可编程控制器通信及组网.ppt

第6章 可编程控制器通信及组网 教学提示：在自动控制系统中，PLC与工业控制计算机、PLC与PLC、PLC与外围设备之间的通信统称为PLC通信，所构成的通信网络称为PLC网络。PLC通信系统的应用目的就是要将多个PLC、计算机以及各种外围设备进行互联，通过某种共同约定的通信规则和通信方式，传输和交换信息数据，以实现由一台计算机控制和管理多台PLC设备，或多台PLC之间的监控管理，组成不同的PLC网络系统。 教学目标：理解数据通信的基础知识，掌握PLC通信常用的接口电路，熟悉PLC网络系统。 6.1 数据通信基础知识 通信就是系统之间按一定规则进行的信息传送和交换。随着数据通信技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，对PLC控制系统的要求也随之提高。现在，不仅要求构成控制系统的PLC具备集中式控制的功能，还要能够完成多级分布式控制，即PLC必须具备通信的功能。通信系统的基本通信方式可分为两种类型：并行通信与串行通信。 6.1.1 并行通信与串行通信 1．并行通信 并行通信是指以字节或字为单位，同时将多个数据在多个并行信道上进行传输。并行通信的速度较快，但随着传输位数的增多，电路的复杂程度相应增加，成本也随之上升，抗干扰能力较差。因此，并行通信较适合于短距离和高速率的数据通信。例如，PLC内部的基本单元、扩展单元和特殊模块之间的数据传送。 2．串行通信 数据在一根传输线上按位顺序依次传输的方式称为串行通信。由于串行传输是一位一位地传输数据，所以传输速率比并行传输慢，但是串行传输只需要一两根传输线，所以它适合远距离传输的场合。 并行通信在两设备间传输前不用进行串／并转换，可直接进行传输。串行通信在两设备间传输前则要经过串／并转换。从信号角度看，并行通信接口常用TTL电平信号。串行通信多使用RS-232C的总线电平信号(5～25V)或4～20mA环流电平信号，信号的衰减与放大处理容易。多方面因素考虑，并行通信多用于传输距离短而速度要求高的场合，串行通信则用于传输距离长而速度要求低的场合。 6.1.2 单工通信与双工通信 1．单工通信 单工通信指的是两个数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输，而不能反向传输，即传输是单向的，任何时间都不能改变。此种方式适用于数据收集系统。 2．半双工通信 半双工通信是两个数据之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时进行，在同一时刻数据只能沿一个方向传输。半双工通信主要用在问讯、检索、科学计算等数据通信中。 3．全双工通信 全双工通信是在两个数据站之间可以两个方向同时进行数据传输。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间接收和发送信息，这样可以大大提高传输速率。全双工通信效率比单工通信和半双工通信高。 6.1.3 数据通信的主要技术指标 1．数据传输速率 在传输线路上传输数据的速度称为数据传输速率。数据传输速率中通常有两种表示方法：信号速率和调制速率。信号速率是指单位时间内传输线路所传输的二进制数据的有效位数，单位是比特/秒，即Bit/S。调制速率是指脉冲信号在经过调制后的传输速率，即信号在调制过程中，单位时间内调制信号状态变化的次数，单位是比特(bit)。 2．误码率 数据传输中出错的概率称为误码率，是在数据传输过程中衡量数据通信系统可靠性的指标。其计算公式为：误码率=Ne/N。 其中Ne是指传输中出错的比特数，N为总传输比特数。 3.数据容量 传输线路能传输数据的最大能力称为数据容量，一般以单位时间内最大可传输数据的位数表示。 6.1.4 通信网络传输介质 通信网络传输介质是连接网络上各站或节点物理信号通路，在网络中称为通信链路。用于网络的传输介质通常有双绞线、同轴电缆、光纤等。 1．双绞线 双绞线是最普通又是最古老的传输介质，由两根互相绝缘的铜导线组成，这两条导线螺旋状拧在一起，可以减少邻近线路的电磁干扰。一对双绞线可用作一条通信线路，既可以传输模拟信号，又可以传输数字信号。双绞线既可以用于点到点的连接，也可用于多点连接，不用中继器的最大传输距离可达到1.5km。 在实际应用中，通常将许多对双绞线捆扎在一起，用起保护作用的塑料外皮将其包裹起来制成电缆。采用上述方法制成的电缆就是非屏蔽双绞线电缆。为了便于识别导线和导线间的配对关系，双绞线电缆中每根导线使用不同颜色的绝缘层。为了减少双绞线间的相互串扰，电缆中相邻双绞线一般采用不同的绞合长度。非屏蔽双绞线电缆价格便宜、直径小节省空间、使用方便灵活、易于安装，是目前最常用的通信介质。但非屏蔽双绞线易受干扰，缺乏安全性。因此，往往采用金属包皮或金属网包裹以进行屏蔽，这种双绞线就是屏蔽双绞线。屏蔽双绞线抗干扰能力强，有较高的传输速率，100m内可达到155Mbit/s。但其价格相对