PLC通信网络

PLC通信网络（精选10篇）

PLC通信网络 第1篇

1、通信方式分类

按照数据通信方式的不同, 可以按不同的标准进行分类:

1.1 并行通信和串行通信方式

(1) 并行通信一般以字节或字为单位进行通信, 一次传输一个字节或字, 硬件上除了控制线以外, 还最少要用9根 (8位数据线和1个地线) 或17根 (16位数据线和1个地线) 线传输数据。特点是传输速度快, 但是硬件成本高, 通信距离有限, 一般用在近距离通信, 如打印机等。

(2) 并行通信以位为单位进行通信, 一次传输一位。用两根线即可通信, 传输的距离远, 但是通信传输速度比较慢, S7-200PLC就是采用的串行通信方式。

1.2 全双工和半双工通信方式

全双工通信是指在通信时可以同时进行收发数据。半双工通信是指在通信时不能够同时收发数据, 同一时刻要么发数据, 要么收数据。如图1所示。

2、串行通信接口标准

RS-232C是应用在广泛的接口标准, 计算机串行通信口就是此接口标准。信号采用负逻辑, -5V~-15V表示逻辑状态“1”, +5V~+15V表示逻辑状态“0”, 最大的通信速率为20K/s, 最大的通信距离为15m。采用9针 (孔) 或25针 (孔) D型连接器。通信时最少用三根线:Rx (接受) 线、Tx (发送) 线、GN D (地) 线。

2.2 RS-422A接口

RS-422A采用的是平衡驱动、差分接受电路, 从而取消了地线信号。如图2所示平衡驱动器相当于两个单端驱动器, 其输入信号相同, 两个输出信号互为相反, 图中的小圆圈表示相反。实际使用时, 为提高抗干扰的能力, 在输入端并联一个120Ω电阻。

RS-422A的最大通信速率为10Mbit/S, 此时通信的距离为12m。当速度为100Kbi t/S时, 通信的距离可以达到1200m。

2.3 RS-485通信接口

RS-485是RS-422的变形, RS-422是全双工, 有两对平衡差分信号线用于发送和接收数据。RS-485只有一对平衡差分信号线, 为半双工方式。使用RS-485通信接口和连接线路可以组成串行通信网络, 实现分布式系统。最多可以有32个子站组成。为提高网络的抗干扰能力, 在网络的两端要并联两个电阻, 值一般为120Ω。

3、通信数据格式参数

对于串行通信方式, 在通信时双方必须约定好线路上通信数据的格式, 其主要参数有:

(1) 波特率:由于是以位为单位进行传输数据, 所以必须规定每位传输的时间, 一般用每秒传输多少位来表示。常用的有1200K bit/S、2400Kbit/S、4800Kbit/S、9600Kbit/S、19200Kbit/S。

(2) 起始位个数:表示开始传输数据的位, 称为起始位, 在通信之前双方必须确定起始位的个数, 以便协调一致。起始位数一般位1个。

(3) 数据位数:一次传输数据的位数。在传输数据时, 一次不是仅仅传输一位, 而是传输多位, 一般为8位, 正好一个字节, 常见的还有7位, 用于传输ASCII码。

(4) 检验位:为了提高传输的可靠性, 一般要设定检验位, 以指示在传输过程中是否出错, 一般单独占用一位。常用的检验方式有:偶检验、奇检验。当然也可以不用检验位。

(5) 停止位:当一次数据位数传输完毕后, 必须发出传输完成的信号, 即停止位。停止位一般有1位、1.5位和2位的形式。

(6) 站号:在通信网络中, 为了标示不同的站, 必须给每个站一个唯一的表示符, 称为站号。通一个网络中所有的站的站号不能相同, 否则会出现通信混乱。

4、通信协议

要进行通信, 光有硬件是不够的, 还必须对通信的数据格式进行定义和说明, 称为通信协议。S7-200PLC支持的通信协议有P PI协议和MPI协议。同时, 通过直接操作通信口, 可以实现其他的通信协议, 如Modbu s协议等。我们此处以PPI协议为例进行讲解。在使用PPI协议时, 网络中不论连接多少台PLC或计算机, 当只能有一个主站, 其他的为从站。即只能有一个站能够主动发送数据, 其他的只能被动的接收数据或当主站要求自己发送数据时才能够发送数据, 而不能主动发送数据。

通过本文的介绍我们了解了PLC通信技术的基本结构, 我们在实际运用中, 做到既经济又合理, 尽可能发挥PLC所提供的最佳功能, 同时, PLC的编程语言是面向用户的, 对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。

参考文献

[1]庞广信.可编程控制器技术应用[M].北京:化学工业出版社, 2006.

PLC和PC机间的串行通信 第2篇

HG-2003型温升测控装置是笔者与我国北京某科学研究联联合开发的一套专门用于高压晶闸管阀温升检测试验的测控装置。考虑到PLC及其网络已被公认为现代测控装置开发的几大支柱之一，而且从近几年的统计数字来看，PLC产品在世界范围内的产量、销量高居各测控器件榜首，因此笔者决定本测控系统的核心器件采用可编程控制器（PLC），其基本功能可通过软件编程实现。PLC的三大亮点是：（1）集电控、电传、电仪三电于一体；（2）网络的性能价格比高；（3）可靠性高。这些亮点就使得整个测控设备结构简单、可靠性高，同时也为实现系统控制功能的二次开发奠定了良好的技术基础。本文主要讨论设备中所采用的西门子公司的S7-200型PLC和PC机之间的串行通信问题。

1、温升测控系统整体介绍

1．1 HG-2003测控装置的测控对象及结构

先来介绍一下该温升试验测控装置的基本工作流程。10kV电源进线经过进线框中的高压断路器CB和高压隔离开关柜中的隔离开关G（用于在设备检修或维护时形成一个明显的断点）后，加在10kV转换变压器T1上。该变压器将三相电转化为单相电。这主要是由于做实验时负载电流很大，如果使用三相电源，容易造成负荷电流的不平衡从而造成试验故障。在转换变压器的输出端（二次侧）连接单相温升试验变压器T2。该温升变压器的一次侧应加装用于无功功率补偿的电容柜，二次侧则通过有载分接开关直接连接试验品（即高压晶闸管阀）进行温升试验。

从基本工作流程不难知道测控装置的测控对象，本装置的具体测控对象如表1所示。

表1 测控对象表

测控装置的物理结构分为两部分：操作控制台和试区控制箱。其中，试区控制箱即PLC控制箱被安装在试验区的隔离开关框内。操作控制台即PC机人机办是非曲直操作台则安装在控制室内。由于二者之间相距约40m，所以采用PC/PPI电缆传输测控信号时需加装中继器。

1．2 HG-2003测控装置的基本功能

本测控系统的基本功能包括：开关分合控制指示功能；设备和试品的过流、过压、过热报警及保护功能；各种操作连锁功能，如电源开关柜内10kV电源断路器和隔离开关柜内的手动隔离开关、控制室门触点、试验大厅门触点间的连锁保护功能等，并设有相关的报警提示画面。这些功能可以避免操作顺序出错。

