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plc的通訊方式詳解

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  PLC通信的任務(wù)就是將地理位置不同的PLC、計(jì)算機(jī)、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等,通過(guò)通信介質(zhì)連接起來(lái),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。
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(luò)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(jī)與擴(kuò)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(jìn)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(gè)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(luò)控制線,數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信號(hào)在這根線上按位進(jìn)行傳送。串行通信需要的信號(hào)線少,最少的只需要兩三根線,適用于距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)之間、多臺(tái)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(jìn)制位數(shù))來(lái)表示,其單位是比特/秒(bit/s)或bps。傳輸速率是評(píng)價(jià)通信速度的重要指標(biāo)。常用的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)100Mbps。
2.單工通信與雙工通信
串行通信按信息在設(shè)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(gè)方向傳送,每一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)鐘脈沖有關(guān),接收方和發(fā)送方的傳送速率應(yīng)相同,但是實(shí)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(shí),將會(huì)因積累誤差造成錯(cuò)位,使接收方收到錯(cuò)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(gè)起始位、7~8個(gè)數(shù)據(jù)位、l個(gè)奇偶校驗(yàn)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(duì)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(cè)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(diǎn),在每一位的中點(diǎn)接收信息。由于一個(gè)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(huì)因兩臺(tái)機(jī)器之間的時(shí)鐘周期的誤差積累而導(dǎo)致錯(cuò)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。
  同步通信以字節(jié)為單位(一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成),每次傳送l~2個(gè)同步字符、若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字符。同步字符起聯(lián)絡(luò)作用,用它來(lái)通知接收方開始接收數(shù)據(jù)。在同步通信中,發(fā)送方和接收方要保持完全的同步,這意味著發(fā)送方和接收方應(yīng)使用同一時(shí)鐘脈沖。在近距離通信時(shí),可以在傳輸線中設(shè)置一根時(shí)鐘信號(hào)線。在遠(yuǎn)距離通信時(shí),可以在數(shù)據(jù)流中提取出同步信號(hào),使接收方得到與發(fā)送方完全相同的接收時(shí)鐘信號(hào)。由于同步通信方式不需要在每個(gè)數(shù)據(jù)字符中加起始位、停止位和奇偶校驗(yàn)位,只需要在數(shù)據(jù)塊(往往很長(zhǎng))之前加一兩個(gè)同步字符,所以傳輸效率高,但是對(duì)硬件的要求較高,一般用于高速通信。
4. 基帶傳輸與頻帶傳輸
  基帶傳輸是按照數(shù)字信號(hào)原有的波形(以脈沖形式)在信道上直接傳輸,它要求信道具有較寬的通頻帶。基帶傳輸不需要調(diào)制解調(diào),設(shè)備花費(fèi)少,適用于較小范圍的數(shù)據(jù)傳輸。基帶傳輸時(shí),通常對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行一定的編碼,常用數(shù)據(jù)編碼方法有非歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼和差動(dòng)曼徹斯特編碼等。后兩種編碼不含直流分量、包含時(shí)鐘脈沖、便于雙方自同步,所以應(yīng)用廣泛。
  頻帶傳輸是一種采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)的傳輸形式。發(fā)送端采用調(diào)制手段,對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行某種變換,將代表數(shù)據(jù)的二進(jìn)制“1”和“0”,變換成具有一定頻帶范圍的模擬信號(hào),以適應(yīng)在模擬信道上傳輸;接收端通過(guò)解調(diào)手段進(jìn)行相反變換,把模擬的調(diào)制信號(hào)復(fù)原為“1”或“0”。常用的調(diào)制方法有頻率調(diào)制、振幅調(diào)制和相位調(diào)制。具有調(diào)制、解調(diào)功能的裝置稱為調(diào)制解調(diào)器,即Modem。頻帶傳輸較復(fù)雜,傳送距離較遠(yuǎn),若通過(guò)市話系統(tǒng)配備Modem,則傳送距離可不受限制。PLC通信中,基帶傳輸和頻帶傳輸兩種傳輸形式都有采用,但多采用基帶傳輸。
5.其他通訊方式
1.自由口通訊一般是指RS232的串行通訊方式,其通訊距離較短,速率較慢,一般在現(xiàn)場(chǎng)的某些儀表會(huì)采用這種方式,比較典型的是西門子的PC-PPI通訊;
2.總線一般指RS485的串行通訊方式,其通訊距離和速率要遠(yuǎn)高于RS232通訊方式,一般現(xiàn)場(chǎng)的PLC或變頻器等設(shè)備用此協(xié)議較多,比較典型的是西門子的Profibus-DP,Modicon的Modbus等;
3.以太網(wǎng)采用的是國(guó)際通用的以太網(wǎng)通訊協(xié)議,具備相當(dāng)高的速率,但其問題是設(shè)備成本較前兩種方法要高很多,因此沒有總線方式普及。 

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