1、 PLC的通信与自动化通信网络 6.1 计算机通信概述6.1.1 串行通信1并行通信与串行通信 并行数据通信以字节或字为单位传输数据， 已 很少使用。 串行数据通信每次只传送二进制数的一位。最少只需要两根线就可以组成通信 网络。 2异步通信与同步通信 接收方和发送方的传输速率的微小差异产生的积累误差，可能使发送和接收的数据错位。异步通信采用字符同步方式（见图 6-1），通信双方需要对采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方将停止位和起始位之间的下降沿作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。 奇偶校验用硬件保证发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中 “1”的个数为偶数或奇数。接
2、收方 用硬件 对接收到的每一个字符的奇偶性进行校验，如果奇偶校验出错， SM3.0为 ON。 可以设置为无奇偶校验。同步通信 的 发送方和接收方使用同一个时钟脉冲。接收方可以通过调制解调方式得到与发送方同步的接收时钟信号。 3单工通信与双工通信 单工通信只能沿单一方向传输数据，双工通信每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。 全双工方式通信的双方都能在同一时刻接收和发送数据。 半双工方式通信 的 双方在同一时刻只能发送数据或只能接收数据。 4传输速率单位为 bit/s或 bps 。6.1.2 串行通信的端口标准1 RS-232CRS-232C的 最大通信距离为 15m，最高传输速率为 20kb
3、it/s，只能进行一对一的通信。 RS-232C使用单端驱动、单端接收电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。2 RS-422ARS-422A采用平衡驱动、差分接收电路，因为接收器是差分输入，两根线上的共模干扰信号互相抵消。在最大传输速率 10Mbit/s时，最大通信距离为 12m。传输速率为 100kbit/s时，最大通信距离为 1200m，一台驱动器可以连接 10台接收器。6.2 计算机通信的国际标准6.2.1 开放系统互连参考模型物理层的下面是物理媒体，例如双绞线、同轴电缆和光纤等。物理层定义了传输媒体端口的机械、电气功能和规程的特性。数据链路层的数据以帧为单位传送，
4、每一帧包含数据和同步信息、地址信息和流量控制信息 等 。通过校验、确认和要求重发等方法实现差错控制。应用层为用户的应用服务提供信息交换，为应用接口提供操作标准。3 RS-485RS-422A是全双工，用 4根导线传送数据 。 RS-485是 RS-422A的变形，为半双工，使用双绞线可以组成串行通信网络，构成分布式系统。6.2.2 IEEE 802通信标准1 CSMA/CD （带冲突检测的载波侦听多路访问 ）的基础是以太网。每个站都是平等的，采用竞争方式发送信息到传输线上， “ 先听后讲 ”和 “ 边听边讲 ” 。其控制策略是竞争发送、广播式传送、载体监听、冲突检测、冲突后退和再试发送。 以太
5、网越来越多地在底层网络使用。2令牌总线令牌 绕逻辑环 周而复始 地传送 。要发送报文的站等到令牌传给自己，判断为空令牌时才能发送报文。令牌沿环网循环一周后返回发送站时，如果报文已被接收站复制，发送站将令牌置为 “空 ”，送上环网继续传送，以供其他站使用。3令牌环用得少4主从通信方式主从通信网络有一个主站 和若干个 从站。主站向某个从站发送请求帧，该从站接收到后才能向主站返回响应帧。主站按事先设置好的轮询表的排列顺序对从站进行周期性的查询。6.2.3 现场总线及其国际标准1现场总线IEC对现场总线的定义： “ 安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数
