1、PLC教程理论篇之PLC 联网通讯一关键词:监控与数据采集 SCADA(Supervisory Control and Data AcquisitI/On) 、人机界面(HMI) 、网络层次、地址映射通讯、地址链接通讯、协议通讯、无协议通讯、串口通讯、组态软件、可编程终端PLC 与 PLC、PLC 与计算机、PLC 与人机界面以及 PLC 与其它智能装置间的联网通讯,可提高 PLC 的控制能力及扩大 PLC 控制地域;可便于对系统监视与操作;可简化系统安装与维修;可使自动化从设备级,发展到生产线级,车间级,以至于工厂级,实现在信息化基础上的自动化(e 自动化) ,为实现智能化工厂(Smart
2、Factory) 、透明工厂(TransparentFactory) 、及全集成自动化系统提供技术支持。本章将对 PLC 的这些联网通讯进行简要讨论。1、PLC 联网通讯目的联网是 PLC 通讯的物质基础,而实现通讯才是 PLC 联网的目的。PLC 通讯的根本目的是与通讯对象交换数据,增强 PLC 的控制功能,实现被控制系统的全盘自动化、远程化、信息化及智能化。具体的有:1扩大控制地域及增大控制规模:PLC 多安装于工业现场,用于当地控制。但如果进行联网,则可实现远程控制,实现控制的远程化。距离近的可以为几十、几百米,远的可达几千米,或更远,可大大扩大 PLC的控制地域。联网后还可增加 PLC
3、 可控制的 I/O 点数。这里,尽管每台 PLC 控制的 I/O 点数不变(有的 PLC,加远程单元后,也可增加 I/O 点数) ,但由于联网后,为多台控制,其总点数为参与联网的 PLC 控制点数之和。显然,其可控制的规模要比单个 PLC 的规模大。不少事实说明,两个或若干个中型机联网,由于提高了控制能力,可以达到一个大型机的控制点数,而费用比大型机要低得多。因而,用小型 PLC 联网,去替代大型 PLC,已成一个趋势。2实现系统的综合及协调控制:用 PLC 实现对单个设备的控制是很方便的。但若有若干个设备要协调工作,用 PLC 控制,较好办法是联网。即每个设备各用一个 PLC 控制,而这些
4、PLC 再进行联网。设备的单独工作各由各的 PLC 控制,而设备间的工作协调,则靠联网后 PLC 间的数据交换解决,以达到协调控制的目的。若要对若干设备及装置组成的生产线,PLC 联网后则可进行综合控制,把对设备级的控制提高到对生产线的控制。3简化系统布线、维修,并提高其工作的可靠性:联网后可简化布线,因为 PLC 与 PLC 间尽管要交换的数据很多,但通讯媒介都是通讯线。通讯线仅两根,最多的也只有三根,或四根,比一个信号用一对接线,要少得多。所以,用联网实现控制,其布线要比仅用一台 PLC 布线要简单得多。布线简单既可节省硬件开支,还便于系统维修。同时,联网后各 PLC 可相对独立地进行工作
5、,只要协调好了,个别站出现故障,并不影响其它站工作,更不致于全局瘫痪。故,进行联网可提高系统工作的可靠性,降低系统的故障风险。4实现计算机监控与数据采集 SCADA(Supervisory Control and Data AcquisitI/On):由于计算机具有强大的信息处理及信息显示功能,工业控制系统已越来越多地利用计算机对系统进行监控与数据采集。而要计算机实现这个功能,则必须使 PLC 与计算机联网,并运用相应的预先设计好的监控软件。PLC 与计算机联网,可以:(1)读取 PLC 工作状态及 PLC 所控制的 I/O 点的状态,并显示在计算机的屏幕上,以便于人们了解 PLC 及其控制的
6、设备的工作状态。(2)改变 PLC 工作状态,以及向 PLC 写数据。这可改变 PLC 所控制的设备的工作状况,或改变 PLC 的工作模式,起到人们干预控制的作用。(3)读取由 PLC 所采集的数据,并进行处理、存储、显示及打印,以便于人们更好地使用现场数据。这 个 工 作 也 称 为 监 视 与 数 据 采 集 , 即 SCADA ( Supervisory Control and DataAcquisitI/On) ,是实现在信息化基础上自动化的一个重要工作。5实现人机界面的监控及管理:人机界面(Humen Machine Interface)或可编程终端(PT) ,可显示数据,又可写入数
