PLC网络与通信 江苏省常州技师学院一、数据通信网络的基本概念（一）数据通信系统的基本组成（一）数据通信系统的基本组成1.传送设备：包括发送器和接收器。 PLC网络称主站和从站。2.通信介质：连接传送设备的数据线。 主要有同轴电缆、双绞线、光纤等。3.通信协议：数据通信所必须遵守的规则。 由国际上公认的标准化组织或其他专业团体集体制定。主要国际化组织n国际标准化组织ISO（International Standard Organization) 制定了开放式互相通讯协议OSI（Open System Interconnection)n国际电子电气工程师协会IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineer) 建立了IEEE802通信协议标准。n美国高级研究院ARPA（Advanced Research Projects Agency） 开发了TCP/IP和FTP通信协议n美国通用汽车公司GM（General Motor） 制定了制造自动化协议MAP（Manufacture Automation Protocol） 目前，PLC与上位计算机之间的通信可按照标准化协议进行，但PLC与PLC之间、PLC与远程I/O通信协议还未标准化。（二）数据通信方式1.数据传送方向（1）单工通信 数据的传送始终保持同一个方向，而不能进行反向传送。（2）半双工通信 数据可以在两个方向上传送，但同一时刻只限于一个方向传送。（3）全双工通信 数据可以在两个方向上同时发送和接收。2.同步传送和异步传送（1）同步传送（synchronous transmission） 是将很多个字符组成一个信息组（通常称为帧），用同步字符来表示信息组的开始，由定时信号实现发送的同步的传送方式。传送速率高，但软、硬件价格也高。（2）异步传送（asynchronous transmission） 是指按一种约定的格式将数据信息一帧一帧地不同时传送的方式。（如PLC串行通信）3.并行通信和串行通讯（1）并行通信 传送数据的每一位同时发送或接收。速率快，成本高。不适合远距离传送。（2）串行通信 将传送的数据一位一位地发送或接收的通信方式。适合多位数据长距离通信。PC与PLC、PLC与现场设备、远程I/O的通信，开放式现场总线（如三菱公司的cc-link)的通信均采用串行通信方式。（三）PLC的通信接口1.RS-232C串行通信接口 美国电子工业协会（EIA）于1962年公布的一种标准化接口。 标准的25针D型连接器，也有9针的。采用全双工方式，负逻辑，具有较强的抗干扰能力。针号信号缩写信号名称1CD载体检测2RD(RXD)接收数据3SD(TXD)发送数据数据端准备4DTR(ER)数据端准备5SG信号接地6DSR(DR)数据集准备7RS(RTS)请求发送8CS(CTS)清除发送9RI(CI)调用指示2.RS-422串行通信接口 美国电子工业协会（EIA）于1977年推出的新接口标准RS-499的一个子集。采用平衡差分传输方式。全双工通信方式。具有足够好的抗干扰能力。3.RS-485串行通信接口 在RS-422的输出端设置一个输出“使能端”，则形成RS-485接口。半双工通信方式。可连接多达128个收发器，实现真正的多点双向通讯。RS-485可以采用两线和四线方式。RS-485四四线线脚号脚号引脚号引脚名称说 明1RDA数据接收信号线A2RDB数据接收信号线B3SDA数据发送信号线A4SDB数据发送信号线B5GND接地信号线RS-485两两线线脚号脚号引脚号引脚名称说 明1RD数据接收信号线2SD数据发送信号线3GND接地信号线两线方式连接两线方式连接（四）PC、三菱PLC、触摸屏及变频器间的通信接口和通信连接二、PLC与计算机的通信（一）计算机与单台PLC的通信 1.PLC的通信接口是RS-232C接口时，可直接用适配电缆进行连接。 2.PLC的通信接口是RS-422接口时，必须在PLC和计算机之间增加一个RS-232C/RS- 422接口转换模块。如：SC-09、FX- 232AW。 1.连接方式 一台计算机最多可与16台FX系列PLC连接通信，称为1:N网络。（二）计算机与多台PLC的通信 2.通信格式 通信格式由PLC中的特殊数据寄存器D8120设置。 D8121用于设置站号。设定范围为H00 H0F。 D8129用于设置检验时间（单位10ms）。D8120D8120通信格式定通信格式定义义表表三、PLC与PLC之间的通信（一）并行链接 1.概述 并行链接即1:1通信，它应用特殊辅助继电器和数据单元在两台PLC间进行自动的数据传送。 M8070：主站驱动。 M8071：从站驱动。 M8072：PLC运行时为ON。 M8073：M8070 /M8071设置不正确时为ON。 M8162：高速模式时为ON。 D8070： 监视时间，默认为500ms。 2.