PLC可編程控制器的通信及網絡

一、可編程控制器的網絡化趨勢
如果把PLC與PLC、PLC與計算機或PLC與其它智能裝置通過傳輸介質連接起來，就可以實現通信或組建網絡，從而構成功能更強，性能更好的控制系統，這樣可以提高PLC的控制能力及控制范圍實現綜合及協調控制，同時，還便于計算機管理及對控制數據的處理，提供人機界面友好的操控平臺；可使自動控制從設備級發展到生產線級，甚至工廠級，從而實現智能化工廠（Smart Factory）的目標。
隨著計算機技術、通信及網絡技術的飛速發展，PLC在通信及網絡方面的發展也極為迅猛，幾乎所有提供可編程控制器的廠家都開發了通信模塊或網絡系統。三菱電機率先較早的開發了MELSECNET網絡，隨著網絡化控制及集散式控制不斷普及，工業控制要求的不斷提高，傳統的PLC控制系統的網絡化方向發展已成為趨勢。
二、三菱可編程控制器的通訊類型
三菱主機FX系列支持以下五種類型的通訊：N：N網；并行鏈接；計算機鏈接；無協議通訊（用RS指令進行數據傳輸）；可選編程口。下面介紹有代表性的兩種。
（一）N：N網絡
用FX2N，FX2NC，FX1N，FX0N可編程控制器進行的數據傳輸可建立在N：N的基礎上，總站點數最大8個，本實驗設備采用FX2N-48MR主機。
（二）計算機鏈接（用專用協議進行數據傳輸）
用RS485（422）單元進行的數據傳輸可用專用協議在1：N（16）的基礎上完成，最多可以連16臺PLC機。
三、通訊格式
本節解釋怎樣在無協議通訊（RS指令）和計算機鏈接之間進行通訊設置。
（一）什么是通訊格式。
通訊格式決定計算機鏈接和無協議通訊（RS指令）間的通訊設置（數據長度，奇偶校驗和波特率等）。
通訊格式可用可編程控制器中的特殊數據寄存器D8120來進行設置。根據所使用的外部設備來設置D8120。當修改了D8120的設置后，確保關掉可編程控制器的電源，然后再打開，否則無效。
（二）相關標志和數據寄存器。
1、特殊輔助繼電器

特殊輔助繼電器	描    述
M8121	數據傳輸延時（RS指令）
M8122	數據傳輸標志（RS指令）
M8123	接收結束標志（RS指令）
M8124	載波檢測標志（RS指令）
M8126	全局標志（計算機鏈接）
M8127	接通要求握手標志（計算機鏈接）
M8128	接通要求錯誤標志（計算機鏈接）
M8129	接通要求字/字節變換（計算機鏈接）
	超時評估標志（RS指令）
M8161	8位/16位變換標志（RS指令）

 2、特殊數據寄存器

特殊數據寄存器	描    述
D8120	通訊格式（RS指令，計算機鏈接）
D8121	站點號設定（計算機鏈接）
D8122	剩余待傳輸數據數（RS指令）
D8123	接收數據數（RS指令）
D8124	數據標題<初始值：STX>（RS指令）
D8125	數據結束符<初始值：ETX>（RS指令）
D8127	接通要求首元件寄存器（計算機鏈接）
D8128	接通要求數據長度寄存器（計算機鏈接）
D8129	數據網絡超時計時器值（RS指令，計算機鏈接）

（）表示使用的應用場合。
3、通訊格式D8120

位 號	名  稱	描       述
		0（位=OFF）			1（位=ON）
b0	數據長度	7位			8位
b1 b2	奇偶	（b2，b1） （0，0）：無 （0，1）：奇 （1，1）：偶
b3	停止位	1位			2位
b4 b5 b6 b7	波特率（BPS）	（b7，b6，b5，b4） （0，0，1，1）：300 （0，1，0，0）：600 （0，1，0，1）：1，200 （0，1，1，0）：2，400			（b7，b6，b5，b4） （0，1，1，1）：4，800 （1，0，0，0）：9，600 （1，0，0，1）：19，200
b8	標題	無		有效（D8124）默認：STX（02H）
b9	終結符	無		有效（D8125）默認：ETX（03H）
b10 b11 b12	控 制 線	無 協 議	（b12，b11，b10） （0，0，0）：無作用<RS232C接口> （0，0，1）：端子模式<RS232C接口> （0，1，0）：互連模式<RS232C接口>（FX2NV2.00版或更晚） （0，1，1）：普通模式1<RS232C接口><RS485（422）接口> （1，0，1）：普通模式2<RS232C接口>（僅FX，FX2C）
		計算機鏈接	（b12，b11，b10） （0，0，0）：RS485（422）接口 （0，1，0）：RS232C接口
b13	和校驗	沒有添加和校驗碼			自動添加和校驗碼
b14	協  議	無協議			專用協議
b15	傳輸控制協議	協議格式1			協議格式4

例子：

數據長度	7位
奇偶	偶
停止位	2位
波特率	9600BPS
協議	無協議
標題	未使用
終結符	未使用
控制線	普通模式1

四、計算機鏈接（即1：N通訊）
1、鏈接后的數據流
下述圖樣為可編程控制器的讀、寫及狀態控制的數據流圖。
1）計算機從可編程控制器讀取數據。

2）計算機向可編程控制器發送數據

3)可編程控制器向計算機發送數據

2、站號
站號即可編程控制器提供的數字，用來確定計算機在訪問哪一個可編程控制器。在FX系列可編程控制器中，站號是通過特殊數據寄存器D8121來設定的。設定范圍是從00H和0FH。最多可以實現16臺通信。框圖如下：