2、S7-200通信程序的设计与实现 2．1 PC机与S7-200的通信方式

西门子S7-200 PLC的通信功能较强，有多种通信方式可供用户选择，如：单主站方式、多主站方式以及使用调制解调器的远程通信方式等。在本测控装置中，笔者采用单主站方式。在运行Windows或Windows NT操作操作的个人计算机（PC机）上安装STEP 7-Micro/WIN32编程软件后，PC机就可作为通信中的主站。它可与一个或多个从站相连，STEP 7-Micro/WIN 32每次和一个S7-200 CPU通信，但可以访问网络上的所有CPU。该通信方式的硬件配置为PLC到PC机通信口的电缆连接器，即带RS-232口的隔离型PC/PPI电缆，用五个DIP开关设置波特率和其它配置项。它支持的波特率为9.6kbps或19,2kbps，支持的协议为PPI协议。这里并没有使用PPI协议，而是使用PC/PPI电缆和自由端口通信功能来实现S7-200 CPU与PC机间的通信。自由端口模式是计算机或其它带有串行通信接口的设备与S7-200 CPU之间通信的一种廉价和灵活的方法。它以用户定义的通信协议为基础，通过使用相关的中断指令和专用的通信指令控制S7-200 CPU通信口的操作模式，实现与多种智能设备的连接。

具体地说，所谓自由通信端口模式是指CPU的串行通信接口可由用户程序控制的一种通信操作模式，其梯形图程序可以使用接收完成中断、字符接收中断、发送完成中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）等控制通信过程。在该模式下，通信协议完全由用户程序控制。

CPU处于STOP模式时，自由通信端口模式被禁止，CPU重新建立使用其它协议的通信，例如与编程设备的通信。只有当CPU处于RUN模式时，才能使用自由通信端口模式。通过将特殊寄存器字节SM30或SM130的协议选择域（mm）置1可以将通信端口设置为自由端口模式，处于该模式时不能与编程设备通信。

可以用反映CPU模块上的工作方式开关当前位置的特殊存储器位SM0.7来控制自由端口模式的进入。当SM0.7为1时，工作方式开关处于RUN位置，可选择自由端口模式；当SM0.7为0时，工作方式开关处于TEM位置，应选择PC/PPI协议模式，以便用于编程设备监视或控制CPU模块的操作。

2．2 自由端口模式下PLC串行通信程序的编程要点

计算机与可编程控制器通信时，为了避免通信中的各方争用通信线，一般采用主从工作方式，即计算机为主机，可编程控制器为从机；只有主机才有权主动发送请求报文，从机收到后返回响应报文。下面主要谈一谈编程过程中应注意的几个问题。

首先是电缆切换时间的处理。因为使用了PC/PPI电缆，所以在S7-200 CPU的用户程序中应考虑电缆的切换时间。S7-200 CPU接收到RS232设备的请求报文到它发送响应报文的延迟时间必须大于等于电缆的切换时间。波特率为9600bps和19200bps，电缆的切换时间分别为2ms和1ms。在梯形图程序中可用定时中断实现切换延时。

其次就是通信可靠性的处理，校验码的采用是提高通信可靠性最常用的措施之一。用得较多的是异或校验，即将每一帧中的第一个字符（不包括起始字符）到该帧中正文的最后一个字符作异或运算，并将异或的结果（展品或校验码）作为报文的一部分发送到接收端。接收方接收到数据后计算出所接收到的数据的展品或校验码，再与发送方传过来的校验码比较，如果不同，可以判断通信有误。

最后需注意的是防止起始字符、结束字符与数据字符的混淆。因为报文的起始字符和结束字符只有8位，接收到的报文数据区内出现与起始字符或结束字符相同的数据字符的机率很大，这可能会引起字符混淆。可以在发送前对数据作某种处理，例如选择起始字符和结束字符为某些特殊的值，而将数字字符转化为BCD码或ASCII码后再发送，这样可以避免出现上述的情况，但是会增加编程的工作量和数据传 送的时间。2．3 通信程序中关键指令的使用与说明

发送指令XMT（Transmit）用于启动自由端口模式下数据缓冲区（TBL）数据的发送，指令格式如图1所示。通过指定的通信端口（PORT），将存储在数据缓冲区（TBL）中的信息发送。使ENO=0的错误条件：SM4.3（运行时间），0006（间接寻址），009（在端口0同时XMT/RCV），000B（在端口1同时XMT/RCV）。

XMT指令可以方便地发送1～255个字符，如果有中断程序连接到发送结束事件上，在发送完缓冲区中的最后一个字符时，端口0会产生中断事件9，端口1会产生中断事件26。可以监视发送完成状态位SM4.5和SM4.6的变化，而不是用中断进行发送。数据缓冲区中的起始字符和结束字符是可选项，第一个字节的“字符数”是要发送的字节数，它本身并不发送出去。

接收指令RCV（Receive）可以方便地接收一个或多个字符，最多可接收255个字符。通过指令的通信端口（PORT），将接收信息存储在数据缓冲区（TBL）中。数据缓冲区中的第一个字节用来累计接收到的字节数，它本身不能接收到，起始字符和结束字符是可选项。如果有中断程序连接到接收结束事件上，在接收完最后一个字符时，端口0产生中断事件23，端口1产生中断事件24。

使ENO=0的错误条件：SM86.6和SM186.6（RCV参数错误），SM4.3（运行时间），0006（音接寻址），009（在端口0同时XMT/RCV），000B（在端口1同时XMT/RCV）。CPU不是在自由端口模式。

可以监视SM86.6或SM186.6的变化，而不是用中断进行报文接收。SM86.6或SM186.6为非零时，RCV指令未被激活或接收已经结束。正在接收报文时，它们为0。

当超时或校验错误时，要自动中止报文接收功能。必须为报文接收功能定义一个启动条件和一个结束条件。

RCV指令允许通过参数设定选择报文开始条件和报文结束条件，即设定特殊存储器字节SM86～SM94（用于端口0）和SM186～SM194（用于端口1）。

另外两个比较重要的指令是获取与设置通信口地址指令。获取通信口地址指令（GET ADDR指令）用来读取PORT指定的CPU口的站地址，并将数值放入ADDR指定的地址中。设置通信口地址指令（SET ADDR指令）用来将通信口（PORT）站地址设置为ADDR指定的数值。设置的新地址不能永久保存，断电后又上电，通信口地址将恢复为上次的地址值（用系统块下载的地址）。图2为使用RCV指令和接收完成中断接收数据的通信程序流程图。

3、计算机通信程序的设计与实现

3．1 Windows环境下的PC机通信程序 在Windows环境下，操作系统通过驱动程序控制各硬件资源，不允许用户像在DOS环境下那样直接对串口进行底层的操作。为此，Visual Basic提供了一个串行通信控件：MSComm控件。程序员只需设置和监视MSComm控件的属性和事件，就可以劲易而易举地实现串行通信。

