電氣控制與PLC應用技術——第8章PLC通信與上位監控軟件

2023/2/4KunmingUniversityofScience&Technology本章主要內容8.1數據通信基本概念8.2常用通信接口8.3PLC與上位機的通信8.4常用上位監控組態軟件介紹KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數據通信基本概念8.1.1并行通信與串行通信按照傳輸數據的時間順序分類并行傳輸：數據在多個信道同時傳輸的方式稱為并行傳輸。其特點是傳輸速度快，但由于一個并行數據有多少位二進制數，就需要有多少根傳輸線，因而成本較高。通常并行傳輸用于傳輸速率高的近距離傳輸。串行傳輸：數據在一個信道上，按位順序傳輸的方式，稱為串行傳輸。其特點是，串行傳輸通常只需要一根到兩根的傳輸線，在遠距離傳輸時通信線路簡單、成本低，但與并行傳輸相比傳輸速度慢，故常用于遠距離傳輸而速度要求不高的場合。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數據通信基本概念8.1.2異步通信與同步通信異步傳輸：被傳輸的數據編碼為一串脈沖，每個傳輸的字符都有一個附加的起始位和多個停止位，字節傳輸由起始位“0”開始，然后是被編碼的字節。KunmingUniversityofScience&Technology8.1.2異步通信與同步通信同步傳輸：它把每個完整的數據塊（幀）作為一個整體來傳輸。同步傳輸在數據開始處，用同步字符來指示，由定時信號（時鐘）來實現發送端同步，一旦檢測到與規定的字符相符合，接下來就是按順序傳輸的數據。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數據通信基本概念8.1.3單工通信與雙工通信單工通信方式：信息的傳輸始終保持同一個方向，而不能進行反向傳送。半雙工通信方式：信息流可以在兩個方向上傳送，但同一時刻只限于一個方向傳送。全雙工通信方式。全雙工通信能在兩個方向上同時發送和接收。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.1RS-232CRS-232C（串行接口標準）是1969年由美國電子工業協會（EIA，ElectronicIndustriesAssociation）所公布的串行通信接口標準它既是一種協議標準，又是一種電氣標準。RS-232C采用負邏輯，規定邏輯“l”電平在-5V～-15V范圍內，邏輯“0”在+5V～+15V范圍內。這樣在線路上傳送的電平可高達土12V，較之小于+5V的TTL電平來說有更強的抗干擾性能。RS-232C標準中還規定：最大傳送距離為15m（實際上可達約30m），最高傳送速率為20kbit/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.2RS-422RS-422標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。由于接收器采用高輸入阻抗和發送驅動器比RS-232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個為主設備（Master），其余為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219m），最大傳輸速率為10Mb/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.3RS-485EIA在RS-422的基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時，廣泛采用RS-485收發器。RS-485收發器采用平衡發送和差分接收，即在發送端，驅動器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢側低達200mV的電壓，故數據傳輸可達千米以外。RS-485與RS-422一樣，最大傳輸速率為10Mb/s。當波特率為1200bps時，最大傳輸距離理論上可達15km。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.4USB接口USB全稱是UniversalSerialBus（通用串行總線），現在USB已經發展到了2.0版本。USB接口有以下一些特點:數據傳輸速率高數據傳輸可靠同時掛接多個USB設備USB接口能為設備供電支持熱插拔KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.1硬件連接使用計算機連接功能時，可以RS-232C通信和RS-485（RS-422）通信兩種方式中的任意一種進行連接。通過RS-232C通信方式連接：連接1臺。并且要確保通信距離在15m以內。通過RS-485（RS-422）通信方式連接：最多可以連接16臺。并且要確保通信距離在500m以內。KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.2FX系列PLC的通信協議計算機與PLC連接數據流的傳輸格式計算機和PLC之間數據交換和傳輸有三種形式：計算機從PLC中讀數據；計算機向PLC寫數據和PLC向計算機寫數據。不論計算機和PLC之間交換和傳輸數據時用哪種數據流形式，都按圖所示的格式進行。KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協議控制代碼工作站號：工作站號決定計算機訪問哪一臺PLC，同一網絡中各PLC的站號不能重復PLC標識：PLC的標識號用于識別PLC網絡中的CPU，用兩個ASCII字符來表示KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協議命令:用來指定操作的類型KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協議報文時間:用來決定當PLC接收到從計算機發送過來的數據后，需要等待的最少時間，然后才能向計算機發送數據。