7、据。具有较强大的信息采集及信息显示功能。近来已用得越来越多。用它与 PLC 通讯,可从 PLC 读取数据,并予以显示。也可把向它写入的数据,再传送给 PLC,改变 PLC 的状态或输出,实现对 PLC 或系统的控制。为此,也要先在计算机上,运用有关工具软件,设计好数据显示及写入的画面,作好有关设定,再进行编译。编译通过后,下载给人机界面。有了这个的下载的应用,并与 PLC联机后,人机界面才能从 PLC 读取数据及向 PLC 写数据。虽然,它的功能不如计算机,但它的体积小、工作可靠,很适合于工业环境。在一定程度上,也可起到 SCADA 的作用。6实现 PLC 用计算机编程及调试:PLC 编程是较
8、麻烦的。若用手持编程器,通过助记符编程则更麻烦。但若用计算机与 PLC 联网,再使用相应的编程软件,则可使用梯形图或流程图语言编程,以至于还可用其它高级语言编程,则较方便。而且,用计算机编程,还可对所编的程序进行语法检查,便于发现与查找程序错误。同时,计算机编程还可对输入点的状态进行强制置位或复位,可模拟现场情况运行程序,进而可发现与解决程序中语义方面的问题。此外,计算机编程还可存储、打印程序,或把程序写入 ROM 中等等,便于程序的移植及重用。所以,使用与计算机联网,进行 PLC 编程已是一个趋势。有的厂家的高级的 PLC 编程器,实质就是笔记本式个人计算机。它与 PLC 相联,实际就是一种
9、链接( Host link) ,就是这个趋势的体现。7实现现场智能装置管理:工业现场的普通开关量及模拟量输入、输出等装置,都是通过信号线与 PLC 的 I/O 点相连,直接由 PLC 管理。而智能装置,包括智能设备、智能仪表、智能传感器、条形码扫描器及其他设备等,都有自身的 CPU、内存及通讯接口。自身可采集或使用数据。可通过通信接口与 PLC(也应配有相应的接口)联网。PLC 可用通讯交换数据的方法,实施对这些装置的管理,以提高控制的及时性、精度度及抗干扰能力,以及推进控制的远程化、信息化。只是,这些智能装置,价格较高。一般系统是不用的。8实现远程诊断与维护:有的 PLC 配备有远程诊断与维
10、护系统。可通过联网,甚至互联网,利用厂家提供的通讯模块与专用软件,实施远程数据采集与故障诊断,并实施相应维护,如下载新版本的硬件驱动程序等。9实现 PLC 控制信息化、智能化:PLC 联网,最重要的一点是实现 PLC 控制的信息化、智能化。信息化是当今信息社会的潮流。已给世界带来了巨大的经济效益与社会效益。而企业的信息化管理,推行企业资源计划(ERP) 、信息执行系统(MES ) ,以至于产品生命周期计划(PLM) ,更是给企业带来了不可估量的效益,所以,使用 PLC 进行控制的同时,也要考虑到如何推进信息化,或说要在信息化的基础上推进自动化。而 PLC 控制信息化最好的,也是唯一的方法是联网
11、,最终能上信息高速公路,与互联网相接。事实上,现在,很多PLC 都可实现这个联接。有的厂家提出用 PLC 建立智能工厂、透明工厂、全集成系统或 e 自动化,并为此作了很多努力,但它的基本途径还都是靠联网。智能化是自动化、远程化及信息化的进一步的必然要求。随着自动化、远程化及信息化的推进,系统越来越复杂,如没有智能化的自身管理,以及当地与远程的故障诊断、记录,系统的维修将是相当困难的。但是,要实现智能化,必须有很多可共享的资源。为此,也必须联网。而要能进行远程系统诊断、维修,则更须要联网。当然,PLC 与自身的外设,如简易编程器,也有链接、通讯。也都有各自的目的。等等。总之,PLC 通讯具体目的