3．2 MSComm控件的属性

MSComm控件主要属性如下：（1）Comm Port:设置并返回通信端口号。（2）Settings:以字符的形式设置并返回波特率、奇偶校验位、数据位和停止位。其中字符n、o、e分别代表无校验、奇校验、偶校验。（3）Port Open：设置并返回通信端口状态。设置为Ture时，打开端口；设置为Flase时，关闭端口。另外，还有Input、Output、Input Mode、In Buffer Count等属性，这里不再一一介绍。3．2 MSComm控件处理接收信息的方式

MSComm控件提供两种处理方式：（1）事件驱动方式：RTHreshold属性非0时，收到字符或传输线发生变化时就会产生串口事件On Comm。通过查询CommEvent属性可以捕获并处理这些通信事件。（2）查询方式：通过查询Iuput Buffer Count（接收缓冲区的字节数）属性值，处理接收到的信息。本装置中采用事件驱动方式。

用Visual Basic语言设计串行通信程序简单实用，关键是如何形成一个友好的用户界面。编程的细节这里不再详述。

PLC通信网络 第3篇

摘 要：以PLC主站为中心，通过Profibus-DP总线连接大车、小车、起升变频器、各机构的远程I/O从站及编码器，并通过太网连接上位机和司机室的触摸屏， 构成了大型造船龙门起重机的智能网络控制系统.

关键词：造船龙门起重机；PLC ；变频器；触摸屏

中图分类号：U665 文献标识码： A

Abstract：Centering on the PLC master station， through the profibus-dp bus connected with cart， trolley， lifting of inverter， the agencies from remote I/O station and encoder， and through the mt net connected to the PC and the driver room touch screen， it constitutes the intelligent network control system of large shipbuilding gantry crane.

Key Words： Large shipbuilding gantry crane； PLC； Inverter； Touch screen

1 引言

随着我国船舶工业的快速发展，所建船舶的吨位也越来越大，带动了造船龙门起重机的快速发展，特别是大跨距、大吨位的大型造船龙门起重机广泛应用于船坞、船台等船体建造场地，完成船体分段垂直升起和下降、平移行走和空中翻身等功能的吊装任务。由于其结构复杂、机构多、机体庞大，负载吨位一般都在几百吨以上，所以它的电气控制系统必须要精准可靠。随着计算机技术和电力电子器件的迅猛发展，电气传动和自动控制领域也日新月异，大型造船龙门起重机大都采用PLC和交流变频智能化、网络化的控制系统，以降低投资成本，提高控制的可靠性，方便日常的维修保养。由于篇幅有限，本文以一台400 t大型造船龙门起重机为例 ，仅对其PLC网络控制系统进行论述。

2 PLC网络控制系统的组成

2.1 硬件构成

大型造船龙门起重机一般都是由上小车、下小车、大车刚性腿及其行走机构、大车柔性腿及其行走机构、主控室和各机构电控室、操作室和载人电梯等构成。其中上小车包括1#起升机构、2#起升机构和行走机构；下小车包括3#起升机构、副起升机构和行走机构。

大型造船龙门起重机的电气控制系统需要完成对上述各机构发出工作指令进行速度控制、位置检测以及安全保护等，完成升降、平移、分段空中翻身等吊装任务。

2.2 控制系统结构

该控制系统主要以可编程逻辑控制器为中心，组建以PLC主站为中心，通过Profibus-DP总线一部分连接大车、小车及起升变频器，一部分连接各机构的远程I/O从站及编码器，同时通过光缆建立以太网，连接上位机和司机室的触摸屏。整个网络控制系统见图1所示。

2.3 PLC的配置

PLC以OMRON公司的CSIG-CPU45H作为整个控制系统的主机， CSIG-CPU45H具有广泛的通讯功能、便于分布式控制的结构形式、简单便捷的操控界面。PLC系统的配置见下表1。

3 控制系统的工作分析

整个结构构成了一个分布式的网络控制系统，各部分的工作分析如下：

3.1 电气控制室

电气控制室作为整个电气控制系统的“大脑”，内部安装有PLC主站、上位机、刚柔腿大车行走控制柜、上下小车行走控制柜、上下小车起升控制柜。系统内各部件电气控制柜的接触器、断路器及熔断器组成信号采集系统，各内部信号的保护与采集、司机发出的操作命令等都通过I/O从站送入PLC主站内。

3.2 远程I/O从站

远程I/O从站完成信号的釆集，一方面将模拟量信号转换为开关量信号传给PLC主控制器，另一方面开关量信号直接进入PLC，远程从站将收集的信号反馈给PLC主站，PLC主站执行逻辑控制程序，通过现场总线实现对起升、小车、大车变频器的起动、停止、速度控制。

上小车I/O站的主要作用是将电机保护信号及其小车内机构的保护信号进行收集，如：上升终点信号、下降终点信号、起重量限制器超载信号等；

下小车中的远程I/O从站主要作用是对电机保护信号和相应的下小车机构中的保护信号进行收集，例如下降过程中的终点信号等；

大车刚性腿中的远程从站主要作用是电机保护信号的收集以及大车刚性腿中的机构保护信号的收集；

大车柔性腿的远程子站主要作用是对电动机中产生的保护信号及大车柔性腿中的机构保护信号进行收集。

3.3 司机室

司机室也是一个远程I/O从站，可以实现人机信息和指令的传递，操作者可以通过触摸屏了解到起重机的实时状态参数，通过操作界面实现工作状态显示及故障报警：可以使操作人员通过触摸屏画面观察到整机的运行状态，监控整个系统内的接触器、断路器、变频器等设备的运行状态，监控变频器的设定频率、转速及当前实际的频率和转速、系统工作状态等。

也可以根据用户授权设定对个别参数进行修改，各终端信号源根据控制精度和功能需要，在龙门起重机上安装检测元件和电气限位开关，检测元件主要是编码器，它是信号的发出端，也是控制指令的接收端。

3.4 变频器子站

在系统中设有绝对值编码器的子站，其作用主要是当其作为从站使用时，通过主站向变频器发送指令，并且可以接收其反馈的故障报告信号。龙门吊中的上小车1#号起升位置的编码设备以及2#号起升位置的编码设备和下小车主要的起升位置中的编码设备主要是测验各个起升位置并且传送到中央控制器。龙门吊中控制大车刚性腿运行状况的编码设备，主要作用是检验各自的运行状态，并将数据传送到中央存储器。

4 结束语

大型造船龙门起重机占地面积较大，各运行机构与中央处理器（CPU）主站的距离一般较远，所以需要相应的在各机构中设置远程I/O从站，PLC控制系统通过网络连接的通讯方式控制变频器，同时也釆集和读取变频器内部的信息。通过Profibus-DP网络安装触摸屏和工控机等设备，能完成对整机性能的动态监测和故障排查，同时还可将设备连入互联网，通过互联网的远程协助技术方便快捷地从专家那里获得帮助，能迅速判断事故原因，缩短维修时间。大型造船龙门起重机控制系统的网络化和智能化，是目前和今后一段时间的发展方向。

本网络控制系统通过在实验室反复测试、模拟运行，证明方案可行，能够实现控制要求。

参考文献

[1] 鞠俊. 大型造船造船龙门起重机电气控制设计[D]大连理工大学，2014.

