第8章 PLC的通信及网络
谈三菱PLC的网络协议及通讯方法
谈三菱PLC的网络协议及通讯方法三菱PLC（可编程逻辑控制器）是一种常见的自动化控制设备，广泛应用于工业领域。
它通过网络协议和通讯方法实现与其他设备之间的通信，以实现系统的自动化控制和数据交换。
本文将就三菱PLC的网络协议及通讯方法展开讨论。
一、三菱PLC的网络协议在网络通信中，协议是设备间进行数据交换的规范。
三菱PLC支持多种网络协议，主要包括以太网（Ethernet）、DeviceNet、Modbus、Profibus等。
1. 以太网（Ethernet）：以太网是一种常见的局域网通信协议，三菱PLC通过以太网协议可与其他设备进行通信。
以太网广泛应用于工业自动化领域，具有传输速度快、可靠性高的特点。
2. DeviceNet：DeviceNet是一种用于工业自动化的通信协议，主要用于连接工厂生产线上的各种设备。
三菱PLC通过DeviceNet协议可以与其他DeviceNet设备进行通信，实现设备之间的数据交换和控制。
3. Modbus：Modbus是一种开放的通信协议，用于连接不同供应商的设备。
三菱PLC通过Modbus协议可以与其他支持Modbus协议的设备进行通信，实现设备之间的数据传输和控制。
4. Profibus：Profibus是一种用于工业自动化的通信协议，用于连接生产线上的各种设备。
三菱PLC通过Profibus协议可以与其他Profibus设备进行通信，实现设备之间的数据交换和控制。
二、三菱PLC的通讯方法三菱PLC实现与其他设备之间的通讯，除了网络协议外，还需要采用适当的通讯方法，主要包括点对点通讯和多点通讯。
1. 点对点通讯：点对点通讯是指单个PLC与一个或多个设备之间建立独立的通讯链路进行数据交换。
这种通讯方式适用于较简单的控制系统，通讯速度较快且可靠。
2. 多点通讯：多点通讯是指多个PLC之间通过网络建立通讯链路，实现多个PLC之间的数据交换和协同控制。
这种通讯方式适用于较复杂的自动化系统，能够实现多个设备之间的实时数据共享和联动控制。
S7-1200 PLC应用基础课件第8章 PLC应用系统设计实例
8.1.2 PLC选型和资源配置
2. 电气原理图
根据所选变频器、CPU及扩展单 元型号，参照用户手册，绘制主 电路和辅助电路电气原理图，分 为电源、主电路、系统配置、 CPU 和 模 拟 量 输 入 / 输 出 等 ， 如 图 8-3~ 图 8-7 所 示 ， 需 要 注 意 的 是，每张图纸都应该有标题栏。 电源部分考虑控制柜散热风扇及 照明、插座等，PLC电源和24V 直流电源前面加滤波器。主电路 电气原理图中应把变频器需要设 置的主要参数标注在图纸上，本 例选择SINAMICS V20变频器
主速度设定可以采用拨码开关输入给PLC的数字量输入模块或采用电位器输入给模拟量输入模 块或采用人机界面，本例采用人机界面。变频器本身的模拟量输出可用于显示或监测频率、电 流、转矩等参数，本例变频器的模拟量输出直接输入到PLC的模拟量输入模块来检测转矩值， 两转矩值经PLC运算后通过PLC模拟量输出模块调节变频器的频率。
1. SIMATIC S7-1200 PLC S7-1200 PLC可以通过多种方式来控制伺服驱动器，最常用的是PROFIdrive方式、 PTO方式以及模拟量方式。如果采用PTO方式，则需要配有板载高速输入输出的 DC/DC/DC型CPU；若选择继电器输出型CPU，则需要专门增配具有高速数字输出的 信号板。 本例采用PROFIdrive方式，它是一种基于PROFIBUS（或PROFINET）总线的驱动技 术标准，收录于国际标准IEC61800-7中。PROFIdrive定义了一个运动控制模型，包含 多种设备，设备之间通过报文进行数据交换，这些报文就是PROFIdrive的消息帧。 每一个消息帧都要符合统一规定的标准结构。PROFIdrive消息帧功能强大，它可以 将控制字、状态字、设定值和实际值传输到相应的设备。
PLC之间的MPI通信详解
PLC之间的MPI通信详解1.MPI概述MPI（MultiPoint Interface）通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时，可以采用的一种简单经济的通信方式。
MPI通信可使用PLC S7-200/300/ 400、操作面板TP/OP及上位机MPI/PFOFIBUS通信卡，如CP5512/CP5611/CP561 3等进行数据交换。
MPI网络的通信速率为19.2kbit/s~12Mbit/s，通常默认设置为187.5kbit/s，只有能够设置为PROFIBUS接口的MPI网络才支持12Mbit/s 的通信速率。
MPI网络最多可以连接32个节点，最大通信距离为50米，但是可以通过中继器来扩展长度。
通过MPI实现PLC之间通信有三种方式：全局数据包通信方式、无组态连接通信方式和组态连接通信方式。
PLC之间的网络配置如图所示。
2.硬件和软件需求硬件：CPU412-2 DP、CPU313C-2DP、MPI电缆软件：STEP7 V5.2 SP1以上3.设置MPI参数可分为两部分：PLC侧和PC侧的参数设置。
(1)PLC侧参数设置在硬件组态时可通过点击图中“Properties”按钮来设置CPU的MPI属性，包括地址及通信速率，具体操作如图所示。
注意：整个MPI网络中通信速率必须保持一致，且MPI地址不能冲突。
(2)PC侧参数设置在PC侧痛要也要设置MPI参数，在“控制面板”→“Set PG/PC Interfac e”中选择所用的编程卡，这里为CP5611，访问点选择“S7ONLIEN”，4.全局数据包通信方式对于PLC 之间的数据交换，我们只关心数据的发送区和接收区，全局数据包的通讯方式是在配置PLC 硬件的过程中，组态所要通讯的PLC 站之间的发送区和接收区，不需要任何程序处理，这种通讯方式只适合S7-300/400 PLC之间相互通讯。
实验步骤如下：①建立MPI网络首先打开编程软件STEP7，建立一个新项，在此项目下插入两个PLC 站分别为SIMATIC 400/CPU412-2DP 和 SIMATIC 300/CPU313C-2D P，并分别插入CPU 完成硬件组态，配置MPI 的站号和通讯速率，在本例中MPI 的站号分别设置为5号站和4 号站，通讯速率为187.5Kbit/S 。
风电场PLC网络通信
风电场PLC网络通信风电场PLC网络通信PLC（可编程逻辑控制器）是现代风电场中常用的控制器，用于实现对风电机组的自动化控制和监测。
PLC网络通信是指PLC之间或PLC与上位机之间进行数据传输和通信的过程。
下面将按照步骤来介绍风电场PLC网络通信的过程。
第一步：确定通信协议在设计风电场PLC网络通信之前，需要确定通信所使用的协议。
常见的通信协议包括Modbus、Profibus、Profinet等。
选择合适的协议可以根据风电场的具体需求以及网络设备的兼容性来决定。
第二步：配置PLC网络在PLC网络通信中，需要配置每个PLC的网络地址和通信参数。
网络地址用于唯一标识每个PLC，通信参数包括通信速率、数据位数、校验位等。
通过配置PLC网络，可以确保各个PLC之间能够相互通信。
第三步：建立连接在风电场PLC网络中，需要建立PLC之间或PLC 与上位机之间的连接。
对于PLC之间的连接，可以使用直连方式，即通过网络线缆将PLC连接起来，也可以使用无线方式进行连接。
对于PLC与上位机之间的连接，可以使用串口、以太网等方式进行连接。
第四步：编写通信规程在风电场PLC网络通信中，需要编写通信规程来定义数据的传输和通信方式。
通信规程中包括了数据的读取、写入以及报警等功能。
编写通信规程时，需要考虑数据传输的稳定性和实时性，同时也需要考虑网络安全和数据加密等问题。
第五步：测试和调试在配置和编写完PLC网络通信后，需要进行测试和调试工作。
通过测试和调试可以验证通信的稳定性和正确性，同时也可以发现和解决可能存在的问题。
测试和调试的过程中，可以通过监测数据传输的情况和日志信息来进行分析和判断。
第六步：运行和维护在PLC网络通信正常运行后，需要进行运行和维护工作。
运行过程中，需要定期监测通信的状态和性能，及时处理故障和异常情况。
维护工作包括定期检查PLC设备的运行状态和性能，及时进行设备维修和更换。
总结：风电场PLC网络通信是实现风电机组自动化控制和监测的关键技术之一。
项目五 PLC的通信
项目五 PLC的通信
2)将S7-200接入以太网 将S7-200接入以太网,计算机应安装以太网网卡,S7-200 配备以太网模块 CP243-1 或互联网模块 CP-243-1IT。安装 了STEP7-Micro/WIN 之后,计算机上将会有一个标准 的浏览 器,可以用它来访问 CP243-1IT 模块的主页。使用以太网时, 在编程软件中应配置 TCP/IP协议。在“通信”对话框中,应 为网络中的每个以太网/互联网模块指定远程IP 地址。
项目五 PLC的通信
1.工业以太网 SIMATICNET 的顶层为工业以太网,它是基于国际标准 IEEE802.3的开放式网络。以太网可以实现管理 控制网络的 一体化,可以集成到互联网,为全球联网提供了条件。 工业以太网将控制网络集成到信息技术(IT)中,可以与使 用 TCP/IP协议的计算机传 输数据,使用 E-mail和 Web技术, 允许用户在工业以太网的Socket接口上编制自己的协 议,可 以在网络中的任何一点进行设备启动和故障 检 查,使 用 冗 余 网 络 可 以 构 成 冗 余 系统。
项目五 PLC的通信