12、很多,但从根本上讲,主要是交换数据,增强控制功能,实现控制的远程化、信息化及智能化。二、PLC 联网通讯类型1按通讯对象分:按通讯对象分有:PLC 与 PLC、PLC 与计算机、PLC 与人机界面及 PLC 与智能装置。而这些通讯的实现,在硬件上,要使用网络;在软件上,要有相应的通讯程序。网络发大体上分有 3 级,分别用于 PLC 与计算机、PLC 与 PLC 及 PLC 与智能设备联网、通讯。这 3 级是:企业级,也称信息层,管理级、有的称为数据通讯层,主要用于 PLC 与计算机或计算机与计算机联网通讯,以实现生产等管理。其通讯的数据量大,要求通讯的速度高,但通讯的实时性要求低些。即使短时间
13、停止数据交换也是允许的。车间级,也称控制层、单元级,有的称为数据及现场通讯层,主要用于 PLC 间联网通讯,以实现对多台设备或生产线的控制。它交换数据量小些,但通讯的可靠性、实时性要求很高。一般即使短时间的数据交换停止也是不允许的。现场级,也称设备层,有的称现场通讯层,主要用于 PLC 与现场设备及传感器/执行器联网通讯,以实现 PLC 对现场设备及智能装置的信息采集与工作控制。交换数据量更小。但通讯的可靠性、实时性要求更高。即使短时间的数据交换停止,将影响 PLC 控制功能的实现。提示:这里把网络分为 3 级,或 3 层。但这个层与 OSI(Open Systems Interconnect
14、ion,开放系统互联的体系结构)的网络参考模型的层是不同的。后者定义的 7 层,即物理层(规定使用互连电路、电气特性、以及连接器的配置等) 、数据链路层(规定信息基本单元的封装格式) 、网络层(确定源及目标地址,建立连接及数据传送) 、传输层(传输信息或报文) 、会话层(协调、同步对话) 、表示层(进行有关代码、字符、语法及其它方面的转换)及应用层(与用户的应用程序紧密相关) ,是构成标准网络的层。既然是参考模型,所以,多数 PLC 网络都不是完全按照这个模型构成的,而多只是它的简化。要指出的是,计算机早就配备有标准通讯串口,PLC、智能装置、人机界面也多配备有通讯串口。如这些串口用的为 RS
15、-232 口,那 PLC 与计算机、PLC 与 PLC 及 PLC 与智能装置间直接连线,就可进行通讯。如这些串口为 RS-485 或 422 口,也还可在计算机与 PLC、PLC 与 PLC 及 PLC 与智能装置间联接成网络,进行 1 站点对多站点,多站点对多站点,或站点间相互通讯。这是 PLC 联网通讯最简单、最便宜、最早使用、也是最基本的解决方案。因而,仅用标准通讯串口去组成上述 3 级网络,进行通讯,也完全是可能的。至于在个别层使用这个方案,则是很常见的。只是用这个串口通讯速度,通讯距离多受限制,交换的数据量也有限,所以,从整体上讲,没有这么做的。提示:使用串口通讯,通讯双方用的串口
16、应该相同。否则无法通讯。可喜的是,各种串口相互都可转换,只是要用特制的转接器或电缆。这些转接器或电缆,有的 PLC 生产厂家有提供,有的可向生产此类电缆的厂家购买。此外,当今 UBS 口很流行,有的计算机,以至于 PLC 已不配置串口,但配置有 USB 口。而它也可与各种特性的串口相互转换,以实现联网通讯。(1)PLC 与计算机联网通讯:OMRON PLC 可用标准通讯串口建立 HOST LINK 链接或网络。其目的是实现 PLC 与计算机通讯,可一台 PLC 与一台(通过 RS- 232C )计算机进行链接;也可一台计算机(通过 RS- 422)与多台 PLC,或多台计算机(也通过 RS-
17、422)与多台 PLC 联网。进行上位链接或联网后,PLC 的编程就可使用计算机。PLC 的工作也可由计算机进行监控。而最有效的方法还是使用有关通讯模块,组成相应通讯网络。OMRON PLC 可组成的网络有,CONTROL-LINK 网,SYSMAC- LINK 网,SYSMAC- NET- LINK 网及以太网。 但比较常用的是 OMRON 以太网。西门子 PLC 可用 RS-485 串口建立 PPI(点对点接口,用于 S7-200) 、MPI(MultiPointInterface,多点接口,用于 S7-300、400)网。都是主、从网络,计算机或SIMATIC 编程器等为主站,PLC 为