[2] 刘普. 基于PLC和变频器的港口门座起重机控制系统研究[D].南京理工大学，2014.

[3] 张蓉，姜键. 基于现场总线的龙门起重机智能控制系统的设计[J]. 仪表技术与传感器，2003（3）.

[4] 龚春署. 浅析龙门吊机控制系统[J]. 广船科技，2008（3）.

PLC通信网络 第4篇

近年来,随着我国PLC技术的不断发展、成熟,很多企业都逐渐使用了PLC技术作为相关工作的主要控制方式。但是在实际应用的过程中,还是在一定程度上存在着系统速度慢、界面不友好等问题,不仅维护困难,系统的建设成本也相对较高。正是基于这种原因,目前我国很多企业的调度管理系统往往借助计算机网络的方式帮助管理,并取得了一定的效果。

1 串行通信实现方式

对于串行通信而言,其根据自身操作系统的不同而可以分为以下两大类,即基于DOS以及基于WINDOWS环境的串行通信方式。

1.1 基于 DOS 环境

计算机要想实现异步通信,主要是通过异步通信适配器来实现该项功能,对于通信适配器而言,其则以异步收发器芯片为主要核心,并能够对不同寄存器实现读写功能。构成方面,其主要由以下环节所组成 :第一,是线路控制寄存器,我们可以通过装置对通信参数的字长、校验方式等进行设置 ;第二,为线路状态寄存器,通过该装置能够对通讯线路的状态、数据接收以及发送的情况进行掌握 ;第三,是数据接收缓冲器以及发送寄存器。通过这两个装置,则能够帮助系统对串行口位置所需要传输的字节进行保存,且这部分字节具有着相同的端口地址,可以通过处理器的应用对相关输出、输入操作进行实现 ;第四,为中断允许寄存器,其能够根据线路出错、线路就绪、寄存器保持以及解调器中断等方式对其进行排列。在此过程中,为了保证设置中断操作的正确性,则需要保证线路控制器所具有的最高位值为0 ;第五,为中断识别寄存器,其能够当程序发出特定中断信号时通过中断识别寄存器的应用对相关信号发出的原因进行识别 ;第六,为除数锁存器,其在系统中共有两个,高8位的中断允许寄存器以及低8位的接收缓冲器会共同应用同一个地址,而在对除数锁存器进行发送之前,则需要保证控制寄存器所具有的最高位为1。而在程序的实现方面,则主要由程序的初始化函数、字符发送子程序以及字符接收子程序组成,通过这几个程序的编写与实现,则能够较为便利的对相关通讯程序进行编制。

1.2 基于 WINDOWS 环境

在基于WINDOWS环境的通信方式中,其主要有以下几种方式,即使用DLL链接库对串行端口进行操作、使用DDVT技术实现 通信、使用Active X控件以及WIN32API接口函数这几种实现方式。对于这几种方法来说,都具有各自不同的特点,一般来说,WIN32API接口函数是一种我们经常会应用到的方法,其由于自身所具有的多线程编程方式更适合应用在WINDOWS环境下,并能够实现一个通信程序多个串行通信口的通信方式。同时,通过WIN32API函数的应用,也能够帮助我们对不同的通信软件进行开发与设计,且能够在充分考虑自身需求的基础上对不同通信程序进行编写,并以此对WINDOWS系统所具有的多线程、多任务优点进行合理的应用与实现。

1.2.1 通信资源配置

在此函数中,Create File函数为打开通信资源的句柄,当我们对该函数进行调用时,系统则能够将上次资源打开时所配置的相关资源以及初始化数据进行设置,并将其良好的添加到系统之中。而如果该设备没有被使用、没有被打开过,那么则会自动以系统的默认值进行配置。而如果我们想对通信资源的初始配置情况进行确定,则需要调用Get Comm State函数,通过该函数,则能够对串行口结构进行配置、填充,并在需要对相关配置进行修改时对指定DCB结构进行调用。而在这个过程中,DCB结构中的参数如波特率等则能够根据数据的字节以及位数对配置进行设定,且其他成员也能够在对特殊字符进行指定的基础上进行奇偶校验控制。

1.2.2 读写与操作

在Win32API中,其不仅支持数据的同步传输,也支持数据的异步传输,并在重叠操作的基础上使系统在调用的同时能够在后台对其他任务进行调用。一般来说,系统会通过对Read File函数的调用从资源中对数据进行读取,并通过Write File函数的调用向资源中写入数据。对于这两个函数来说,其不仅能够同步执行,也能够异步执行。同时,线程还能够通过相关函数的调用将内容写入到通信资源中,并在输出缓冲区中向正在传输的数据对字符进行传输,这对于数据传输优先权的系统接受具有着积极的意义,当字符优先权较高时,其依然会受到写超时以及流程控制的支配,且能够保证同步操作的执行。此外,线程还能够通过Purge Comm函数对设备输入、输出中的字符进行丢弃,且此函数还能够对正操进行的读、写操作在没有完成的情况下进行终止。

1.2.3 通信事件及监视

进程还能够对通信资源中的事件进行监视,并通过Set Comm Mask函数的应用对通信资源上所具有的事件进行监视。当对一组事件进行指定之后,进程则会通过函数的应用以同步或者重叠的方式对事件进行全程的监视与控制。

2 结束语

PLC通信网络 第5篇

关键词：Modbus RTU，LabVIEW，PLC

中图分类号： TP336 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（c）-0000-00

1.引言

LabVIEW是美国国家仪器有限公司提供的一套软件开发平台，广泛应用于数据采集、监控、自动化测试测量领域[1]。

西门子S7-200系列PLC具有紧凑的设计、丰富的扩展能力、极高的可靠性、便捷的操作性和强大的指令系统，广泛的应用于各种工业领域中。

Modbus是一种串行通信协议，它已经成为工业领域的通信协议标准，并且是现在工业电子设备之间常用的连接方式。Modbus传输协议定义了控制器可以识别和使用的信息结构，而无须考虑通信网络的拓扑结构[2]。

Modbus具有两种串行传输模式：ASCII和RTU。它们定义了数据如何打包、解码的不同方式。本文阐述的主要内容是以Modbus RTU为基础实现的LabVIEW与S7-200系列PLC之间的串口数据通信。

2.系统架构

本文以某企业数据采集与监控系统项目为背景。该项目中，上位机为工控机运行LabVIEW软件，完成各个分系统的数据汇总和人机界面等功能；下位机PLC作为客户端，负责向上位机提供采集的数据，同时接收上位机控制指令。

