可编程控制器应用技术 第十一章 FX2N系列可编程控制器通讯技术

目录 网络通讯的基本知识 FX2N系列PLC通讯用硬件及通讯形式 FX2N系列PLC间的通讯配置及应用实例 1

内容提要 可编程控制器的通讯和网络是近年来工业自动化领域发展十分迅速的技术。本章简要介绍 FX2N系列可编程控制器与各种数字设备的通讯技术,包括系统的配置、连接方式、通讯指令及其应用。给出了PLC间通讯的应用实例。 2

第一节 网络通讯的基本知识 一、数据通讯基础 1.数据传送方式 (1)并行通讯和串行通讯 ①并行通讯 并行通讯是所传送数据的各个位同时进行发送或接收的通讯方式。 ②串行通讯 3

第一节 网络通讯的基本知识 图11-1 并行通讯与串行通讯 4

第一节 网络通讯的基本知识 (2)同步传送和异步传送 通讯传送按同步方式分类 同步传送 异步传送 5

第一节 网络通讯的基本知识 图11-2 通讯传送的格式 6

第一节 网络通讯的基本知识 2.数据传送方向 串行通讯时,在通讯线路上按照数据的传送方向可以分为单工、全双工和半双工通讯方式。 7

第一节 网络通讯的基本知识 3.数据传送介质 传输媒介决定了网络的传输率、网络段的最大长度及传输的可靠性。 目前常用的传送介质主要有双绞线、同轴电缆和光缆等。 8

第一节 网络通讯的基本知识 表11-1 传送介质性能比较 性能 双绞线 同轴电缆 光缆 传送速率 1～4Mbps 1～450Mbps 表11-1 传送介质性能比较 性能 双绞线 同轴电缆 光缆 传送速率 1～4Mbps 1～450Mbps 10～500Mbps 连接方法 点对点,多点1.5km不用中继器 点对点,多点1.5km不用中继器(基带)10km不用中继器(宽带) 点对点50km不用中继器 传送信号 数字信号、调制信号、模拟信号(基带) 数字信号、调制信号(基带)数字、声音、图像(宽带) 调制信号(基带)数字、声音、图像(宽带) 支持网络 星型、环行 总线型、环型 抗干扰 好 很好 极好 9

第一节 网络通讯的基本知识 二、串行通讯接口标准 特点： 1.RS-232 它既是一种协议标准，也是一种电气标准，它规定了终端和通讯设备之间信息交换的方式和功能。 特点： 接口采用按位串行的方式单端发送、单端接收,传送距离近数据传送速率低，抗干扰能力差。 10

第一节 网络通讯的基本知识 2.RS-422 接口采用两对平衡差分信号线，以全双工方式传送数据。通讯速率可达到10Mbps，最大传送距离为120米。抗干扰能力较强，适合远距离传送数据。 3.RS-485 与RS-422接口相比，只有一对平衡差分信号线，以半双工方式传送数据，能够在远距离高速通讯中，以最少的信号线完成通讯任务。 11

第一节 网络通讯的基本知识 三、工业控制网络基础 1.工业控制网络的结构 图11-3 PLC网络结构示意图 12

第一节 网络通讯的基本知识 定义 分类 2.通讯协议 在进行网络通讯时，通讯双方必须遵守约定的规程，这些为进行可靠的信息交换而建立的规程称为协议。 分类 在PLC网络中配置的通讯协议可分为两类：通用协议和公司专用协议。 13

第一节 网络通讯的基本知识 开放系统互联的参考模型 OSI，它所用的通用协议一般分为7层，如图11-4所示。 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 应用层协议 表示层协议 会话层协议 传输层协议 网络层协议 数据链路层协议 物理层协议 图11-4 OSI参考模型 14

第一节 网络通讯的基本知识 3.主站与从站 连接在网络中的通讯站点根据功能可分为主站与从站。 主站可以对网络中的其他设备发出初始化请求； 从站只能响应主站的初始化请求，不能对网络中的其他设备发出初始化请求。 网络中可以采用单主站(只有一个主站)连接方式或多主站(有多个主站)连接方式。 15

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 类型 型号 主要用途 对应通讯功能 连接台数(图号) 简易PC间链接 并行链接 计算机链接 无协议通讯 外围设备通讯 功能扩展板 FX2N-232-BD 与计算机及其他配备 RS232接口的设备连接 × ○ 1台 FX2N-485-BD PLC间N∶N接口;并联链接1∶1接口;以计算机为主机的专用协议通讯用接口 1台(图 11-5) FX2N-422-BD 扩展用于与外围设备连接用 FX2N-CNV-BD 与适配器配合实现端口转换 — (图 11-6) 16

续表 类型 型号 主要用途 对应通讯功能 特殊适配器 FX0N-232ADP 与计算机及其他配备 RS232接口的设备连接 × ○ 1台 连接台数(图号) 简易PC间链接 并行链接 计算机链接 无协议通讯 外围设备通讯 特殊适配器 FX0N-232ADP 与计算机及其他配备 RS232接口的设备连接 × ○ 1台 FX0N-485ADP PLC间N∶N接口;并联链接的1∶1接口;以计算机为主机的专用协议通讯用接口 1台(图 11-7) 通讯模块 FX2N-232-IF 作为特殊功能模块扩展的 RS232通讯口 最多8台(图11-8) FX-485 PC-IF 将RS485信号转换为计算机所需的RS232信号 注：×为不可；○为可。 17

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 图11-5 FX2N-485-BD 图11-6 FX2N-CNV-BD 18

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 图11-7 FX0N-485ADP 图11-8 FX2N-232-IF 19

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 1.并行通讯 ① 通过 FX2N-485-BD内置通讯板和专用的通讯电缆。 ② 通过 FX2N-CNV-BD内置通讯板、FXON-485ADP特殊适配器和专用通讯电缆。 20

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 (1)通讯系统的连接 ① 采用RS485接口的通讯系统，一台计算机最多可连接16台可编程控制器。 ②采用RS232C接口的通讯系统。 21

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 22

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 (2)通讯的配置 表11-3 通讯接口寄存器 元件号 功能说明 M8126 该标志置ON时，表示全体 M8127 该标志置ON时，表示握手 M8128 该标志为ON时，表示通讯出错 M8129 该标志置ON时，表示字/字节转换 暂停值标志 23

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 表11-4 通讯参数寄存器 元件号 功能说明 D8120 通讯格式(见表 11-9) D8121 设置的站号 D8127 数据头部内容 D8128 数据长度 D8129 数据网通讯暂停值 24

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 3.无协议通讯 (1)串行通讯指令RS实现的通讯 RS D10 K5 D20 X010 [S·] n [D·] m RS指令的使用说明 25

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 表11-5 串行通讯指令要素 指令名称 助记符 指令代码 操作数 程序步 [S·] m [D·] n 串行通信指令 RS FNC80 D K、H、D K、H RS:9步 26

第二节 FX2N系列 PLC通讯用硬件及通讯形式 (2)特殊功能模块 FX2N-232IF实现的通信 4.简易PLC间链接 简易PLC间链接也叫做N∶N网络。最多可以有8台 PLC连接构成N∶N网络,实现PLC之间的数据通讯。 在采用RS485接口的N∶N网络中, FX2N系列可编程控制器可以采用两种方法连接到网络中。 27

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 1.通讯系统的连接 图11-11 并行通讯连接示意图 28

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 2.通讯系统的参数设置 (1)相关的功能元件和数据 表11-6 并行通讯特殊辅助继电器和寄存器功能 元件号 说 明 M8070 M8070=ON时,表示该PLC为主站 M8071 M8071=ON时,表示该PLC为从站 M8072 M8072=ON时,表示PLC工作在并行通讯方式 M8073 M8073=ON时,表示PLC在标准并行通讯工作方式,发生 M8070/M8071的设置错误 M8162 M8162=ON时,表示PLC工作在高速并行通讯方式,仅用于2个字的读/写操作 D8070 并行通讯的警戒时钟WDT(默认值为500ms) 29