普通模式（M8162为OFF） 通信时间:70ms主站扫描时间ms从站扫描时间ms FX2N(C)、FX1N、FX2和FX2C的数据传输在1:1的基础上通过以下辅助继电器和数据寄存器完成。 辅助继电器：100个；数据寄存器：10个。n例：（1）主站点的X0X7的状态从从站点的Y0Y7输出。（2）主站点D0+D2的运算结果小于或等于100时，从站点的Y10接通。（3）从站点m0m7的状态输出到主站点的Y0Y7。（4）从站点的D10的值作为主站点T0的设定值。 FX0N、FX1S的数据传输在1:1的基础上通过以下辅助继电器和数据寄存器完成。辅助继电器：50个；数据寄存器：10个。 3.高速模式（M8162为ON）通信时间:20ms主站扫描时间ms从站扫描时间ms FX2N(C)、FX1N、FX2和FX2C的数据单元分配：n例：（1）主站点D0+D2的运算结果小于或等于100时，从站点的Y10接通。 （2）从站点的D10的值作为主站点T0的设定值。4.并行连接组号 同一系列或同一组不同系列的PLC之间可以进行并行链接，但不同组之间的 PLC不能进行并行链接。 FX0N、FX1S的数据单元分配：组号系列1FX2N、FX2NC2FX1N3FX1S4FX0N5FX2、FX2C连接连接（二）多台PLC的链接 1.链接方式 多台PLC之间的通信称为同位通信，又称1:N网络。网络中必须有一台PLC为主站，其他PLC为从站，最多可链接8台FX系列PLC。所需设备：FX0N-485ADP、FX2N-485-BD、 FX1N-485-BD.2.通信规格传送规格RS-485最大传送距离500m（如果在系统上使用机能扩充板时则为50m）通信方式半双工通信传送速度38400bit/s最多链接台数8台链接设备点数模式0位元件不刷新，字元件刷新每站的4点模式1位元件刷新32点，字元件刷新每站的4点模式2位元件刷新64点，字元件刷新每站的8点3.辅助寄存器特性辅助继电器名称描述响应站点RFX0NFX1SFX1NFX2N(C)RRM8038N： N网络参数设置设置N： N网络参数M/LRM504M8013主站点通信错误主站点通信错误时为ONLRM505M511M8014M8190从站点通信错误从站点通信错误时为ONM/LRM503M8191数据通信与其他站点通信时为ONM/L4.数据寄存器D8176:设置站点号。D8177:设置从站点总数。D8178:设置刷新范围。D8179:设置重试次数。D8180:设置通信超时。例：5.三种模式对应软元件（1）模式0（FX0N/FX1S/FX1N/FX2N/FX2NC)站点号软元件号位软元件（M）0点字软元件（D）4点0D0D31D10D132D20D233D30D334D40D435D50D536D60D637D70D73（2）模式1（FX1N/FX2N/FX2NC)站点号软元件号位软元件（M）32点字软元件（D）4点0M1000M1031D0D31M1064M1095D10D132M1128M1159D20D233M1192M1223D30D334M1256M1287D40D435M1320M1351D50D536M1384M1415D60D637M1448M1479D70D73（3）模式2（FX1N/FX2N/FX2NC)站点号软元件号位软元件（M）64点字软元件（D）8点0M1000M1063D0D71M1064M1127D10D172M1128M1191D20D273M1192M1255D30D374M1256M1319D40D475M1320M1383D50D576M1384M1447D60D677M1448M1511D70D77四、三菱PLC网络 三菱PLC提供了三层网络，即以太网、局域令牌网和CC-Link开放式现场总线。 （一）以太网（一）以太网（EthernetEthernet）信息管理层信息管理层 通过以太网模块（如：QJ71E-100、QJ71E71）与上位机系统接口模块连接，形成以太管理网。主要功能： (1) 使用网络互连技术通信协议（TCP/IP）协议，解决异种网络互连问题。 (2) 使用MC通信协议，可以在网内PLC之间、PLC与外部设备之间进行数据传递。 (3) 可以通过电子邮件传递和接收数据。（二）局域令牌网（二）局域令牌网管理与控制层管理与控制层1.局域网拓扑结构（1）星形 是以中央站为中心与各站连接的网络。任意一站的通信都必须经过中央站。用于小系统和不频繁的工作方式。（2）环形 是将各站的通信接口或适配器连接成一闭合环形线路的网络。每站都可以请求发送和接收信息，此信息接收完后，仍可继续往后传送，直至发送该信息的环路接口为止。（3）总线型 是一种利用总线将所有站连接起来的网络。各站对总线具有共享权和访问权。为防止两个或两个以上站同时发送信息而发生冲突，采用令牌总线协议通信方式。