18、从站。可进行一对一,或一对多(总站点多达 32 个站)通讯。而最有效的方法还是使用有关通讯模块,组成相应通讯网络。西门子 PLC 可组成的网络有,Profibus 网、工业以太网,但比较常用的为西门子的工业以太网。三菱 PLC 可用标准通讯串口 RS-232C 口与 PLC 的编程口,或 RS-232C 模板,或 RS485 模板,进行 1 比 1 链接通讯,或建立 1 比 N(多达 16 台)计算机链接、联网通讯。在通讯中计算机为主站,PLC 为从站。而最有效的方法还是使用有关通讯模块,组成相应通讯网络。三菱 PLC 可组成的网络有,CC-LINK 网、MELSECNET/10、MELSEC
19、NET(II ) 、MELSECNET/B、MELSECNET/H 、MELSEC I/O-LINK、MELSECNET FX-PN 及以太网。 但比较常用的是三菱以太网。(2)PLC 与 PLC 间联网通讯:OMRON PLC 也可用标准通讯串口建立数据链接网络,或通过通讯指令实现通讯。最有效的方法还是用有关通讯模块,组成相应通讯网络。OMRON PLC 可组成的网络有,COMBOBUS/D 网(即 DeviceNet 网) ,COMBOBUS/S 网,PLC I/O 链接网,PLC 链接网,CONTROL-LINK 网,SYSMAC-LINK 网,SYSMAC- NET- LINK 网及以
20、太网。 但比较常用的是 CONTROL- LINK 网。西门子 PLC 用标准通讯串口建立 PPI、MPI 网。它不仅可用于计算机与 PLC 联网、通讯,也可实现 PLC 与 PLC 联网、通讯。PPI 使用的协议为西门子的 PPI 协议。可通过运行程序设定,把某 S7-200 站点设为主站。此时,设为主战的 S7-200 机,可以用网络读(NETR)和网络写(NETW)指令,读、写其他 CPU 中的数据。此外,还可通过运行程序设定串口为自由端口模式。这时,其通信协议由用户定义。并可使用中断、发送指令(XMT)和接收指令(RCV)等与通讯对象交换数据。MPI 网可使用全局数据设定的方法,实现
21、S7-300、400 PLC 之间的通讯。而最有效的方法还是使用有关通讯模块,组成相应通讯网络。西门子 PLC 可组成的网络有,Profibus 网、工业以太网。但常用的为 Profibus 网。它的传输速率最大为 16Mbps,响应时间的典型值为 1ms,使用屏蔽双绞线电缆,最多可接 127 个从站,可用于分布式 I/O 设备、可编程控制器和基于 PC 的自动化系统。PROFIBUS 由 3 个系列组成:PROFIBUS-DP 、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。其中PROFIBUS-DP 特别适合于可编程控制器与远程 I/O 设备之间的快速数据交换通讯(即插即用) 。PRO
22、FIBUS 区分为主站和从站。主站:主站掌握总线中数据流的控制权。只要它拥有访问总线权(令牌) ,主站就可以在没有外部请求的情况下发送信息。在 PROFIBUS 协议中,主站也被称作主动节点。从站:从站是简单的输入、输出设备。典型的从站为传感器,执行器以及变频 器。从站也可为智能从站,如 S7300 400 带集成口的 CPU 等。从站不拥有总线访问的授权。从站只能确认收到的信息或者在主站的请求下发送信息。三菱 PLC 也可用 RS-485 口,在两 PLC 间建立并行链接、通讯,或在 N(最多为 16)台 PLC 间建立 N 比 N 网络链接,相互通讯。也可用 RS-232C 口,用 RS
23、通讯指令,在 PLC 间进行通讯。而最有效的方法还是使用有关通讯模块,组成相应通讯网络。三菱 PLC 可组成的网络有,MELSECNET/H 、MELSECNET/10 等。MELSECNET/H 是高速网络,传送速度为 25/10 兆位/每秒。可任意选择,组成光缆或同轴电缆,双环网或总线网。可在两个或多个远程 PLC 间进行高速、大容量的数据通讯。一个大型网络,最多可接 239 个网区,每个网区可具有一个主站及 64 个从站。网络距离可达 30 公里。还提供浮动主站及网络监控功能。(3)PLC 与智能装置间联网通讯:OMRON PLC 也可用标准通讯串口通过通讯指令或通讯协议宏与智能装置实现