在以上系統中，可以用以下的指令來設定站號。如：0號站設定如下：
LD  M8002
MOV  K0  D8121
梯形圖如下：

注意事項如下：
1）在設定站號時，不要為多個站設定相同的號碼，否則，傳送數據將會混亂并引起通訊的不正常。
2）站號不必按數字順序來設定，在指定范圍內（00H到0FH）可以自由設定。例如，按隨機的順序或跳過一些數字都是可以的，但總站數不能超過16。一般情況16臺設定0到15。
3、用一對導線連接，接線圖如下：

五、N：N網絡
框圖如下：FX_2N-485-BD

1、相關標志和數據寄存器介紹
1、1輔助繼電器

特性	輔助繼電器FX2N	名   稱	描    述	響應類型
只讀	M8038	N：N網絡參數設置	用來設置N：N網絡參數	主站點，從站點
只讀	M8183	主站點的通訊錯誤	當主站點產生通 訊錯誤時它是ON	主站點
只讀	從M8184到M8191	從站點的通訊錯誤	當從站點產生通 訊錯誤時它是ON	主站點，從站點
只讀	M8191	數據通訊	當與其它站點 通訊時它是ON	主站點，從站點

說明：
在CPU錯誤，程序錯誤或停止狀態下，對每一站點處產生的通訊錯誤數目不能進行計數。
1、2數據寄存器

特性	輔助繼電路（FX2N）	名    稱	描   述	響應類型
只讀	D8173	站點號	存儲它自己的站點號	主站，從站
只讀	D8174	從站點總數	存儲從站點總數	主站，從站
只讀	D8175	刷新范圍	存儲刷新范圍	主站，從站
只寫	D8176	站點號設置	設置它自己的站點號	主站，從站
只寫	D8177	總從站點數設置	設置從站點總數	主站
只寫	D8178	刷新范圍設置	設置刷新范圍	主站
讀寫	D8179	重試次數設置	設置重試次數	主站
讀寫	D8180	通訊超時設置	設置通訊超時	主站
只讀	D8201	當前網絡掃描時間	存儲當前網絡掃描時間	主站，從站
只讀	D8202	最大網絡掃描時間	存儲最大網絡掃描時間	主站，從站
只讀	D8203	主站點的通訊錯誤數目	主站點的通訊錯誤數目	從站
只讀	D8204到D8210	從站點的通訊錯誤數目	從站點的通訊錯誤數目	主站，從站
只讀	D8211	主站點的通訊錯誤代碼	主站點的通訊錯誤代碼	從站
只讀	D8212到D8218	從站點的通訊錯誤代碼	從站點的通訊錯誤代碼	主站，從站

1、3設置
當程序運行或可編程控制器電源打開時，N：N網絡的每一個設置都變為有效。
1、3、1設定站點號（D8176）
設定0到7的值到特殊數據寄存器D8176中。

設定值	描   述
0	主站點
1到7	從站點號   例子：1是第1從站點，2是第2從站點

 
如：設定主站0：
MOV   K0   D8176；
設定從站點1：
MOV   K1   D8176；
1、3、2設定從站點的總數（D8177）
設定0到7的值到特殊數據寄存器中。（默認=7）
對于從站點此設定不需要。

設定值	描述
1	1個從站點
2	2個從站點
3	3個從站點
4	4個從站點
5	5個從站點
6	6個從站點
7	7個從站點

1、3、2設置刷新范圍（D8178）
設定0到2的值到特殊數據寄存器D8178中。（默認=0）
對于從站此設置不需要。
在每種模式下使用的元件被N：N網絡的所有點所占用。

通 訊 設 備	刷  新  范  圍
	模式0	模式1	模式2
位軟元件（M）	0點	32點	64點
字軟元件（D）	4點	4點	8點

1）在模式0的情況下 

站點號	軟  元  件  號
	位軟元件（M）	字軟元件（D）
	0點	4點
第0號	---	D0到D3
第1號	---	D10到D13
第2號	---	D20到D23
第3號	---	D30到D33
第4號	---	D40到D43
第5號	---	D50到D53
第6號	---	D60到D63
第7號	---	D70到D73

2）在模式1的情況下

站點號	軟  元  件  號
	位軟元件（M）	字軟元件（D）
	32點	4點
第0號	M1000到M1031	D0到D3
第1號	M1064到M1095	D10到D13
第2號	M1128到M1159	D20到D23
第3號	M1192到M1223	D30到D33
第4號	M1256到M1287	D40到D43
第5號	M1320到M1351	D50到D53
第6號	M1384到M1415	D60到D63
第7號	M1448到M1479	D70到D73

3）在模式2的情況下

站點號	軟  元  件  號
	位軟元件（M）	字軟元件（D）
	64點	8點
第0號	M1000到M1063	D0到D7
第1號	M1064到M1127	D10到D17
第2號	M1128到M1191	D20到D27
第3號	M1192到M1255	D30到D37
第4號	M1256到M1319	D40到D47
第5號	M1320到M1383	D50到D57
第6號	M1384到M1447	D60到D67
第7號	M1448到M1511	D70到D77

1、3、4設定重試次數（D8178）
設定0到10的值到特殊寄存器D8178中。（默認=3）
從站點不需要此設置
1、3、5設置通訊超時（D8179）。
設定5到255的值到特殊寄存器D8179中。（默認=5）
此值乘以10（ms）就是通訊超時的持續時間。
通訊超時是主站與從站間的通訊駐留時間。
例如：
 
確保把以上的程序作為N：N網絡參數設定程序從第0步開始寫入。
此程序不需要執行，因為當把其編入此位置時，它自動變為有效。
1、3、6用一對導線連接，接線圖如下：