（令牌为一组二进制数） 网络上所有站点按某种方式排序，令牌按此顺序一站一站依次传送，只有得到令牌的站才有权控制和使用网络。 在工业控制中较为常用。 1. MELSECNET/网络 网络组件为A1SJ71AP21、 A1SJ71AP21-S3等。为双环网络，其中一个为正向环（或称主环路），另一个为反向环（或称副环路）。如果主环路发生故障，系统自动且换到副环路；如果两个环路都发生故障，则仍可在连接的站之间保持数据通信。已逐渐为MELSECNET/10代。2. 主要形式主要形式 2. MELSECNET/102. MELSECNET/10网络网络 通过网络组件（如：A1SJ71LP21A1SJ71LP21GR:令牌环形网；A1SJ71BR11:令牌总线网）将任意的CPU组件挂接到网络系统中。用于A系列的PLC网络系统。传输速率10Mbit/s。 可以承担以计算机为支撑的工厂柔性制造系统众多的数据流，有很强的网络监控能力。 3. MELSECNET/H网络 MELSECNET/H网与MELSECNET/10网兼容，具有更高的传输速度，最大达25Mbit/s。 使用QJ71LP21-25网络组件，能实现大规模大容量的集中管理和分布式管理的控制。 用于Q系列PLC的高速网络系统。1.CC-Link简介（三）（三）CC-LinkCC-Link开放式现场总线开放式现场总线控制设备层控制设备层CC-LinK是一种简单的开放式现场总线，利用总线将各站连接来，各站对总线具有共享权和访问权。简单的总线解决了工业现场复杂的配线问题，大幅度地降低了工程成本和时间，提高了可靠性和稳定性。其低层通信协议基于使用十分普遍的EIA485通信协议。2.协议配置协议配置3.CC-Link配置HMIRobotControllerRobotRemote I/OBitBitBitWordBitWordBitRx/yBitRx/yBitWordRx/yRwBitWordRx/yRwRx/yRwRwMasterBitWordBitWordRx/yRwRwMasterLocalInverterSensorValveAnalog I/ORemote I/O:2,048bit Remote Register： ：512word Rx/yRx/yRx/yRx/yRobotControllerMessageMessageMessage150 byte / 1 Scan=34 byte / 1 ScanTransient Communication (Max.960 bytes)MasterLocalHMIRobotDigital I/OBitBitBitWordBitWordBitRx/yBitRx/yBitWordRx/yRwBitWordRx/yRwRx/yRx/yRx/yRwRx/yRwMasterBitWordBitWordRx/yRwRx/yRwInverterSensorValveAnalog I/ORemote I/O:2,048bit Remote Register： ：512word 4. 终端形式终端形式5. 数据形式数据形式6.6.远程设备远程设备/ /数据形式的关系数据形式的关系7.传送方法传送方法n循环数据的刷新（1）刷新设备:RX, RY, RWr, RWw（2）刷新范围取决于远程终端的数量和型号（3）刷新所有连接的站点（4）刷新操作无需梯形图编程. 注：网络模块与CPU之间的刷新需要编程。8.循环的数据刷新9.诊断设备nSB, SW : 诊断继电器/寄存器n监控网络的状态和错误SB0 to 3F位设备CPU 设备内存主站/就地站的缓冲寄存器FROM/TO自动刷新参数注；QnACPU的SB/SW不能被用作CC-Link SB/SW的刷新区 应使用其它CPU设备字设备SB40 to 1FFSW0 to 3FSW40 to 1FF10.内存图网络参数RXRYRWrRWwSBSW自由使用的内存远程输入区由远程I/O，设备，智能站以及PLC就地站刷新。网络参数区由梯形图程序或QnA的自动刷新参数设定。只有PLC主站需要。由远程输出区刷新远程I/O，设备，智能站和PLC就地站。远程寄存器输入区由远程设备，智能站以及PLC就地站刷新。由远程寄存器输出区刷新远程设备，智能站和PLC就地站。CC-Link 诊断继电器CC-Link 诊断继电器Auxiliary memory maybe accessed from other master/local PLC by RIRD or RIWT commands主站/就地站模块的内存图11.循环的数据刷新RXRYRWrRWwRXRYRWrRWwRXRYRWrRWwRXRYRWrRWw主站主站远程远程I/OI/O，设备，设备，智能站智能站就地站就地站就地站就地站Data sourceOriginal data destinationCopied dataNot available12.