24、通讯,交换数据。但更有效的方法是可建立设备网络。具体有:COMBOBUS/D 网(符合 DEVICENET 网标准) ,COMBOBUS/S 网。推荐使用的为 DeviceNet 网。DeviceNet 网是由 Allen-Bradley 公司(Rockwell 自动化)开发的一种基于 CAN 的开放的现场总线标准。现在已经有超过 300 家的公司注册成为 ODVA(DeviceNet 用户组织)的成员。全世界共有超过 500 家的公司提供 DeviceNet 产品。DeviceNet 协议最基本的功能是在设备及其相应的控制器之间进行数据交换。DeviceNet 既可以工作在主从模式,也可以工
25、作在多主模式。一个 DeviceNet 网络工作在 125k、250k 和 500k 的波特率下最多可以支持 64 个节点。设备可以使用自身的电源,也可以通过 DeviceNet 总线供电。西门子 PLC 可用 RS-485 串口建立 PPI 网、MPI 网进行一对一,或一对多的与智能装置通讯。而最有效的方法还是建立设备网。如 PROFIBUS-DP 网、AS-I 网等。常用的为Pronbibus-DP 网。三菱 PLC 可用标准通讯串口 RS-232C 口或 RS-486 口,与智能装置进行 1 比 1 或 1 比 N 通讯。在通讯中 PLC 为主站。但最有效的方法是采用三菱的 CC-LIN
26、K、CC-LINK/LT 网。CC-LINK 全称为控制与通讯总线,是高速的现场总线。是以三菱电机为主导的、用双绞线组成的现场总线网。可连接 64 个站点。循环传送数据量为 24 字节/站,瞬时传送数据量为 960 个字节。其传输速度:1.2 公里时,为 156 千位/ 每秒;100 米时,为 10 兆位/每秒。可加置备用主站,且具有网络监控功能。CC-LINK/LT 是 CC-LINK 的分支网络。可与 CC-LINK 无缝连接。擅长于位通讯,可接小规模的(1 点到 16 点)的通讯模块。.提示:以上提到很多网络的含义与细节可参阅有关说明书。另外,可能还会有新的网络模块或网络推出,如 OMR
27、ON、三菱已推出 Profibus 模块,他们有的的 PLC 也可进 Profibus 网。有的公司还专门开发有可进行不同网络间进行协议转换的模块。等等。对此也要加以关注,以求在进行网络配置时,能做出更好的解决方案。提示:由于工业以太网通讯速度的不断提高及技术的完善,通讯的可靠性大为增强,以太网通讯的实时性已再不令人担心。所以,近来,几乎各个级(层)的设备多也配备有以太网接口。所以,以上介绍的 3 级(层)网络,都使用以太网,有的程之为“一网到底” ,也是完全可能的。若如此,也许网络的结构反而简单了。也许这也是将来工业网络发展的一个很值得注意趋势。提示:只要有相应的接口,一个 PLC 可同时与
28、多个通讯对象连接、组网。这样的 PLC 也称网桥。有了这些网桥,可实现网间互联,即使不在同一网上,也有可通讯、交换数据。2按通讯方法分:(1) 用地址映射通讯:多用于主、从网或设备网,见图 15-1。图 15-1 主从网1 主 PLC 上的远程主控单元 2 网络终端器 3 PLC I/O 链接单元 4 从 PLC 5 、6、7 主 PLC远程 I/O 终端图中 1 为主 PLC 上的远程主控单元,构成主站。而 3 为从 PLC,其上接 PLC I/O 链接单元 ,为从站。这个 PLC I/O 链接单元,既是从 PLC 的扩展模块,在从 PLC 中有其相应地址;又是主 PLC 的主 PLC 远程
29、 I/O 终端,在主 PLC 中也有其相应地址。只是,在主 PLC 中,如为输出通道,则在从 PLC 中,即为输入通道。反过来情况相反。以 OMRON PLC 为例,就是通过这个 PLC I/O 链接单元,在主、从 PLC 间建立了输出对输入及输入对输出的地址映射关系。主从 PLC 都还有自己其它的 I/O 模块,各运行各的程序,各进行各的控制。但,如果从 PLC 有数据传送给主 PLC,则可用指令,向这个 PLC I/O 链接单元的输出通道写数据。而系统网络,则定时并不停地把这个数据自动传送到主 PLC 的映射地址中。主 PLC 用指令读取这个映射地址,就可以得到从 PLC 送来的数据。反之