S7-200PLC的通信口是RS-485串行接口，工控机是RS-232串行接口，之间通过RS485/RS232转换模块连接。

3.软件实现

本方案，PLC作为Modbus RTU的从站，通过自由口通信模式实现。

3.1配置RTU从站

Modbus RTU从站功能是通过指令库中预先编好的程序功能实现的。从站指令库只支持CPU上的通信端口0（Port0）。

从站指令库包括初始化程序MBUS_INIT和响应主站请求子程序MBUS_SLAVE。

图1 MBUS_INIT子程序

MBUS_INIT子程序可以用SM0.1调用，本方案配置如图1所示，Mode 置1，Addr取2， Baud设为9600， Parity置2， Delay取默认值0， MaxIQ取默认值128， MaxAI 为32，MaxHold为1000， HoldStart设为“&VB0”，使用库存储器命令为Modbus从站协议指令所要求的V存储器分配一个起始地址。 Done 成功初始化后置1，Error在Done位为1时有效。

图2 MBUS_SLAVE子程序

MBUS_SLAVE指令用于响应主站的请求，必须在每个循环周期都执行，用SM0.0调用，如图2所示。

本方案，工控机端软件采用LabVIEW 编写，实现通信设置、数据处理等功能。

3.2Modbus RTU从站指令

上位机用到的Modbus从站协议功能：

3--读单个/多个保持寄存器。功能3返回V存储器的内容。保持寄存器在Modbus下是字类型，在一个请求中最多可读120个字。

6--写单个保持寄存器。功能6写一个单个保持寄存器的值到S7--200的V存储区。

16--写多个保持寄存器。功能16写多个保持寄存器到S7--200的V区。在一个请求中最多可写120字。

3.3创建VISA串口通信

首先需要调用VISA Configure Serial Port完成串口参数的设置，包括串口资源分配、波特率、数据位、停止位、校验位等。串口参数根据PLC设置的串口参数配置。串口号选择与实际硬件连接的串口号。如图3所示。

图3 串口参数配置

初始化后，就可使用该串口进行数据收发。发送数据使用VISA Write，接收数据使用VISA Read。

在接收数据之前需要使用VISA Bytes at Serial Port查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数，使VISA Read要读取的字节数等于缓冲区中的数据字节数。

数据收发格式：

<1> 写PLC数据格式：

发送：串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+寄存器数量+字节计数+设置内容+CRC校验

响应：串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+寄存器数量+CRC校验

<2> 读PLC数据格式：

发送：串口号+PLC地址+功能码+寄存器起始地址+读取数量+CRC校验

响应：串口号+PLC地址+功能码+字节计数+输入状态+ CRC校验

图4 读PLC程序

如图4所示，为上位机读取PLC的地址为2，数据地址为VB100至VB109数据的LabVIEW程序。

3.4数据通信

本文主要闡述的是上位机LabVIEW软件如何读写S7-200 PLC中V区的数据。PLC把上位机需要的所有数据先存储到V区，在上位机需要时发送给上位机。上位机通过写PLC的V区，待PLC响应V区数据时进而控制PLC。

4.总结

在大规模、复杂的工业应用中，常常会用到不同的软、硬件平台，如何实现不同平台的数据通信，是经常需要解决的问题。本文针对LabVIEW和西门子S7-200系列PLC这两种被广泛使用的软、硬件件平台之间的数据通信问题，阐述了基于Modbus RTU协议的串口通信解决方案和具体的实现步骤。

参考文献：

[1] Elliott C， et al. National instruments LabVIEW： a programming environment for laboratory automation and measurement[J] . Journal of the Association for Laboratory Automation， 2007， 12（ 1） ： 17 -24.

PLC电力线通信技术 第6篇

电力线通信技术 (Power Line Communication, PLC) 是近来被广泛研究的一项技术, 运用此技术我们可以将传输电流的电力线作为通信载体, 把载有信息的高频信号加载到电力线上, 通过电线进行数据输出, 最后用专用解调器将信号分离并发送给终端设备, 极大提高了信息传输的效率。

事实上广义电力线通信技术早在六十多年前就已经应用在了输电线路上, 用于发电厂及变电站的调度指挥通信。而现在所说的PLC通常是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式, 主要应用于家庭互联网接入和家电智能化联网控制。

2 PLC技术的发展

PLC发展至今自然不是一蹴而就的, 它先后经历了从分立到集成, 从功能单一到微机自动控制, 从模拟到数字的一段较为漫长的发展过程。单是PLC中的核心——电力线载波机就历经了模拟电力线载波机、准数字电力线载波机、全数字电力线载波机三个阶段。

传统的PLC主要利用高压输电线路作为高频信号的传输通道, 仅仅局限于传输话音、控制信号等, 应用范围窄, 传输速率较低, 不能满足宽带化发展的要求。好在目前PLC正在向大容量、高速率方向发展, 同时转向采用低压配电网进行载波通信, 力求实现家庭用户利用电力线打电话、上网等多种业务。

如今PLC技术已经可以为用户提供高效的上网服务和语音服务。通过与控制技术的结合, 为在现有的基础上实现"智能家庭"提供了有力支持。除此之外, PLC还可以实现远程水、电、气等自动抄表, 甚至是防火、防盗、防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统的构建也不再是一纸空谈。

3 PLC技术的优点

电力线无论是在繁华的都市还是落后偏远的乡村都有它们的身影, 不用铺设特殊的通信线路就能够进行通讯, 大大减少了网络的投资, 降低了成本, 这无疑让PLC技术有了得天独厚的优势。另外相比较其他通信技术, PLC技术还拥有如下优点:

3.1 PLC能够提供高速的传输

利用现有的低压配电网络基础设施, 使任意一个正常工作的插座, 都可以作为一个工作节点。

3.2 范围广

电力线是覆盖范围最广的网络, 它的规模是其他任何网络无法比拟的。各大电信运营商可通过PLC轻松地渗透到每个家庭, 为免费无线网络普及带来极大发展空间。

3.3 节能安全

耗电量仅相当于5W灯泡, 而且通过国家无线电监测中心检测, 辐射符合国家标准。这主要归功于PLC上网方式只是通过电线为载体传输信号, 信号在电线中传输是不耗电的, 耗电的只是电力调制解调器设备。

4 PLC技术的弊端

正所谓“白璧微瑕”, PLC技术在拥有诸多优点的同时也不可避免地有些弊端。

(1) 由于电力网使用的大多是非屏蔽线, 用它来传输数据必然会形成电磁辐射, 从而会对其它无线通信造成干扰;除此之外, 电力线上网存在不稳定的问题, 家用电器产生的电磁波对通信产生干扰, 时常会发生一些不可预知的错误。

(2) 由于衰减因素仍然存在, 不同接入点的带宽是不一样的, 如果距离比较远, 那么在最远处接入, 带宽衰减将非常明显。这将要通过PLC自身产品技术才能解决。

5 PLC技术未来前景

如今中国的宽带用户数以亿记, 面对如此巨大的宽带用户市场, PLC技术的发展将拉动宽带更广范围的覆盖, PLC技术在远程抄表、配网自动化、营销自动化等方面的广泛利用将为实现中国电网的配售自动化、建立信息化平台提供良好的网络基础和解决方案。

在不久的将来或许只要接通电源插座, 便可得到不用拨号的高速网络接入, 实现数据、视频、语音和电力等多元素的集合, 房屋中的电器也将通过电力线实现集中控制的功能。相信在未来, 随着PLC技术标准的制定, PLC产业链的成熟, PLC必将逐步发展壮大, 成为通讯技术的主要方式。

摘要：PLC技术通过电力线进行数据传输, 具有传输速度快、覆盖范围广和节能安全等特点。本文介绍了PLC技术的发展, 分析了PLC技术的优缺点及未来的应用前景。

关键词：电力线通信,PLC通信技术,载波通信

参考文献

[1]张妍.PLC通信技术[J].西部广播技术, 2015 (14) .