怎样访问内存网络参数RXRYRWrRWwSBSWRandom accessbuffer主站/就地站模块的内存图自动刷新参数QnA/QnASTOAnN/AnA/AnU/AnSFROM/TOFROM/TORLPA or TO(Note 1)AnSHRRPAorFROM/TO(Note 1)FROM/TOFROM/TONote 1: 建议使用FROM/TO 五.构建CC-Link的一般方法（一）构建一般方法（一）构建一般方法 1.基本步骤基本步骤（1）配置CC-Link网的设备，选择主站/本地站的CPU和模块；选择远程I/O站模块；选择远程设备站模块。（2）设置主站/本地站的站号和传送速率；设置远程I/O站、远程设备站的站号和传送速率。同一网络的传送速率应设置为一样。（3）设置主站/本地站的网络参数和自动刷新参数。2.构成 创建CC-Link时可以使用A系列PLC或Q系列PLC。主站：控制数据链接系统的站。只有1个站。如：Q02CPUQJ61BT11（CC-Link模块）本地站：能与主站和其它本地站通信的站。最多可有26个站。远程I/O站：处理位元件数据的远程站。最多可有64个站。 （AJ65BTB1-160或AJ65BTC-320）远程设备站：能处理位元件和字元件的远程站。最多可有42个站。如：模拟/数字转换模块AJ65BT-64AD。智能设备站：可以瞬时传送的站。如：RS-232接口模块AJ65BT-R2。最多可有26个站。一个主站总共可以带的站的总数不能超过64个。若要扩展传输距离和站数可采用中继器。 3.主要通信方式（1）主站与远程I/O站的通信；（2）主站与远程设备站的通信；（3）主站与本地站的通信；（4）主站与智能设备站的通信。（二） CC-Link通信举例1.主站与远程主站与远程I/O站的通信站的通信例：（1）QJ61BT11外形图 （2）面板图及站号和传送速率的设置）面板图及站号和传送速率的设置 （3）AJ65M BTL1N外形图外形图n带内置适配器的远程I/O（4）面板图及站号和传送速率的设置）面板图及站号和传送速率的设置 在QJ61BT11上设置，主站站号设置为0。 传送速率/模式设置开关设置为0，即156bit/s在线。 04:在线；59：线路测试，分别按四种传送速率测试；AE：硬件测试，分别按四种传送速率测试。(5)主站站号与传输速率的设置 三个远程I/O站站号设置为1，2，3；传送速率设置为0。表示156bit/s/在线。（6）远程I/O站站号和传送速率设置（7）主站网络参数设置（8）CCLink的通信过程CC-Link使用了QJ61BT模块，一打开电源，系统执行CC-Link启动，完成链接扫描和自动刷新过程。 1）远程输入2）远程输出3）软元件对应关系4）主站控制远程I/O站主程序举例 2.主站与本地站的数据通讯主站与本地站的数据通讯（1）系统构成 由主站（QCPU+QJ61BT11)与一本地站（QCPU+QJ61BT11)组成。 其中本地站设置为占用4个站（在软件的“网络参数”创可中设置）。（2）设置主站和本地站的站号和传送速率）设置主站和本地站的站号和传送速率 分别将主站和本地站的QJ61BT11通信模块的站号设置开关设置为“0”和“1”；将传送速率/模式开关均设置为“0”（传送速率为156bit/s在线）。（3）设置主站和本地站的自动刷新参数）设置主站和本地站的自动刷新参数（4）主站）主站PLC CPU和本地站和本地站CPU的软元的软元件刷新和链接的关系件刷新和链接的关系(5)主站和本地站程序主站和本地站程序 1)主站程序主站程序2）本地站程序）本地站程序3.CC-Link网络实例网络实例（1）要求：）要求：n以Q系列PLC Q02CPU+QJ61BT模块为主 站，以5台三菱三菱FX2N-48MR+FX-32CCL模块以及5台三菱A540变频器+FR-A5NC变频器通信模块组成CC-Link现场总线。 通过触摸屏能控制Q系列PLC主站及进行监 控，主站能对变频器进行正反转控制，并改 变其运行频率。（2）网络见图）网络见图1）触摸屏n触摸屏主要对PLC和变频器进行运行监控。2)FX2N-32CCL模块n用于将FX2N/FX0N/FX2NC挂接于CC-Link的通信模块，可设置站号和传输速率。 接线端子和QJ61BT11模块相同，远程I/O等刷新软元件RX、RY、RWr、RWw也相似。 3）FR-A5NC模块n用于将FR变频器挂接于CC-Link的通信模块，可设置站号和传输速率。 接线端子和QJ61BT11模块相同，远程I/O等刷新软元件RX、RY、RWr、RWw也相似。用字数据控制变频器，应注意RWr、RWw各字的意义。（3）参数设置）参数设置1）PLC网络设置可通过“读取PLC数据”进行自动设置。2）网络参数设置远程输入（RX）的刷新软元件为D1000；远程输入（RY）的刷新软元件为D1020；远程输入（RWr）的刷新软元件为D1040；远程输入（RWw）的刷新软元件为D1080；