PLC的8大通信方式分点讲解

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PLC通信的任务就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等,通过通信介质连接起来,按照规定的通信协议,以某种特定的通信方式高效率地完成数据的传送、交换和处理。

并行通信和串行通信

数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。

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。

PLC的8大通信方式分点讲解插图
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串行通信是以二进制的位(bit)为单位的数据传输方式,每次只传送一位,除了地线外,在一个数据传输方向上只需要一根数据线,这根线既作为数据线又作为通信联络控制线,数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少,最少的只需要两三根线,适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口,工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。

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在串行通信中,传输速率常用比特率(每秒传送的二进制位数)来表示,其单位是比特/秒(bit/s)或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别极大,有的只有数百bps,有的可达100Mbps。

PLC的8大通信方式分点讲解插图2
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单工通信和双工通信

串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。

单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的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。

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双工方式又分为全双工和半双工两种方式。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,这种传送方式称为全双工方式;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,这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。

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异步通信和同步通信

在串行通信中,通信的速率与时钟脉冲有关,接收方和发送方的传送速率应相同,但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别,如果不采取一定的措施,在连续传送大量的信息时,将会因积累误差造成错位,使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题,需要使发送和接收同步。按同步方式的不同,可将串行通信分为异步通信和同步通信。

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发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、l个奇偶校验位(可以没有)和停止位(1位、1.5或2位)组成。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。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后,将它作为接收的起始点,在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多,即使发送方和接收方的收发频率略有不同,也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。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。

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同步通信以字节为单位(一个字节由8位二进制数组成),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,这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。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。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位,只需要在数据块(往往很长)之前加一两个同步字符,所以传输效率高,但是对硬件的要求较高,一般用于高速通信。

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基带传输和频带传输

基带传输是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。基带传输不需要调制解调,设备花费少,适用于较小范围的数据传输。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。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步,所以应用广泛。

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频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段,对数字信号进行某种变换,将代表数据的二进制“1”和“0”,变换成具有一定频带范围的模拟信号,以适应在模拟信道上传输;接收端通过协调手段进行相反变换,把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器,即Modem。频带传输较复杂,传送距离较远,若通过市话系统配备Modem,则传送距离可不受限制。

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PLC通信中,基带传输和频带传输两种传输形式都有采用,但多采用基带传输。

1、自由口通讯一般是指RS232的串行通讯方式,其通讯距离较短,速率较慢,一般在现场的某些仪表会采用这种方式,比较典型的是西门子的PC-PPI通讯;

2、总线一般指RS485的串行通讯方式,其通讯距离和速率要远高于RS232通讯方式,一般现场的PLC或变频器等设备用此协议较多,比较典型的是西门子的Profibus-DP,Modicon的Modbus等;

3、以太网采用的是国际通用的以太网通讯协议,具备相当高的速率,但其问题是设备成本较前两种方法要高很多,因此没有总线方式普及。

PLC的8大通信方式分点讲解插图10
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