PLC通信系统可靠性设计 第7篇

PLC通信系统架构并没有精确的定义, 工程师往往会从直觉上去理解。但是从一般的意义上来讲, 它指的是指导PLC通信系统系统的设计和实现的高层次意义上的蓝图, 以及形成这个蓝图的过程。从广义上来讲, PLC通信系统架构属于PLC通信系统设计的范畴, 但是, 设计和架构的概念往往会混淆在一起。基本上, PLC通信系统架构是为了形成PLC通信系统设计与开发过程中的目标, 原则等基础性的框架, 用以指导PLC通信系统开发的过程。PLC通信系统架构的过程就是在一定的设计原则的基础上, 确定系统的各个组成部分, 从各个不同的角度对组成部分进行全局性的安排和搭配, 形成系统的组织结构和控制结构, 最终形成整个系统的结构。PLC通信系统架构的内容包括总体组织结构和全局控制结构;通信、同步和数据访问的协议;设计元素的功能分配;物理分布;设计元素的组成;定标与性能;备选设计的选择等等。

二、PLC系统可靠性管理

企业PLC通信系统的架构要受到多方面的制约, 硬件成本, 技术的可靠性, 人力成本, 学习周期, 可维护性等等。因而, 企业级PLC通信系统的架构往往要遵循相较于普通PLC通信系统更加严格的原则。虽然各个企业对于PLC通信系统架构的原则并不统一, 但是现在已经形成了一些比较一致的原则:

1. 企业PLC通信系统系统架构需要具有战略性, 尤其需要注重灵活性和重用企业PLC通信系统需要在全局性的范围内考虑最适合的架构, 为了节约成本 (包括人力成本和时间成本) , 不仅需要将已有的可复用资源进行重用, 而且在创建新的资源的时候要尽可能的考虑重用的方式。同时, 架构需要具有相当的灵活性, 可以在较少的成本之下拓展或者修改已有的结构和功能。

2. 架构需要经得起时间的考验, 具有比较高的可靠性和安全性。企业PLC通信系统系统需要尽可能长时间稳定的运行, 并且需要具有较长的生命周期, 架构应该尽可能的考虑今后可能遇到的情况, 包含人员更迭, 功能拓展, 与其他系统结合的可能性等等, 尽可能采取能够兼容未来变化的方式。企业PLC通信系统需要在企业中长期稳定运行的特点, 决定了它需要尽量具有可靠性, 不仅需要尽可能少的出现运行中的问题, 而且还需要有能从当机等致命状况中尽快复原的能力。企业PLC通信系统同时需要极高的安全性, 需要将资源以权限来决定是否能够访问。

三、PLC系统架构可靠性处理

企业PLC通信系统架构的最终目标, 是架构出“符合标准”的PLC通信系统系统。这里所说的“符合标准”, 是PLC通信系统在可用性的前提下, 必须或者尽可能达到的目标。一般而言, PLC通信系统架构设计需要达到如下的全部或者部分目标:

1. 可靠性 (Reliable) 。

企业PLC通信系统系统往往负载着使用者 (企业或者用户) 的商业经营和企业管理, 对于使用者来说, 系统的稳定运行极为重要, 因此PLC通信系统系统必须非常可靠。

2. 安全性 (Secure) 。

企业PLC通信系统系统里往往存储和管理着商业价值极高的信息, 这些信息往往有着高度的保密性, 不小心引起的泄露可能会引起极为严重的后果, 因此, 系统的安全性非常重要。

3. 可扩展性 (Scalable and extensible) 。

这里的扩展具有两层含义, 一层含义是企业PLC通信系统必须能够在用户的使用率、用户的数目很快地增加的情况下, 通过各种方式, 最终能够使性能保持在合理的范围内。另一方面, 在技术和需求都不断发展的情况下, 架构允许系统对新技术和新的功能进行扩展。

四、总结

单独的PLC通信系统逻辑是PLC通信系统架构的起源, 可以说, 将各种语法组合在一起形成可以运行的逻辑, 本身就具有了极大的意义。单独的PLC通信系统逻辑本身已经可以完成很多的工作, 配合数据结构和算法的发展, 已经能够在科学领域给予人们以极大的帮助。然而, 这样的PLC通信系统很少会提到架构的概念。这样的PLC通信系统往往面向的是过程, 或者说功能, 人们也许会抽象出类似于接口的东西, 然后将类似的功能组合在一起, 等待被使用, 然而这些都是针对于特定的功能而开发的, 对PLC技术下的通信系统可靠行产生重要作用, 提升系统通信稳定性。

参考文献

[1]陈子春、刘向昕:《矿井提升机TKD电控系统的改造》, 《工矿自动化》, 2010年01期。

[2]白天明:《智能IC卡燃气表的硬件设计与实现》, 《装备制造》, 2010年01期。

三菱PLC并行连接通信方式的应用 第8篇

1 控制要求

自动传送系统由机械手和送料车两部分构成, 如图1所示。机械手的工作是将工件从A点移送到停留在B点的送料车上。机械手的起点在左上方, 动作过程按下降→夹紧→上升→伸出→下降→松开→上升→缩回的顺序依次进行。机械手的上升/下降、伸出/缩回以及机械手对工件的夹紧/松开, 都是由两位电磁阀驱动气压缸完成的。送料车的起点在B处, 由电动机驱动, 其工作是将放在小车上的工作从B点送到C点, 经卸料所需设定时间10S后, 小车自动返回。为了提高工作效率, 要求两部分独立工作, 同时在接料时要配合准确;两部分的启动、停止要相互联锁, 确保设备运行安全可靠。

2 系统设计思想

为了保证机械手和送料车同时工作, 以提高工作效率, 它们各由一台PLC控制, 两台PLC之间通过连接通信适配器FX2N-485-BD (采用双绞线连接) , 最大有效距离为50M, 数据自动传送。

2.1 机械手的控制

根据机械手的工作过程, 其控制程序采用步进指令设计。工件的下放应在送料车停在B点后进行;当机械手启动时, 送料车也应开始工作;当机械手停止工作时, 送料车应返回到起始处停止工作。这些信息可以通过并行连接通信方式传送。控制机械手PLC的I/O端与外部信号之间的地址分配如表1所示。

