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可編程控制器通信與網絡技術
可編程控制器通信與網絡技術
近年來，工廠自動化網絡得到了迅速的發展，相當多的企業已經在大量地使用可編程設備，如PLC、工業控制計算機、變頻器、機器人、柔性制造系統等。將不同廠家生產的這些設備連在一個網絡上，相互之間進行數據通信，由企業集中管理，已經是很多企業必須考慮的問題。本章主要介紹有關PLC的通信與工廠自動化通信網絡方面的初步知識。
第一節 PLC通信基礎
當任意兩臺設備之間有信息交換時，它們之間就產生了通信。PLC通信是指PLC與PLC、PLC與計算機、PLC與現場設備或遠程I/O之間的信息交換。
PLC通信的任務就是將地理位置不同的PLC、計算機、各種現場設備等，通過通信介質連接起來，按照規定的通信協議，以某種特定的通信方式高效率地完成數據的傳送、交換和處理。本節就通信方式、通信介質、通信協議及常用的通信接口等內容加以介紹。
一、通信方式
1．并行通信與串行通信
數據通信主要有并行通信和串行通信兩種方式。
并行通信是以字節或字為單位的數據傳輸方式，除了8根或16根數據線、一根公共線外，還需要數據通信聯絡用的控制線。并行通信的傳送速度快，但是傳輸線的根數多，成本高，一般用于近距離的數據傳送。并行通信一般用于PLC的內部，如PLC內部元件之間、PLC主機與擴展模塊之間或近距離智能模塊之間的數據通信。
串行通信是以二進制的位（bit）為單位的數據傳輸方式，每次只傳送一位，除了地線外，在一個數據傳輸方向上只需要一根數據線，這根線既作為數據線又作為通信聯絡控制線，數據和聯絡信號在這根線上按位進行傳送。串行通信需要的信號線少，最少的只需要兩三根線，適用于距離較遠的場合。計算機和PLC都備有通用的串行通信接口，工業控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC與計算機之間、多臺PLC之間的數據通信。
在串行通信中，傳輸速率常用比特率（每秒傳送的二進制位數）來表示，其單位是比特/秒（bit/s）或bps。傳輸速率是評價通信速度的重要指標。常用的標準傳輸速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的傳輸速率差別極大，有的只有數百bps，有的可達100Mbps。
2．單工通信與雙工通信
串行通信按信息在設備間的傳送方向又分為單工、雙工兩種方式。
單工通信方式只能沿單一方向發送或接收數據。雙工通信方式的信息可沿兩個方向傳送，每一個站既可以發送數據，也可以接收數據。
雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。數據的發送和接收分別由兩根或兩組不同的數據線傳送，通信的雙方都能在同一時刻接收和發送信息，這種傳送方式稱為全雙工方式；用同一根線或同一組線接收和發送數據，通信的雙方在同一時刻只能發送數據或接收數據，這種傳送方式稱為半雙工方式。在PLC通信中常采用半雙工和全雙工通信。
3．異步通信與同步通信
在串行通信中，通信的速率與時鐘脈沖有關，接收方和發送方的傳送速率應相同，但是實際的發送速率與接收速率之間總是有一些微小的差別，如果不采取一定的措施，在連續傳送大量的信息時，將會因積累誤差造成錯位，使接收方收到錯誤的信息。為了解決這一問題，需要使發送和接收同步。按同步方式的不同，可將串行通信分為異步通信和同步通信。
發送的數據字符由一個起始位、7~8個數據位、l個奇偶校驗位（可以沒有）和停止位（1位、1.5或2位）組成。通信雙方需要對所采用的信息格式和數據的傳輸速率作相同的約定。接收方檢測到停止位和起始位之間的下降沿后，將它作為接收的起始點，在每一位的中點接收信息。由于一個字符中包含的位數不多，即使發送方和接收方的收發頻率略有不同，也不會因兩臺機器之間的時鐘周期的誤差積累而導致錯位。異步通信傳送附加的非有效信息較多，它的傳輸效率較低，一般用于低速通信，PLC一般使用異步通信。