文档介绍：工业自动化系统通常分为:控制开关量的逻辑控制系统、控制慢连续量的过程控制系统、控制快连续量的运动控制系统,这三类系统往往并存于一体,但各自互不相干,能否将上述系统统一起来,协调控制,成为人类研究的热点。可编程序控制器(PLC)及其PLC网络控制的发展,无疑是实现这一愿望的物质基础。由PLC组成的多级分布式控制系统逐渐成为现代工业控制的主流,它将逻辑控制装置、过程控制装置和运动控制装置接入同一网络,在MAP规约的带动下,方便地实现底层现场的控制与检测、中间层生产过程的监控及优化和上层的生产管理。显然,网络是网络控制的载体,无论采用总线结构还是环形结构,数据通信都必不可少,因而引入了“数据通信”的概念。
第七章 PLC的网络通信
第一节概述
一、数据通信方式

二、数据通信形式

三、数据通信接口

/ RS422A(RS485)转换电路
四、网络通信协议

并行通信一般发生在PLC的内部,指的是多处理器PLC中多台处理器之间和CPU与各智能模板之间的数据交换。并行通信以字或字节为单位同时进行数据传输,除了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。并行通信速度快,但传输线根数多、成本高,一般用于近距离的数据传送。
串行通信一般发生在PLC的外部,指的是在PLC间和PLC与计算机间的数据交换。串行通信以二进制的位(bit)为单位依次顺序进行的数据传输,每次只传送一位,除地线外,在一个数据传输方向上只需一根数据线,这根线既作为数据线又作为通信联络控制线,数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少,但数据传送的效率较低,适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口,工业控制中一般使用串行通信。

在串行通信中,通信速率与时钟脉冲有关,接收方和发送方传送速率相同,但实际发送速率与接收速率总是有一些误差,如不采取措施,在连续传送大量的信息时,将会因积累误差造成错位,使接收方收到错误信息。为解决这一问题,应使发送过程和接收过程同步。按同步方式的不同,将串行通信分为异步通信和同步通信。
异步通信的数据格式如图所示,发送的数据字符由一个起始位、7个数
据位、1个奇偶校验位(奇校验或偶校验)和停止位(1位或2位)组成。通信的双方需要对所采用的数据格式和数据的传输速率作相同的约定,接收端检测到停止位和起始位的下降沿后,将它作为接收的起始点,在每一位的中间接收数据。由于一个字符中包含的位数不多,即使发送端和接收端的收发频率略有不同,也不会因两台机器之间时钟周期的误差累积而导致错位。

(1)单工通信单工通信方式只能沿单一方向发送和接收数据,而没有反方向的交互,数据的传输只需要一个信道。
(2)双工通信双工通信方式的信息可沿两个方向传送,每一站既可以发送数据,也可以接收数据。如果通信双方用同一根或同一组线接收和发送数据,则在同一时刻接收和发送数据就不能同时进行,这种通信方式称为半双工通信方式,如图所示;如果数据的发送和接收分别由两根或两组不同的数据线传送,通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息,这种通信方式称为全双工通信方式。
甲
站
发送
接收
半双工通信方式
换
向
换向
接收
发送
乙站
全双工通信方式
甲
站
发送
接收
接收
发送
乙
站
在串行通信中,波特率是指单位时间内传输的信息量,用位/秒表示,即bit/s。常用的标准波特率为300,600,1200,2400,9600和19200bit/s。不同串行通信网络的传输速率差别较大,有的只有数百bit/s,有的可达100Mbit/s。

基带传输方式是利用通信介质的整个带宽进行信号传送,需要对数字信号进行编码,按照数字波形的原样在信道上传输。数据编码分三种:非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码,如图所示,它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制、解调,设备开销少,适用于小范围的数据传输,PLC网络一般采用基带传输方式。
a)非归零码NRZ b)曼彻斯特编码 c)差动曼彻斯特编码
(1)非归零码NRZ 非归零码NRZ最容易实现,用恒定的正电压表示“1”,用恒定的负电压表示“0”,每一位中间没有跳变。NRZ编码简单,缺点是码元之间无间隔,难以判定一位的开始和结束,不便于发送方和接收方保持同步;同时,当信号中包含的“1”和“0”个数不相同时,存在直流分量。
(2)曼彻斯特编码属于归零码RZ,每一位