6、据总线 ” 。2现场总线的国际标准（ 1） IEC 61158IEC 61158第 4版采纳了经过市场考验的 20种现场总线（见表 6-1）。 其中约一半是 实时以太网。（ 2） IEC 62026IEC 62026是供低压开关设备与控制设备使用的控制器电气接口标准 。6.3 基于以太网的 S7协议通信6.3.1 S7-200 SMART之间的以太网通信1 S7协议S7协议是专为西门子控制产品优化设计的通信协议，它是面向连接的协议。 S7-200 SMART只有 S7单向连接功能。单向连接中的客户机（ Client）是向服务器（ Server）请求服务的设备，客户机调用 GET/PUT指令读、
7、写服务器的存储区。服务器是通信中的被动方，用户不用编写服务器的 S7通信程序， S7通信由服务器的操作系统完成。 2 GET指令与 PUT指令GET指令从远程设备读取最多 222B的数据。 PUT指令将最多 212B的数据写入远程设备。连接建立后，该连接将保持到 CPU进入 STOP模式。3用 GET/PUT向导生成客户机的通信程序用 GET/PUT向导建立的连接为主动连接， CPU是 S7通信的客户机。通信伙伴作为 S7通信的客户机时，不需要用 GET/PUT指令向导组态，建立的连接是被动连接。在第 1页（操作）生成名为 “写操作 ”和 “读操作 ”的两个操作。最多允许组态24项独立的网络操
8、作。通信伙伴可以具有不同的 IP地址。在第 2、 3页设置操作的类型分别为 PUT和 GET、要传送的数据的字节数、远程 CPU的 IP地址、本地和远程 CPU保存数据的起始地址。在第 4页（存储器分配）设置用来保存组态数据的 V存储区的起始地址。第 5页（组件）显示用于实现要求的组态的项目组件默认的名称。在第 6页（生成）单击 “生成 ”按钮，自动生成用于通信的子程序等。4调用子程序 NET_EXE客户机和服务器的程序首次扫描时将保存接收到的数据的地址区清零，给要发送的地址区置初始值。每秒钟将要发送的第一个字 VW100加 1。5 S7-200 SMART之间的以太网通信实验 将用户程序和系
9、统块下载到作为客户机和服务器的两块 CPU。用以太网电缆连接编程计算机、客户机和服务器，令 CPU运行在 RUN模式，如果通信成功，可以看到双方接收到的第一个字 VW300每秒钟加 1，接收到的其他的字应是对方用 FILL_N指令写入的初始值。6.3.2 S7-200 SMART与其他 S7 PLC的以太网通信1 S7-300作客户机的 S7通信在 S7通信中， S7-300/400作客户机， S7-200 SMART作服务器。在 STEP 7的硬件组态工具中，设置以太网端口的 IP地址和子网掩码。在网络组态工具中，创建一个 S7连接，连接伙伴为默认的 “未指定 ”。在 S7连接属性对话框中，
10、设置 S7-200 SMART的 IP地址和双方的 TSAP（传输层服务访问点）。连接由S7-300/400建立。在 S7-300/400的 OB1中调用功能块 GET/PUT来读写 S7-200 SMART的数据区。2 S7-1200作客户机的 S7通信S7-1200有集成的以太网端口，在博途中设置 S7-1200的 IP地址和子网掩码，生成以太网，添加一个 S7连接。连接伙伴为 “未指定 ”，由 S7-1200建立连接。在该连接的属性视图的 “属性 ”选项卡中，设置 S7-200 SMART的以太网端口的 IP地址和通信双方的 TSAP。在 OB1中调用 GET和 PUT功能块来读写 S7
11、-200 SMART的数据区。3 S7-1200作服务器的 S7通信S7-200 SMART作客户机的程序见例程 “以太网客户机 ”。在 S7-1200的项目中，只需要设置 S7-1200的 IP地址和子网掩码，不用编写通信程序。 6.4 PPI网络1 S7-200 SMART的串行通信端口S7-200 SMART CPU有一个集成的 RS-485端口（端口 0），还可以选配一块RS232/RS485 CM01信号板（端口 1），它们分别可以与变频器、人机界面（HMI）等设备通信，每个端口支持 4个 HMI设备。RS-485每个网络最多可以有 126个节点。中继器用来将网络分段，每个网段最多 32个设备，网络中各设备的地址不能重叠。 12Mbit/s时最大传输距离为100m， 187.5kbit/s时为 1000m。