2.2 送料车的控制

根据控制要求, 为确保机械手与送料车的协调工作, 送料车从B点向C点的运动可在机械手松开工件上升后进行;机械手的启动/准停命令由控制送料车PLC出发。这些信息也可以通过通信方式传送。控制送料车PLC的I/O端与外部信号之间的地址分配表如表2所示。

3 通信模块的使用

本系统使用三菱公司的FX2N-485-BD接口模块来实现两台PLC之间的通信。为了连接RS485 (422) 单元, 要使用屏蔽线双绞电缆。本系统使用双对子布线, 在端子SDA和SDB之间连接端子电阻 (330Ω, 1/4W) , 在端子RDA和RDB之间也是这样, 以消除在通信电缆中的信号反射, 如图2所示。

通电后FX2N-485-BD通信板, 若正常连接SD、RD的两个LED因不停闪烁;若SD或RD的两个LED不亮, 应检查两通信板之间连接是否正确;是否可靠连接。

4 程序及程序说明

4.1 机械手的控制程序

机械手的控制程序主要由数据通信、手动操作和自动运行三部分组成。机械手的急停, 通过能够通/断外部负载电源的继电器控制器电路实现。

4.1.1 数据通信。

数据通信控制主要包括主站的设定、小车前进命令的传送。数据通信控制的梯形图程序如图3所示。

4.1.2 手动操作。

手动操作的上升、下降、伸出、缩回以及机械手对工件的夹紧、松开都是由相应按钮来控制的。手动工作方式控制的梯形图从略。

4.1.3 自动运行。

机械手自动工作方式控制的状态转移图如图4所示。

4.2 送料车的控制程序

送料车的控制主要数据通信和自动运行控制、点动控制这两部分。

4.2.1 数据通信。

数据通信控制主要包括从站的设定、机械手启动/准停命令、机械手下放工件命令的传送以及小车前进信息的接受。数据通信控制程序如图5所示。

4.2.2 运行控制。

送料车的运行控制主要由自动运行和点动操作两部分组成, 小车的急停是通过能够/断外部负载电源的电路实现。控制的梯形图

从略, 为防止双线圈使用M1、M2、M3、M4辅助继电器。

5 系统调试

5.1 程序的输入和输出

将机械手和送料车控制程序分别输入到各自的PLC中, 通过编辑和检查确保程序输入无误。

5.2 单机调试和模拟

分别对两台PLC进行调试和模拟, 其中通信信号, 可由外部输入信号代替。在单机运行正常后, 方可联机运行。

5.3 联机调试和运行

PLC控制网络的远程电气故障诊断 第9篇

1 PLC 的含义

PLC是可编程序控制器的简称,是一种专门为在工业环境中应用而设计的数字运算操作电子系统,其采用一类可编程的存储器在内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等执行用户的命令,并且通过数字或模拟控制各种机械的运作和生产过程。PLC以微处理器为基础并且综合计算机技术、自动化控制技术、通讯技术发展的一种工业自动控制装置,其体积小、灵活性强、功能多、维护方便,对于恶劣环境的适应能力非常强,所以在工业领域的应用十分广泛。

2 远程控制故障诊断技术存在的问题

网络通信技术在远程控制故障诊断技术中具有十分重要的地位,但是现阶段通信传输存在延迟性和不稳定性,这在一定程度上束缚了远程控制故障诊断技术的发展。目前的远程控制诊断系统结构复杂,分布距离较远,并且不同地区使用的局域网没在不同的平台上,难以统一编程语言,这些问题限制了通信传输,并且这些问题的解决方法十分困难,还处于研究阶段。对于远程控制故障诊断技术而言,系统通常需要通过公共网络传输数据包,因此在传输过程中可能遭遇窃听、篡改或重播的攻击等,所以在传输方面其安全性也是一个值得考虑的问题。另外还有许多黑客攻击网络通信系统,无线网络的通信介质是无线信号,在移动站和网络控制重心并没有固定的物理连接,移动站可以通过无线信道来传输身份信息,然而无线信号在传输的过程中很容易被窃听,这时黑客假装成为另一个实体访问无线网络,利用公共区域的无线网络后者只需要简单的密码就能够连接到无线网络,不必实行身份验证,进行入侵并且实施不法行为,这种入侵行为很难确定入侵者的真实身份,为不法分子提供了犯罪的机会,为网络技术带来很大的困难。

3 远程电气故障诊断的方法

3.1 数字信号故障诊断法

数字信号故障诊断法可以从两个方面进行,第一个是逻辑错误检测法,电子控制系统中的中间存储器需要对输入信号进行逻辑处理,才能到达输入端,一旦发生故障就会导致逻辑系统混乱,设备运行出现故障,从而引发安全事故。所以在变成过程中应该设置好应对故障发生的程序,当发生安全故障时,便会引发报警系统,这时工作人员及时采取措施进行补救,保证控制系统正常运行。第二种是超时限故障检测法,设备在移动过程中,运行的每一歩都会需要时间的限制,当每个步骤开始运行时,都会触发一个时间启动器,当定时器的时间超过所设定的时间程序还没有进入到下一个动作,定时器便会自动启动故障显示程序,自行强制停止设备工作程序,并同时启动系统报警程序。第三个是模拟信号的故障诊断法。PLC的故障诊断与原理与数字量的诊断与原理大体相似,可编程控制器的存储器首先会把已扫描到输入端的温度和压力等模拟的信号,通过数字转换器变成数学变量,最后存储在可编程控制器的数据存储区。模拟量的故障诊断是将系统限制数量与实际输入数量进行比较,当出现不在范围内的数据,就会强制系统停止工作,进行故障诊断,排除危险因素,保证机器正常运行。

3.2 故障诊断专家系统诊断法

故障诊断专家系统是指在包括一定领域的专家推理能力和专业知识的基础上,模拟故障领域,用人类专家的水平去解决问题的一种人工智能软件系统。现阶段其主要包括设计型、规划型、预测型、解释型、控制型、调试型、指导型、维修型、诊断型、监督型等最主要的功能类型,其中规划型是最为普遍的系统,其主要有知识库、推理机、综合数据库、解释接口、知识获取程序等五大部分。其中知识库是专家系统的核心,拥有充足的知识储备量和相关领域的定义、事实理论以及专家的实践经验,能够准确的辨别出系统的故障位置。推理机是根据用户给出的相关数据和要求,运用知识库的事实和理论,进行顺序和控制的推理过程,从而得出用户所需的数据。综合数据库是将系统运行过程中所获取的信息和生成的信息都存放在这里。知识获取程序是知识工程师把在相关领域的专家那里获得的不确定、模糊的甚至不兼容的知识进行概念形式化,从而构建成为具有结构化的知识体系。人机接口是为了方便人工智能领域的普通用户和专家系统之间进行数据交换的一种软件,将系统内外的数据形式相互转化,用语言或表格表达出来以方便工作人员识别。