30、,情况类似。图 15-1 示的主、从网,仅一个从 PLC,其实也可多个。各有不同的地址映射关系。在这个系统中,如果从 PLC 要向主 PLC 发送数据,其具体过程可分为 5 步:把要向主 PLC 传送的数据,写入通讯用输出通道;通过从 PLC 输出刷新,把数据传到 PLC I/O 链接单元的存储区;通过网络通讯,把 PLC I/O 链接单元存储区的数据,送主控单元的存储区;通过主 PLC 输入刷新,主控单元存储区的数据,被读入主 PLC 的地址映射区;主 PLC 从地址映射区读取这个数据。主 PLC 向从 PLC 的具体过程与此过程相反。先是主 PLC 向映射区写数据;再经主 PLC 输出刷新
31、,传入主控单元的存储区;再通过网络通讯,传入 PLC I/O 链接单元存储区;再经从 PLC 输入刷新,传到从 PLC 的存储区;最后由从 PLC 读取这个数据;这里说的很复杂。但这里的输出、输入刷新都是 PLC 操作系统自动实现的。这里的 PLCI/O 链接单元与主 PLC 主控单元间的数据传送,是由远程网络通讯系统自动完成的。而且,其通讯过程如同 PLC 的扫描过程一样,总是周而复始地重复着。 这种通讯,用户所要做的只是编写有关的数据读写程序。只是,它所交换的数据量不大。多只有一对输入、输出通道,故,只能用于较底层的网络上。图中的 5、6、7、是主 PLC 的远程 I/O 终端,不是从 P
32、LC,是直接受主 PLC 控制。所以,这种网络也是 PLC 远程 I/O 系统的延伸。OMRON 称之为远程 I/O 链接,是主、从 PLC 网络。被链接的从 PLC,有自身的 CPU,可独立运行程序,可进行实际控制。只是为了与主 PLC 交换数据,才与主 PLC 联网。此外,OMRON 的 DeviceNet(即 COMMBO/D)及 COMMBO/S 网,三菱的 CC-LINK网也有这样类似地址映射机制,也可用此方法通讯。(2) 用地址链接通讯:又称为数据链接(Data Link)通讯,也是用数据单元通讯,只是这参与通讯的数据单元在通讯各方用相同的地址。三菱称之为循环通讯(Cyuclic
33、Communication) ,多用于控制网。西门子的 MPI 网把它称为“全局数据包通讯” 。发送数据的站点用广播方式发送数据,同时被其它所有站点接收。而那个站点成为发送站点,由“令牌”管理。谁拥有“令牌” ,谁就成为发送站点。这个“令牌”实质是二进制代码,轮流在通讯的各站点间传送。无论是管理网络的主站,还是被管理的从站,都同样有机会拥有这个“令牌” 。其通讯机理见图 15-2。图 15-2 链接讯机理图链接通讯要用到数据链接区。图 15-2 示的为 1000 到 1063 这 64 个字(通道)即为这个链接区。经联网、链接的 PLC 用这个链接区作交换数据的“信箱” 。每个 PLC 都把它
34、的区分为写与读两个部分。且这个划分对每个参与链接的 PLC 都是不同,且互为补充的。如 PLC1,其写区为 10001015,读区为 10161063,则 PLC2 的写区为 10161031,读区为 10001015 及 1031063,等等。这 4 个 PLC 用链接区进行数据交换,分五步实现:把要向外传送的数据写入链接区;通过输出刷新把数据传到 PLC 链接单元或接口的对应存储区; 参与 PLC 链接的 PLC 链接单元或接口间相互传送数据,把各输出刷新后的数据传给其它 PLC 的 PLC 链接单元或接口的对应存储区(缓冲区) ;通过输入刷新,PLC 链接单元或接口的数据读入到链接区;
