和其他串口设备。使用CP340，CP341、CP440、CP441通信处理模块，或CPU31xC-2PtP集成的通信接口。接口有20mA（TTY），RS-232C和RS-422A/RS-485。通信协议有ASCII驱动器、3964（R）和RK512（只适用于部分CPU）。使用通信软件PRODAVE和编程用的PC/MPI适配器，通过PLC的MPI编程接口，可以实现计算机与S7-300/400的通信。5.执行器-传感器接口（Actuator-Sensor-Interface）AS-I是执行器-传感器接口（ActuatorSensorInterface）的简称，位于最底层。AS-I每个网段只能有一个主站。AS-I所有分支电路的最大总长度为100m，可以用中继器延长。可以用屏蔽的或非屏蔽的两芯电缆，支持总线供电。DP/AS-I网关（Gateway）用来连接PROFIBUS-DP和AS-I网络。CP342-2最多可以连接62个数字量或31个模拟量AS-I从站。最多可以访问248个DI和186个DO。可以处理模拟量值。西门子的“LOGO！”微型控制器可以接入AS-I网络，西门子提供各种各样的AS-I产品。10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术

1.西门子PLC之间的通信西门子PLC之间的通信方式见教材表10-2和表10-3，表格中将ModBusRTU简称为RTU，将PROFIBUS-DP简称为DP。无线通信速率为1200~115200bit/s。表10-2S7-200CPU之间的通信通信方式介质本地需用设备通信协议数据量编程方法特点PPIRS-485RS-485网络部件PPI较少编程或编程向导简单可靠经济Modem音频模拟电话网EM241扩展模块，模拟音频电话线（RJ45接口）PPI大编程向导距离远Ethernet以太网CP243-1扩展模块（RJ45接口）S7大编程向导速度高无线电无线电波无线电台自由端口中等自由端口编程多站时编程复杂10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术表10-3S7-200，S7-300,S7-400之间的通信通信方式介质本地需用设备通信协议数据量本地需做工作远程需做工作远程需用设备特点DPRS-485EM277，RS485接口DP中等无配置或编程DP模块或带DP口的CPU可靠，速度高，仅作从站MPIRS-485RS485硬件MPI较少无编程CPU上的MPI口少用，仅作从站Ethernet以太网CP243-1(RJ45)接口S7大编程向导配置编程配置和编程以太网模块/带以太网接口的CPU速度快RTURS-485RS485硬件RTU大指令库编程串行通信模块和Modbus选件仅作从站无线电无线电台无线电台自由端口中等自由端口编程串行通信编程串行通信模块

RTU大指令库串行通信模块，无线电台，Modbus选件串行通信模块，无线电台，Modbus选件仅作从站10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术

2.S7-200与驱动装置之间的通信S7-200与西门子MicroMaster（例如MM440，MM430，MM3系列，SL-NAMICSG110）之间可以使用指令库中的USS指令进行简单方便的通信。

3.S7-200与第三方HMI/SCDA软件间的通信S7-200与第三方HMI（操作面板）和上位机中的SCADA（数据采集与监控）软件间的通信，主要有以下几种方式：1）OPC方式（使用PCAcessV1.0）；2）PROFIBUS-DP；3）ModBusRTU，可以直接连接到CPU通信接口上，或者连接到EM241模块上，后者需要ModBusRTU拨号功能。如果监控软件是VB/VC应用程序，可以采用以下几种方式：1）计算机上安装西门子的PCAccessV1.0软件，安装后再帮助文件的目录中的“示范项目”提供了连接VB的例子；2）使用ModBusRTU协议，可以直接连接到CPU通行接口上，或者连接到EM241模块上，后者需要Moddem拨号功能；3）S7-200采用自由端口模式，使用自定义协议通信；4）再VB或VC中调用通信软件Prodave，读写S7-200存储区的函数。10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术

4.S7-200与第三方PLC之间的通信S7-200与第三方PLC之间的通信主要有以下几种方式：1）对方做PROFIBUS-DP主站，采用PROFIBUS-DP通信，这种通信方式最为方便可靠；2）对方做ModBusRTU主站，可使用ModBusRTU从站通信；3）再自由端口模式，使用自定义协议通信。5.S7-200与第三方HMI（操作面板）之间的通信第三方厂商的操作面板支持PPI，PROFIBUS-DP，MPI，ModBusRTU等S7-200支持的通信方式，可以和S7-200通信。6.S7-200与第三方变频器之间的通信S7-200如果和第三方变频器通信，需要按照对方的通信协议，再通过本地自由端口编程进行通信。如果对方支持ModBus协议，S7-200则可以使用ModBus主站协议进行通信。

7.S7-200与其他串行通信设备之间的通信S7-200可以与其他支持串行设备（如串行打印机，仪表等）通信。如果对方是RS-485接口，可以直接连接；如果对方是RS-232JIEKOU,需要用硬件转换。这类通信需要按照对方的通信协议，使用自有端口模式编程进行通信。10.3.2西门子小型PLC的联网通信技术

8.计算机与S7-200控制单元之间的通信安装STEP7-Micro/Win的计算机可以通过下列方式进行通信：1）通过PC/PPI电缆，与单个或者网络中的CPU通信接口（或EM277的通信接口）通信；2）通过计算机上的通信处理器（CP卡），与单个或者网络中的CPU通信接口（或EM277的通信接口）通信；3）通过本地计算机上安装的Modem（调制解调器），经过公用或者内部电话网,与安装了EM241模块的CPU通信；4）通过本地计算机上的以太网卡,经以太网与安装了GSMModem（例如TC35T）的CPU通信；5）通过PCAdapterUSB(S7-300/400的USB编程电缆)，与CPU通信接口或EM277的通信接口通信；6）通过本地计算机上安装的GSMModem，与远程安装了GSMModem（例如TC35T）的CPU通信，须申请并开通相应SIM卡的数据传输服务。10.4S7-1200系列PLC之间的TCP通信

S7-1200系列PLC之间的TCP通信通常采用如下方法。

1）软件组态

新建两个CPU，在组态界面的网络视图手绘连接两个PLC的以太网口，如图10-14所示。图10-14添加以太网口10.4S7-1200系列PLC之间的TCP通信

2）设置IP地址在两个CPU以太网口的属性中设置IP地址，设置同一网段，方便调试。

3）添加背景数据块在PLC-1程序块中添加两个背景数据块，新建接收数组跟发送数组，以方便存放接收或发送数据，如图10-15所示。图10-15添加背景数据块10.4S7-1200系列PLC之间的TCP通信

4）添加指令块在PLC-1主程序中添加一个“通过以太网发送数据”的指令块(发送使能REQ以下案例是通过SHZ的频率触发)，并点击属性编辑，编辑好属性后CON