4 总结

远程故障诊断技术是一门多科学复杂交错的新型学科,在各方面都需要最先进、最前沿的科学理论和技术支撑。其应用日益广泛,大多数企业和公司都在采用此技术,因此在运用远程控制进行电气故障诊断时,应当更加仔细、小心,采用多种故障诊断方法,将其结合使用,充分考虑各方面因素,通过科学合理的技术进行控制,并且结合人工监督,保障整个控制系统正常运行。

摘要：社会经济的迅速发展使得工业领域渐渐进入自动化控制的时代,但是工业控制现场具有复杂性和不确定性,为了保证自动化控制设备能够正常、可靠、搞笑的运行,同时保证现场工作人员的生命安全,就必须对设备运行状况进行监测和故障诊断。本文就对PLC控制网络的远程电气故障做出了简要分析,希望对我国广大的PLC控制网络工作者起到一定的借鉴作用。

PLC通信网络 第10篇

1 S7-200系列PLC与计算机网络通信结构配置的三要素

S7-200系列PLC与计算机通信的网络结构配置,主要需要考虑的因素有要建立网络的结构、网络的通信方式及要达到的数据传输速率三大要素。

1.1 网络结构

网络结构也称作网络拓扑结构,是指如何从物理上把各个节点连接起来。常用的网络结构主要有链接结构和联网结构。

链接结构指通过通信接口和通信介质将两个节点链接起来的连接形式。链接结构按通信的方向分为单工通信、半双工通信和全双工通信。为了提高数据传输的速度和保证传输数据独立性,在PLC与计算机之间经常采用全双工通信。

联网结构指多个节点之间的连接形式。常用的有星型结构、总线型结构和环形结构。在PLC与计算机之间实现网络通信时可根据实际情况选用任一种联网结构。

1.2 网络通信方式

网络通信方式是指节点间的信息传输方式。通常有串行和并行通信两种。串行通信是指要传输的数据按照先后顺序一位一位地发送或接收。该通信方式需要的数据线较少,线路简单,成本低,适合远距离传输。在PLC与计算机之间经常采用串行通信方式。并行通信是指要传输的数据所有位同时发送或接收。该通信方式需要的数据线较多,成本高,但传输速度快,一般用于近距离的数据传输。

1.3 数据传输速率

数据在网络中的传输速率成为波特率,用每秒钟传输的二进制的位数来表示。在PLC与计算机之间进行网络通信时必须要注意,网络上通信的每台设备一定要配置相同的波特率。

2 S7-200系列PLC与计算机网络通信结构配置的两内容

在完成S7-200系列PLC与计算机通信的配置内容包括两大部分,即硬件配置和软件配置。

2.1 硬件配置

实现S7-200系列PLC与计算机通信的硬件配置主要考虑的两个问题是通信接口和通信介质。

通信接口的主要功能是进行数据的并行、串行转换、进行电平转换、控制数据传输的波特率和字符帧格式。在S7-200系列的PLC中,CPU222和CPU224有一个RS-485串行通信接口,定义为端口0,CPU226有两个RS-485通信接口,定义为端口0和1。这些接口都符合欧洲EN50170标准中的PROFIBUS标准的RS-485兼容的9针D型接口

在PLC网络中,通信介质主要有双绞线、电缆和光缆,S7-200系列PLC与计算机网络通信介质主要有网络电缆和PC/PPI电缆。S7-200系列PLC主机通过电缆连接计算机及其他通信设备,PC/PPI的一端是RS-232端口,连接计算机等设备,另一端是RS-485端口,连接PLC主机。电缆中部有DIP开关,用以设置波特率、传输字符数据格式和设备模式。当数据从RS-232传送到RS-485时,PC/PPI电缆是发送模式,当数据从RS-485传送到RS-232时,PC/PPI电缆是接收模式。

2.2 软件配置

实现S7-200系列PLC与计算机通信的软件配置主要包括两大类软件,一是系统编程软件,用来实现计算机编程,并把程序下载到PLC,监控PLC的工作状态,S7-200系列的PLC均采用SIEMENS本公司的STEP7-Micro/WIN编程软件;二是应用软件,用户根据不同的开发环境,用不同的编程语言编写的通信程序。

除了要考虑上述两类软件外,还要考虑必须遵循的网络协议。S7-200系列PLC的通信协议有PPI(Point-to-Point Interface)协议和自由口协议。PPI协议是SIEMENS公司专门为S7-200系列的PLC开发的通信协议,属于主/从协议。即主站可对网络中其他设备发出初始化请求,从站只是响应来自主站的请求,而不能对网络中其他设备发出初始化请求。自由口协议是指通过编写用户程序来控制CPU通信端口的操作模式,可以用自定义的通信协议连接多种智能设备。

3 S7-200系列PLC与个人计算机联网通信实现过程

实际中进行S7-200系列PLC与计算机联网通信时,主要的工作有建立通信方案和进行参数组态。

3.1 建立通信方案

到底选择单主站还是多主站,可以通过软件组态进行设置。一般情况下,在S7-200的通信网络中,如果使用了PPI电缆,安装了STEP7-Micro/WIN编程软件的计算机,或者是SIEMENS公司提供的编程器,默认设置为主站。如果网络中还有S7-300或HMI等,可设置为多主站,否则可设置为单主站,网络中所有的S7-200都默认为从站,有时可以在程序中指定某个S7-200为RUN工作方式下的PPI主站模式。

站号是网络中各个站的编号,网络中每个设备都要分配唯一的编号,及站地址。站号0是安装编程软件STEP7-Micro/WIN的计算机或编程器的默认站地址,操作面板默认为站号1,与站号0相连的第一台PLC默认为站号2,。一个网络中最多可以有127个站地址,站号为0-126。

3.2 参数组态

在进行S7-200系列PLC与计算机联网通信时,参数组态是指在编程软件STEP7-Micro/WIN中,对通信硬件参数进行设置。在实际操作中PC/PPI电缆参数的组态可参考相关具体的产品说明手册。

4 结束语

总之,在实现S7-200系列PLC与计算机之间的网络通信时,可以直接或通过通信处理单元、通信转接器的相互连接而构成网络,各个可编程序控制器按功能各自安装在生产现场进行分散直接控制,最后用网络连接在一起,形成“集中管理、分散控制”的集散控制系统(DCS)。提高了整个控制系统的控制功能和控制范围,实现了多设备之间的数据共享和协调控制,加强了控制系统的监控和管理能力,便于用户程序的开发和应用,也促进自动化系统的进一步发展。

参考文献

[1]李雪梅.工厂电气与可编程控制器应用技术[M].北京:中国水利水电出版社,2006,8.

[2]王兆明.电气控制与PLC技术[M].北京:清华大学出版社,2005,3.

[3]高鸿斌.西门子PLC与工业控制网络应用[M].北京:电子工业出版社,2006.

[4]戴仙金.西门子S7-200系列PLC应用与开发[M].北京:中国水利水电出版社,2007,4.