數據字符:數據字符即所需發送的數據報文信息，其字符個數由實際情況決定。校驗和代碼:校驗和代碼用來校驗接收到的信息中數據是否正確。控制代碼計算機從PLC讀取數據KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協議計算機向PLC寫數據KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.3FX系列PLC與上位機通信程序上位機通信程序可采用匯編語言編寫，也可采用各種高級語言編寫。PLC與上位機進行通信時，可以采用工控組態軟件，也可采用PLC廠家提供的通信軟件。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監控組態軟件介紹監控組態軟件在計算機監控系統中起著舉足輕重的作用。現代計算機監控系統的功能越來越強，除了完成基本的數據采集和控制功能外，還要完成故障診斷、數據分析、報表的形成和打印、與管理層交換數據以及為操作人員提供靈活方便的人機界面。另外，隨著生產規模的變化，要求計算機監控系統的規模也跟著變化，同時要求計算機監控系統的應用軟件有很強的開放性和靈活性。目前，除了一些小型的應用需要開發者自己編寫應用程序，凡屬大中型的應用，最明智的辦法應該是選擇一個合適的組態軟件。這樣，既可以大大地縮短開發時間，也使得系統的可靠性有了保證。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監控組態軟件介紹組態：（configuration）有設置、配置等含義。在工業控制中，組態一般是指通過對軟件采用非編程的操作方式，主要有參數填寫、圖形連接和文件生成等，使得軟件乃至整個系統具有各種指定的功能。開發商事先開發好一套具有一定通用性的軟件開發平臺，生產（或者選擇）若干種規格的硬件模塊（如I／O模塊、通信模塊、現場控制模塊），然后，再根據用戶的要求在軟件開發平臺上進行二次開發，以及進行硬件模塊的連接。這種軟件的二次開發工作就稱為組態。組態軟件：相應的軟件開發平臺就稱監控組態軟件，簡稱組態軟件。計算機監控系統在完成組態之前只是一些硬件和軟件的集合體，只有通過組態，才能使其成為一個具體的滿足生產過程需要的應用系統。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監控組態軟件介紹組態軟件主要解決的問題如何與采集、控制設備間進行數據交換。使來自設備的數據與計算機圖形畫面上的各元素關聯起來。處理數據報警及系統報警。存儲歷史數據并支持歷史數據的查詢。各類報表的生成和打印輸出。為使用者提供靈活、多變的組態工具，可以適應不同應用領域的需求。最終生成的應用系統運行穩定可靠。具有與第三方程序的接口，方便數據共享。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監控組態軟件介紹8.4.1KINGVIEW組態軟件KingView（即組態王）是目前國內具有自主知識產權、市場占有率相對較高的組態軟件。組態王運行于Windows9x／NT／XP平臺。組態王的應用領域幾乎囊括了大多數行業的工業控制，采用了多線程、COM組件等新技術，實現了實時多任務，軟件運行可靠。組態王軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面運行系統、信息窗口等4部分組成。工程瀏覽器內嵌畫面開發系統，即組態王開發系統。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件構造應用程序之前，您要仔細規劃您的項目，主要考慮三方面問題：圖形：您希望用怎樣的圖形畫面來模擬實際的工業現場的相應的工控設備？用組態王系統開發的應用程序是以“畫面”為程序單位的，每一個“畫面”對應于程序實際運行時的一個Windows窗口。數據：怎樣用數據描述工控對象的各種屬性？也就是創建一個實時數據庫，用此數據庫中的變量來反映工控對象的各種屬性。您的規劃中可能還要為臨時變量預留空間。動畫：數據和圖形畫面中的圖素的連接關系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現場設備的運行，以及怎樣讓操作者輸入控制設備的指令。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件組態王KingView建立應用程序一般過程如下：建立項目KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件設計圖形界面KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件設備配置KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件構造數據庫KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態軟件動畫連接運行與調試KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT組態軟件CITECT是由總部設在澳大利亞的CiTechnologies公司開發的。是國外著名的、應用領域較廣泛的工業控制組態軟件之一。它可以下掛各種PLC、DCS以及各種工業PC機、RTU等。適用于石油、化工、冶金、輕工等大中型企業，實現公司級、工廠級或車間級的實時監測和生產過程管理。由于它具有良好的開發環境、強大的PLC接口通信協議支持、實時的網絡數據以及高效完整的Cicode監控語言和函數集，使其在數據采集、實時監測和過程控制等系統中得到了廣泛的應用。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT組