臺達(dá)PLC串行通訊應(yīng)用原理

   　 (2)  在RS232的規(guī)范中，電壓域值在+3V---+15V（一般使用+6V）之間稱為“0”或“ON”；電壓在-3V----15V（一般使用-6V）之間稱為“1”或“OFF”；計算機上的RS-232“高電位”約9V，而“低電位”則約-9V。

   　 (3)  RS-232為全雙工工作模式，其訊號準(zhǔn)位是參考地線而得，分別作為數(shù)據(jù)的傳送和接收；實際應(yīng)用中其傳輸距離可以達(dá)到15米。只具有單站功能，即一對一通訊。

   　 （1）采用正負(fù)兩根信號線作為傳輸線路。

   　 （2）RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。

    ?。?）RS485為半雙工工作模式，其訊號是正負(fù)兩條線路訊號準(zhǔn)位相減而得，是差動式輸入方式，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好；實際應(yīng)用中其傳輸距離可達(dá)1200米。具有多站能力，即一對多的主從通訊。

    　臺達(dá)DVP系列PLC各型主機均內(nèi)建2個通訊口的標(biāo)準(zhǔn)配置，即一個RS232和一個RS485通訊口，其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機、觸摸屏通訊，而RS485口主要用于組建485網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)通訊控制。尤其值得一提的是EH機型可通過通訊功能卡擴充一個RS232或RS485通訊口，使得在組建多重通訊網(wǎng)絡(luò)更加方便。

    　相對于通訊口的硬件配置，臺達(dá)PLC在軟件指令上對通訊的支持也是相當(dāng)豐富和便利，主要通過以下三種方式完成485通訊功能：

   　 該方式通過串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)無協(xié)議的自由通訊。許多接口設(shè)備如變頻器、儀表等…若配備RS-485串行通訊，且該設(shè)備之通訊格式也有公開即可由PLC使用者以RS指令設(shè)計程序來傳輸PLC與接口設(shè)備之間數(shù)據(jù)。

    　MODBUS協(xié)議是目前國際上公開的標(biāo)準(zhǔn)串行通迅協(xié)議，也是中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件GB/Z 19582：基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。臺達(dá)PLC通訊符合MODBUS協(xié)議，并且臺達(dá)其它產(chǎn)品如變頻器、溫控儀、司服控制器等485通訊均符合MODBUS協(xié)議，對于符合MODBUS之通訊格式的產(chǎn)品，臺達(dá)PLC提供了更加便利的通訊指令MODRD 、MODWR、MODRW來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，程序編寫中不需關(guān)注傳送的字符，校驗碼的轉(zhuǎn)換等等，只需要確定通訊地址及寫入讀出的數(shù)據(jù)即可，不過在多指令讀寫時需要考慮通訊時序問題，避免通訊沖突。

    　基于MODBUS通訊協(xié)議，臺達(dá)EP/EH系列PLC機型提供了更為方便快捷的通訊方式——EASYLINK。EASY LINK通訊是臺達(dá)PLC最有特色的通訊命令，可以提供主站與32個從站通訊，每個從站讀寫各100項數(shù)據(jù)的能力，且不需要復(fù)雜編程即可高速快捷的完成通訊控制，節(jié)省大量的編程時間。

    　綜合比較上述三種通訊方式，自由通訊方式的編程最為復(fù)雜，但它可以與非MODBUS協(xié)議的設(shè)備通訊，設(shè)備選擇自由靈活不受限制；MODBUS通訊方式的編程則簡單的多，且也具有一定的編程靈活性，如可優(yōu)先與某個從站通訊；而EASY LINK通訊方式是針對符合MODBUS協(xié)議互連設(shè)備最簡單的通訊方式，幾乎不需要編程即可完成，不需要考慮半雙工通訊方式中通訊時序問題，只需要指定讀出寫入數(shù)據(jù)的寄存器和數(shù)據(jù)項數(shù)，啟動LINK連接即可完成設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。因此對于符合MODBUS協(xié)議的設(shè)備建議采用LINK通訊方式。

    　在工業(yè)自動化控制中，有許多數(shù)據(jù)信號需要采集、處理，特別對于遠(yuǎn)距離的設(shè)備，一般的傳感器電壓訊號如果傳輸距離過遠(yuǎn)的話，會造成訊號的衰減，如此一來，將得不到正確的結(jié)果，因此，采用傳感器訊號就地處理，而數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)字通訊方式能夠有效的解決這一問題，保證數(shù)據(jù)的正確性與準(zhǔn)確性；但通訊同樣也會受到外界的干擾，使得通訊質(zhì)量下降，甚至根本無法建立通訊。要保證通訊正常，在組建通訊網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)該注意以下幾點：

    ?。?）保證通訊協(xié)議一致，所有聯(lián)機之從站接口設(shè)備波特率及通訊格式需與主站相同，合理分配各從站的站地址，避免地址沖突。

    ?。?）合理布線，減少外界干擾對通訊的影響。走線走得好，可以很大程度減少干擾的影響，提高通訊的可靠性，走線應(yīng)遵循兩個原則：遠(yuǎn)離電源線，變頻器等干擾源；當(dāng)網(wǎng)線不能與電源線等干擾源避開時應(yīng)與電源線垂直，不能平行，并采用質(zhì)量高的雙絞線走線

    ?。?）通訊速率的選擇，一般來說提高通訊波特率能夠提高通訊效率，但并非一味的提高就肯定好，傳輸速率的提高同時加大了傳輸錯碼率，使傳輸質(zhì)量下降，特別是在工業(yè)控制場合外界干擾比較大的情況下，有時適當(dāng)降低傳輸速率會得到更好的傳輸效率。

    ?。?）正確編制通訊程序。PLC通訊程序的編制在實現(xiàn)串行通訊中也是非常關(guān)鍵的一步，一個合理的通訊程序能夠提高通訊效率，而不完善的通訊程序則會導(dǎo)致通訊效率下降，甚至通訊失敗，使PLC出現(xiàn)運行錯誤。由于RS485通訊采用半雙工的工作模式，因此通訊程序的編寫主要是對通訊指令的分時處理程序，在此用以下兩個通訊程序來描述如何合理編制PLC通訊程序，程序主要是PLC通過485通訊方式讀寫三臺變頻器的頻率，均實際測試運行過：

    ?。?）“固定時序通訊程序”是臺達(dá)PLC通訊技術(shù)工程處理通訊常用方法，利用固定計時的方法來實現(xiàn)分時通訊，這樣的寫法比較容易造成通訊時序上的問題。Modbus 通訊規(guī)格是采用主/從模式，也就是主站發(fā)通訊命令給從站，從站收到之后再回應(yīng)主站，這一收一回才算完成一個完整的通訊資料交換，該程序有使用到M1127來判斷，但是決定下一個通訊指令是否運行的接點開關(guān)卻不是由通訊旗標(biāo)來決定，而是由100ms 的 timer來決定，這樣很容易有問題生成，因為通訊的整個時間包含通訊資料在線上傳輸?shù)臅r間加上通訊資料在主/從站處理的時間，若這時間超過100ms，那就很容易造成從站回傳，而主站送資料出去，造成資料在線上碰撞，因而影響傳輸?shù)恼_性，如果把timer時間延長，還是會碰到有問題，因為這種寫法，通訊旗標(biāo)的動作與決定傳送的旗標(biāo)本身并未同步，因而會有時間差，造成資料不正確。該程序在EH機型上測試，發(fā)現(xiàn)通訊速度比較慢，且讀回來的數(shù)據(jù)有時會發(fā)生交叉的現(xiàn)象，即從站2的頻率讀到從站4的寄存器上，錯誤讀寫的情況可見圖一。使用這種編程方法在通訊正常時沒有問題，一旦當(dāng)通訊數(shù)據(jù)錯亂時，就會造成數(shù)據(jù)傳送錯誤，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致PLC死機，參見圖1。

    　（2）“通訊旗標(biāo)方式程序”是調(diào)整后的程序，可以比較一下，其主要區(qū)別在于Modbus Read/Write 指令在程序使用上搭配M1127, M1129, M1140, M1141 來判斷，由這幾個旗標(biāo)的狀態(tài)來決定下一個通訊指令的運行時間，能夠很好的處理串行通訊的時序問題，保證通訊的可靠及效率，正常通訊監(jiān)控畫面如圖二。在用固定時序通訊中，即使通訊正常完成，那末也要等到100MS以后做下一個通訊，比如寫指令通訊完成耗時20MS，則需要等待80MS，降低了通訊效率，而采用通訊旗標(biāo)會在通訊完成或出現(xiàn)錯誤的情況下轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個通訊指令，有效利用了時間，參見圖2。

起始碼	站號	間隔	功能	功能號	起始	結(jié)束	數(shù)據(jù)	校驗碼	結(jié)束碼
%	01~31	#	WD	D	00000	00000	0000	BCC	\CR
1	2	1	2	1	5	5	4、…	2	1

    　在PLC中，無協(xié)議通訊也是從低位開始發(fā)送數(shù)據(jù)的，可選用8位模式和16位模式傳送，不同就在于發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的8位數(shù)據(jù)還是16位數(shù)據(jù)，在這里以16位模式做說明。梯形圖如下：把格式碼數(shù)據(jù)253031235744443030323337303032333745463130520D按照從低位到高位的順序依次存入到D0~D11中去，占用12個連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器，就是說有24個字節(jié)的數(shù)據(jù)。設(shè)定通訊參數(shù)9600，N，8，1，ASCII方式，16位模式。當(dāng)M0接通一次，就可以發(fā)送一次數(shù)據(jù)，寫一次頻率。

    　如果再加上讀頻率的程序，就可以做成小閉環(huán)，完成讀寫頻率的程序優(yōu)化。因為在寫頻率的數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，可做延時3秒后讀頻率，在讀成功以后，把讀回的頻率數(shù)據(jù)和要寫入的頻率數(shù)據(jù)做比較，如果相等，則通訊程序停止，如果不相等，再執(zhí)行寫頻率——>讀頻率——>比較。