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (2)标准并行通讯模式的设置与连接 表11-7 标准并行通讯模式下的通讯元件 通讯元件类型 说 明 位元件(M) 字元件(D) M800～M899 D490～D499 主站数据传送到从站所用的数据通讯元件 M900～M999 D500～D509 从站数据传送到主站所用的数据通讯元件 通讯时间 70ms+主站扫描周期+从站扫描周期 30

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 M800-M899 M900-M999 M490-M499 M500-M509 FX2N系列PLC 自动通讯 主站(M8070=ON) 从站(M8071=ON) 图11-12 标准并行通讯模式的连接示意图 31

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (3)高速并行通讯模式的设置与连接 表11-8 高速并行通讯模式下的通讯元件 通讯元件类型 说 明 位元件(M) 字元件(D) 无 D490～D491 主站数据传送到从站所用的数据通讯元件 D500～D501 从站数据传送到主站所用的数据通讯元件 通讯时间 20ms+主站扫描周期+从站扫描周期 32

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-13 并行通讯连接示意图 33

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 【例1】 图11-14所示两台 PLC采用标准并行通讯方式通讯。试将 FX2N-48MT设为主站, FX2N-32MR设为从站,要求两台 PLC之间能够完成如下的控制要求: ① 将主站的输入端口X000～X007的状态传送到从站，通过从站的Y000～Y007输出； ② 当主站的计算值(D0+D2)≤100时,从站的Y010输出为ON; ③ 将从站的辅助继电器M0～M7的状态传送到主站，通过主站的Y000～Y007输出； ④ 将从站数据寄存器D10的值传送到主站，作为主站计数器T0的设定值。 34

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-15 例1主站梯形图 35

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-16 例1从站梯形图 36

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 【例2】 如图11-14所示，当两台 PLC采用高速并行通讯方式，要求两台 PLC之间能够完成如下的控制要求：① 当主站的计算值 (D10+D12)≤100时，从站的 Y000输出为 ON； ② 将从站数据寄存器D100的值传送到主站，为主站计数器 T10的设定值。 两台 PLC的高速并行通讯,主站控制系统的程序如图11-17所示,从站控制系统的程序如图11-18所示。 37

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 D490-D491 D500-D501 FX2N系列PLC 自动通讯 主站(M8070=ON) (M8162=ON) 从站(M8071=ON) 图11-14 高速并行通讯模式的连接示意图 38

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-17 例2主站梯形图 39

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-18 例2从站梯形图 40

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 二、 N∶N网络 1.N∶N网络的构成 三菱FX系列可编程控制器中的 FX2N、FX2NC、FX1N、FX1S、FXON可以构成可编程控制器多点通信网络(N∶N网络)，通过程序控制实现 PLC间数据的通讯。 41

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (1)网络的连接 图11-19 4台 PLC连接的网络示意图 42

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (2)网络系统的技术规格 表11-9 N∶N网络的技术规格 通讯标准 传送距离 连接数量 通讯方式 RS485 最大500米 最大8台 半双工 字长停止位 传送速率 数据头数据尾 奇偶位求和检验 固定值 38.4kps 43

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 2.N∶N网络系统的主要参数 (1)特殊辅助继电器 表11-10 N∶N网络的特殊辅助继电器功能说明 继电器号 功 能 说 明 响应类型 读/写方式 M8038 网络参数设置 为ON时,进行N∶N网络的参数设置 主站、从站 读 M8183 主站通讯错误 为ON时,主站通讯发生错误 从站 M8184～M8190 从站通讯错误 为ON时,从站通讯发生错误 M8191 数据通讯 为ON时,表示正在同其他站通讯 注:1.通讯错误不包括各站的CPU发生错误、各站工作在编程或停止状态的 指示。 2.特殊辅助继电器 M8184～M8190对应的 PLC从站号为No.1～No.7。 44

