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可編程控制器通信與網(wǎng)絡技術
可編程控制器通信與網(wǎng)絡技術
近年來,，工廠自動化網(wǎng)絡得到了迅速的發(fā)展,，相當多的企業(yè)已經(jīng)在大量地使用可編程設備，如PLC、工業(yè)控制計算機、變頻器,、機器人、柔性制造系統(tǒng)等,。將不同廠家生產(chǎn)的這些設備連在一個網(wǎng)絡上,，相互之間進行數(shù)據(jù)通信,，由企業(yè)集中管理,，已經(jīng)是很多企業(yè)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(wǎng)絡方面的初步知識,。
第一節(jié) 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(chǎn)生了通信。PLC通信是指PLC與PLC,、PLC與計算機,、PLC與現(xiàn)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(xiàn)場設備等，通過通信介質連接起來,，按照規(guī)定的通信協(xié)議,，以某種特定的通信方式高效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、交換和處理,。本節(jié)就通信方式,、通信介質、通信協(xié)議及常用的通信接口等內(nèi)容加以介紹,。
一,、通信方式
1．并行通信與串行通信
數(shù)據(jù)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(jié)或字為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式,，除了8根或16根數(shù)據(jù)線,、一根公共線外，還需要數(shù)據(jù)通信聯(lián)絡用的控制線,。并行通信的傳送速度快,，但是傳輸線的根數(shù)多，成本高,，一般用于近距離的數(shù)據(jù)傳送,。并行通信一般用于PLC的內(nèi)部,，如PLC內(nèi)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(shù)據(jù)通信,。
串行通信是以二進制的位（bit）為單位的數(shù)據(jù)傳輸方式,，每次只傳送一位，除了地線外,，在一個數(shù)據(jù)傳輸方向上只需要一根數(shù)據(jù)線,，這根線既作為數(shù)據(jù)線又作為通信聯(lián)絡控制線，數(shù)據(jù)和聯(lián)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(yè)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(shù)據(jù)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(shù)）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(shù)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(fā)送或接收數(shù)據(jù)。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(fā)送數(shù)據(jù),，也可以接收數(shù)據(jù)。
雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式,。數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別由兩根或兩組不同的數(shù)據(jù)線傳送,，通信的雙方都能在同一時刻接收和發(fā)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(fā)送數(shù)據(jù),，通信的雙方在同一時刻只能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù),，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(fā)送方的傳送速率應相同,，但是實際的發(fā)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(xù)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(fā)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(fā)送的數(shù)據(jù)字符由一個起始位,、7~8個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)不多,，即使發(fā)送方和接收方的收發(fā)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,。