电器控制与PLC技术应用 第9章 PLC的通信及网络

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1、第9章PLC的通信及网络9.1PLC网络基础9.1.1PLC网络含义控制技术的发展提高了生产自动化的程度，设备和系统的控制需要较大的空间分布，控制系统的这种发展要求PLC具有分散控制的功能，因此，远程连接和通信功能成为PLC的基本性能之一。众所周知，工业机器人、机械手、自动生产线、数控机床、加工中心、柔性制造系统等可编程设备给企业带来了巨大的生命力，从某种程度上说，工厂自动化程度的高低，可以用工厂中所拥有的通用计算机和工业PC机数量的多少来表征。为了充分发挥计算机和PLC的工作效能，达到“传输信息

2、、共享资源、分散控制、集中管理”的目的，可以把PLC和PLC，或PLC和通用计算机，按照一定的协议，通过特定的介质，连成一个网络，这就是常说的PLC网络。它与目前的计算机网络相比，在结构、通信原理以及连接方式等方面都基本上是一致的，PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。要想使多台PLC机能联网工作，其硬件和软件都要符合一定的要求。硬件上一般要增加通信模块、通信接口、网卡、集线器、终端适配器、电缆、连接头、平衡电阻等设备和器件，以实现信息的正常传送；软件

3、上要按特定的网络协议，开发具有一定功能的通信程序和网络系统程序，以对PLC和计算机的软硬件资源进行统一的调度和管理。9.1.2PLC网络的结构对于相互连接的计算机或PLC，按其作用有主站(又称主机、服务器)和从站(又称从机、子站、终端、客户机)之分。根据从站与主站的连接方式，可将PLC的网络结构分为三种基本形式(又称网络拓扑结构)：总线结构、环形结构和星形结构等，如图所示。在网络中通过传输线路互连的站点称为节点。节点也可定义为网络中通向任何一个分支的端点，或通向两个或两个以上分支的公共点。节点间的

4、物理连接结构称为拓扑。每一种结构都有优缺点，实际使用时可根据具体情况选择。在自动化工厂中，PLC网络系统通常可分为三级，如图所示。工厂级：网络的最高级。主要采用通用计算机(包括大、中型计算机)，负责工程和产品设计、制定材料资源计划、处理有关生产数据、企业内部协调管理等方面的工作。车间级：在生产线上使用计算机和PLC的数据控制级，又称为中间级。主要负责数据采集、编程调试、工艺优化选择、参数没定等工作。现场级：网络的最低级。主要应用PLC及其相关控制设备对生产过程进行实时控制，直接操纵设备的运行，实现

5、各种控制功能。9.2PLC通信简介9.2.1概述将不同厂家生产的这些设备连在一个网络上，相互之间进行数据通信，由企业集中管理，已经是很多企业必须考虑的问题，因此有必要了解有关PLC的通信与工厂自动化网络方面的初步知识：控制网络、通信网络、并行通信、串行通信、异步通信、同步通信、单工通信、双工通信等。1.并行通信与串行通信并行数据通信是以字节或字为单位的数据传输方式，处理8根或16根数据线、一根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传输速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离数

6、据的传送，如：打印机与PC之间的数据传送、PLC中的CPU与I/O模块之间的数据传输等。2.异步通信与同步通信在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关，接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施在联系传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送过程和接收过程同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。3.单工与双工通信方式在串行通信中，数据通常是在两个站（如微机和PLC）

7、之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式（如图9.2-2）：全双工、半双工、和单工。如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传到A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输(halfduplex)。如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工(fullduplex)。4.传输速率在串行通信中，传输速率的单位是波特，即传送的二进制位数每秒，其符号为bit/s。常用的标准波特为300，60

8、0，1200，2400，4800，9600，和19200bit/s等。不同的串行通信网络的传输速率差别极大，有的只有数百bit/s，高速串行通信网络的传输速率可达1000Mbit/s以上。9.2.2串行通信接口标准RS-232-CRS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。RS-422美国EIC于1977年制定了串行通信标准RS-499，对RS-232C地电气特性作了改进，RS-422是RS-49