35、从链接区读走数据。这里的输出、输入刷新是在程序扫描开始前或结束后由系统自动实现。必要时,也可在程序中加入 I/O 刷新指令实现,以加快程序对链接数据的响应速度。这里的各 PLC 链接单元或接口间的数据传送,则由 PLC 链接系统的网络通讯自动完成的。其通讯过程如同 PLC 的扫描过程一样,总是周而复始地重复着,力求使各 PLC 链接单元的存储区的数据保持一致。可知,这个存储区及链接区起到了信箱的作用。要外送的数据先写入信箱,靠信箱的传送机制,把数据传送出去。要用的数据则从来自别的 PLC 数据的信箱中取出。其间的数据传送如同邮局为你服务一样,会自动实现的。若要快速传送,可另作 I/O 刷新,这
36、如同寄快信一样。总之,这个通讯数据交换,经历了两种过程: PLC CPU 的内存区中链接区与 PLC 链接单元或接口的缓冲区间数据交换。这是 I/O刷新实现的。其周期取决于各 PLC 的程序扫描周期或程序中使用 I/O 刷新指令的情况。各 PLC 链接单元或接口间的数据交换。它由主站 PLC 管理,把各 PLC 链接单元或接口缓冲区中写区的数据,传送给其它 PLC 的读区。正是由于有了这两个过程,PLC 间的数据传送才成为可能,并从中可知:在这种链接通讯中,发送数据的 PLC 是主动的;若无新数据记入写区,其它 PLC 则得不到什么新信息。链接通讯交换的数据量比地址映射通讯要大,速度也高,是很
37、方便、很可靠的 PLC 间的通讯方法。(3) 用通讯协议通讯:任何网络除了要按物理层协议接线。同时,还要弄清有关高层协议。如 OMRON C、CS 系列机串口通讯可使用 HOST LINK 协议(CS 机还可用 FINS 协议) ,网络通讯可用 FINS 协议。再如西门子 PPI 网,可用 PPI 协议,MPI 网可用 MPI 协议(但这些协议未公开,但可使用西门子 提供的基于此协议的 Api 函数、ActiveX 控件、OPC 等) 。还如三菱 FX 机可用串口通讯或编程口通讯协议,Q 型机 PLC 可用 MC(Melsec 通讯协议简称)协议。等等。一般讲,网络不同,协议也将不同。按通讯协
38、议,就是使用网络协议规定有关命令,实现与 PLC 通讯。图 15-3 示的为计算机与 PLC 协议通讯的例子。1- 计算机 2 PLC 串口 3 通讯电缆图 15-3 用命令通讯从图知,在这个通讯过程,总是计算机先向 PLC 发送通讯命令,接着是 PLC 对这个命令处理后,予以了回应。提示:协议通讯的命令并不是 PLC 的指令,只是一种能为 PLC 识别的命令。PLC 接受通讯命令后,将按要求,与对方交换数据,或实现相应状态改变。(4)用 PLC 的通讯指令或通讯函数通讯:早期,PLC 通讯指令或函数主要用于高级网络通讯。没有用于串口的通讯指令。随着 PLC 技术进步,开始有了用于串口通讯的指
39、令。而且,这两类通讯指令,都还在不断在丰富着。用协议通讯,或用指令、函数通讯要发送通讯命令或执行通讯指令(或函数) 。没有命令发送,没有指令执行(或调用函数) ,什么通讯也不做。OMRON 公司还提供通讯协议宏,是一组有关通讯指令的集合。用它可成批地进行对指定地址的数据读写。使用协议宏,要先用 OMRON 提供的软件编写宏,然后把宏下载给PLC,再由 PLC 按需要,当作指令那样调用。所以,协议宏通讯实质也是用指令或函数通讯。(5)用互联网等新技术进行通讯:当今,以太网技术发展很快。有的 PLC 的以太网模块除了有自身的 CPU,还有很大的内存,可编辑、存贮网页程序,也可设置 IP 地址。这样
40、,它即可成为互联网的一个服务器。人们即可用上互联网用的浏览器,访问这个服务器,实现远程通讯,交换数据。所谓“透明工厂” ,就是用这个通讯实现。如三菱 Q 型机的 WEB 模块( QJ71WS96)也内嵌了网页。使用这个模块,无须编程,只要设定一些参数,就具有网页及处理电子邮件的功能。可用于远程数据监控,数据录入,以及系统诊断。有的也可利用公网,如移动通讯网,利用发送短讯的方法通讯。(6)用工具软件通讯:指,用工具软件与 PLC 通讯。最常用为种种编程工具软件。用它可向下载、上载程序、数据,控制 PLC 工作。还有一些监控工具软件,或其它工具软件,也都可与 PLC 通讯。这些也多用于计算机与 PLC 间的通讯。