plc讲义 第八章 PLC的网络通信技术及应用.ppt

第一节 工业网络结构 8.1 工业网络结构 工业网络结构 并行通信与串行通信 并行通信：是以字节或字为单位的数据传输方式，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。 并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。 单工通信方式：只能沿单一方向发送或接收数据。 双工通信方式：其信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。 全双工方式：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 半双工方式：用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据 在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。 按同步方式的不同，串行通信分为异步通信和同步通信 异步通信：通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。 异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。 同步通信：以字节为单位。每次传送l~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。 同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持完全的同步。 在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。 同步通信方式传输效率高，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。 基带传输与频带传输 基带传输：按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。 基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。 通信介质：是在通信系统中位于发送端与接收端之间的物理通路。 通信介质一般可分为：导向性介质、非导向性介质 导向性介质：这种介质将引导信号的传播方向，如：双绞线、同轴电缆和光纤等； 非导向性介质：一般通过空气传播信号，它不为信号引导传播方向，如短波、微波和红外线通信等。 通信介质 一、双绞线 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 美国电器工业协会（EIA）规定了六种质量级别的双绞线电缆，其中1类线档次最低，只适于传输语音；6类线档次最高，传输频率可达到250MHz。3类线数据传输率可达10Mbps；4类线数据传输率可达16Mbps；5类线数据传输可达100Mbps。 屏蔽双绞线电缆：抗干扰能力强，有较高的传输速率，100m内可达到155Mbps。但其价格相对较贵，需要配置相应的连接器，使用时不是很方便。 与双绞线相比，同轴电线抗干扰能力强，能够应用于频率更高、数据传输速率更快的情况。对其性能造成影响的主要因素来自衰损和热噪声，采用频分复用技术时还会受到交调噪声的影响。虽然目前同轴电缆大量被光纤取代，但它仍广泛应用于有线电视和某些局域网中。 三、光纤 根据制作材料的不同，光纤可分为：石英光纤、塑料光纤、玻璃光纤等； 根据传输模式不同，光纤可分为： 多模光纤和单模光纤； 根据纤芯折射率的分布不同，光纤可以分为： 突变型光纤和渐变型光纤； 根据工作波长的不同，光纤可分为： 短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤。 光纤的优点： 1）光纤支持很宽的带宽（1014～1015 HZ），覆盖了红外线和可见光的频谱。 2）具有很快的传输速率，当前传输速率制约因素是信号生成技术。 3）光纤抗电磁干扰能力强，且光束本身又不向外辐射，适用于长距离的信息传输及安全性要求较高的场合。 4）光纤衰减较小，中继器的间距较大。 光纤的缺点： 系统成本较高、不易安装与维护、质地脆易断裂等。 PLC常用通信接口 RS-232C RS-232C是美国电子工业协会（EIA）于1969年公布的通信协议。RS-232C接口标准是目前计算机和PLC中最常用的一种串行通信接口。 RS-232C采用负逻辑，用-5～-15V表示逻辑“l”，用+5～+15V表示逻辑“0”。噪声容限为2V，即接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”?。 RS-232C只能进行一对一的通信，RS-232C可使用9针或25针的D型连接器，PLC一般使用9针的连接器 RS-232C引脚 RS-232C通信连线 RS-232-C的电气接口采用单端驱动、单端接收的电路，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响，同时还存在以下不足之处： 1）传输速率较低，最高传输速度速率为20kbps。 2）传输距离短，最大通信距离为15m 3