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (2)特殊寄存器 表11-11 N∶N网络的特殊数据寄存器功能说明 寄存器号 功能 说明 响应类型 读/写方式 D8173 站号 保存PLC自身的站号 主站、从站 读 D8174 从站数量 保存网络中从站的数量 D8175 更新范围 保存要更新的数据范围 D8176 站号设置 对网络中 PLC站号的设置 写 D8177 设置从站数量 对网络中从站的数量进行设置 从站 D8178 更新范围设置 对网络中数据的更新范围进行设置 45

续表 寄存器号 功能 说明 响应类型 读/写方式 D8179 重试次数设置 设置网络中通讯的重试次数 从站 读/写 D8180 公共暂停值的设置 设置网络中的通讯公共等待时间 D8201 当前网络扫描时间 保存当前的网络扫描时间 主站、从站 读 D8202 最大网络扫描时间 保存网络允许的最大扫描时间 D8203 主站发生错误的次数 保存主站发生错误的次数 主站 46

注:1.通讯错误的次数不包括本站的 CPU发生错误、本站工作在编程或 停止状态引起的网络通讯错误。 续表 寄存器号 功能 说明 响应类型 读/写方式 D8204～D8210 从站发生错误的次数 保存从站发生错误的次数 主站、从站 读 D8211 主站通讯错误代码 保存主站通讯错误代码 主站 D8212～D8218 从站通讯错误代码 保存从站通讯错误代码 注:1.通讯错误的次数不包括本站的 CPU发生错误、本站工作在编程或 停止状态引起的网络通讯错误。 2.特殊数据寄存器 D8204～D8210对应的 PLC从站号为No.1～No.7; 特殊数据寄存器 D8212～D8218对应的 PLC从站号为No.1～No.7。 47

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 3.N∶N网络的参数设置 (1)站号的设置 表11-12 站号的设置 数值 站号 主站(站号 No. 0) 1～7 从站(站号 No. 1～No. 7) (2)从站数的设置 48

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (3)设置数据更新范围 表11-13 通信数据更新范围的模式 通信元件类型 模式 0 模式 1 模式 2 位元件(M) 0点 32点 64点 字元件(D) 4个 32个 49

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 表11-14 模式0时使用的数据元件编号 站号 No.0 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 位元件(M) 无 字元件(D) D0～D3 D10～D13 D20～D23 D30～D33 D40～D43 D50～D53 D60～D63 D70～D73 50

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 表11-15 模式1时使用的数据元件编号 站号 No.0 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 位元件(M) M1000～M1031 M1064～M1095 M1128～M1159 M1192～M1223 M1256～M1287 M1320～M1351 M1384～M1415 M1448～M1479 字元件(D) D0～D3 D10～D13 D20～D23 D30～D33 D40～D43 D50～D53 D60～D63 D70～D73 51

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 表11-16 模式2时使用的数据元件编号 站号 No.0 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 位元件(M) M1000～M1063 M1064～M1127 M1128～M1191 M1192～M1255 M1256～M1319 M1320～M1383 M1384～M1447 M1448～M1511 字元件(D) D0～D7 D10～D17 D20～D27 D30～D37 D40～D47 D50～D57 D60～D67 D70～D77 52

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 (4)通讯重试次数的设置 (5)设置公共暂停时间 53

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 4.N∶N网络的应用举例 【例3】 如图11-20所示， 3台 FX2N系列可编程控制器采用 FX2N-485-BD内置通讯板连接，构成的N∶N网络。要求将 FX2N-80MT设置为主站，从站数为2，数据更新采用模式1，重试次数为3，公共暂停时间为50ms。试设计满足下列要求的主站和从站程序。 网络连接示意图 54

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 分析：完成此题首先要分别分析列出主站及2个从站的控制要求及一些参数的设置。 (1)主站 No.0的控制要求 ① 将主站的输入信号X000～X003作为网络共享资源。 ② 将从站No.1的输入信号X000～X003通过主站的输出端Y014～Y017输出。 ③ 将从站No.2的输入信号X000～X003通过主站的输出端Y020～Y023输出。 55

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ④ 将数据寄存器D1的值，作为网络共享资源；当从站No.1的计数器C1接点闭合时，主站的输出端Y005=ON。 ⑤ 将数据寄存器D2的值，作为网络共享资源；当从站No.2的计数器C2接点闭合时，主站的输出端Y006=ON。 ⑥ 将数值10送入数据寄存器D3和D0中，作为网络共享资源。 (2)从站 No. 1的控制要求 首先要进行站号的设置。然后完成以下控制任务。 56

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ① 将主站 No.0的输入信号X000～X003通过从站No.1的输出端Y010～Y013输出。 ② 将从站No.1的输入信号X000～X003作为网络共享资源。 ③ 将从站No.2的输入信号X000～X003通过从站No.1的输出端Y020～Y023输出。 ④ 将主站No.0数据寄存器D1的值，作为从站No.1计数器C1的设定值；当从站No.1的计数器C1接点闭合时，使从站No.1的Y005输出，并将C1接点的状态作为网络共享资源。 57

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ⑤ 当从站No.2的计数器C2接点闭合时，从站No.1的输出端 Y006=ON。 ⑥ 将数值10送入数据寄存器D10中，作为网络共享资源。 ⑦ 将主站No.0数据寄存器D0的值和从站No.2数据寄存器 D20的值相加结果存入从站No.1的数据寄存器D11中。 (3)从站 No.2的控制要求 首先要进行站号的设置。然后完成以下控制任务。 ① 将主站No.0的输入信号X000～X003通过从站No.2的输出端Y010～Y013输出。 58

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ② 将从站No.1的输入信号X000～X003通过从站No.2的输出端Y014～Y017输出。 ③ 将从站No.2的输入信号X000～X003作为网络共享资源。 ④ 当从站No.1的计数器C1接点闭合时，从站No.2的输出端Y005=ON。 ⑤ 将主站No.0数据寄存器D2的值，作为从站No.2计数器C2的设定值；当从站No.2的计数器C2接点闭合时，使从站No.2的 Y006输出，并将C1接点的状态作为网络共享资源。 59

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ⑥ 将数值10送入数据寄存器D20中，作为网络共享资源。 ⑦ 将主站No.0数据寄存器D3的值和从站No.1数据寄存器D10的值相加结果存入从站No.2的数据寄存器D21中。 在以上分析详列的基础上再分别完成该题的网络参数的设置、通讯系统出现错误的提示、主站的控制程序和从站的控制程序。 ① N∶N网络通讯参数的设置，主要由主站完成，不需要从站的参与，但站号的设置由每个站自己完成。 60

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 表11-17 例3通信参数设置 寄存器号 主站No.0 从站No.1 从站No.2 说明 D8176 K0 K1 K2 PLC站号的设置 D8177 从站的数量设置 D8178 数据的更新范围设置 D8179 K3 网络中通讯的重试次数 D8180 K5 网络中的通讯公共等待时间 61

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 MOV K0 D8176 K2 D8177 K1 D8178 K3 D8179 K5 D8180 M8038 设置主站号 NO.0 设置从站数2台 设置更新模式1 设置重试次数3 设置公共暂停时间50ms 图11-21 例3的网络参数设置梯形图 62

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ② 通讯系统的错误报警。 图11-22 例3网络通讯错误的报警程序 63

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 ③ 主站和从站的控制程序。 主站控制程序 64

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 图11-24 从站 No. 1控制程序 65

第三节 FX2N系列 PLC间的通讯配置及应用实例 从站No.2控制程序 66

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