6)表示层 表示层用于应用层信息内容的形式变换,例如数据加密/ 解密、信息压缩/解压和数据 兼容,把应用层提供的信息变成 能够共同理解的形式。 7)应用层 应用层作为 OSI的最高层,为用户的应用服务提供信息 交换,为应用接口提供操作 标准。
项目五 PLC的通信
(三) 西门子工业自动化通信网络 西门子公司提出的全集成自动化(TIA)系统的核心内容 包括组态和编程的集成、数据 管理的集成以及通信的集成。 通信网络是这个系统非常重要和关键的组件,提供了各部件 和网络间完善的通信功能。SIMATICNET 是西门子公司的 网络产品的总称,它包含了三 个主要的层次,以下分别进行介 绍。
《电气控制与PLC》教案
《电气控制与PLC》教案第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、原理和分类。
解释电气控制系统的组成和作用。
1.2 低压电器介绍低压电器的分类和功能。
讲解常用低压电器的结构和工作原理。
1.3 电气控制线路分析简单的电气控制线路实例。
介绍电气控制线路的设计方法和步骤。
第二章：可编程逻辑控制器（PLC）基础2.1 PLC概述介绍PLC的定义、功能和应用领域。
解释PLC的工作原理和基本结构。
2.2 PLC编程语言介绍PLC编程语言的种类和特点。
讲解PLC编程的基本规则和方法。
2.3 PLC的硬件组成介绍PLC的硬件组成部分及其功能。
讲解PLC的输入输出接口和通信接口。
第三章：PLC编程与应用3.1 基本指令讲解PLC基本指令的功能和用法。
通过实例讲解基本指令的应用。
3.2 功能指令介绍PLC功能指令的分类和功能。
讲解常用功能指令的用法和应用。
3.3 PLC控制系统设计介绍PLC控制系统设计的基本原则和方法。
通过实例讲解PLC控制系统的设计过程。
第四章：电气控制与PLC在工业应用案例分析4.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现电动机的控制。
4.2 案例二：conveyor传送带的控制分析conveyor传送带控制电路的工作原理。
讲解如何使用PLC实现conveyor传送带的控制。
第五章：PLC的故障诊断与维护5.1 PLC故障诊断方法介绍PLC故障诊断的基本方法和技巧。
讲解如何进行PLC故障诊断和排除。
5.2 PLC的维护与保养介绍PLC的维护保养内容和注意事项。
讲解PLC的日常维护和故障预防措施。
第六章：PLC在工业自动化中的应用案例6.1 案例三：温度控制系统的应用分析温度控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现温度控制系统的自动化控制。
6.2 案例四：液体自动控制系统中的应用分析液体自动控制系统的工作原理和需求。
讲解如何使用PLC实现液体自动控制系统的控制。
S7-200SMART PLC的通信与自动化通信网络
4．网络连接器 终端电阻可吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。网络终端的连接 器上的开关应放在On位置（接入终端电阻），网络中间的连接器上的开关应 放在Off位置。 5．网络中继器 中继器用来将网络分段，每个网段最多32个设备，中继器可扩展网络长度。 6．PPI协议 PPI是一种主站-从站协议，HMI是通信主站，S7-200 SMART在通信网络中 作为从站。
2．S7-1200作客户机的S7通信 S7-1200 有集成的以太网端口，在博途中设置 S7-1200的IP 地址和子网掩码， 生成以太网，添加一个S7连接。连接伙伴为“未指定”，由S7-1200建立连接。 在该连接的属性视图的“属性”选项卡中，设置S7-200 SMART的以太网端口 的IP地址和通信双方的 TSAP。在OB1中调用GET和PUT功能块来读写S7-200 SMART的数据区。 3．S7-1200作服务器的S7通信 S7-200 SMART作客户机的程序见例程“以太网客户机”。 在 S7-1200 的项目中，只需要设置 S7-1200的 IP 地址和子网掩码，不用编写 通信程序。
Hale Waihona Puke 在第2、3页设置操作的类型分别为 PUT和GET、要传送的数据的字节数、 远程CPU的IP地址、本地和远程CPU保存数据的起始地址。 在第4页（存储器分配）设置用来保存组态数据的V存储区的起始地址。 第5页（组件）显示用于实现要求的组态的项目组件默认的名称。 在第6页（生成）单击“生成”按钮，自动生成用于通信的子程序等。 4．调用子程序NET_EXE
6.3 基于以太网的S7协议通信 6.3.1 S7-200 SMART之间的以太网通信
1．S7协议 S7协议是专为西门子控制产品优化设计的通信协议，它是面向连接的协议。 S7-200 SMART只有S7单向连接功能。单向连接中的客户机（Client）是向服 务器（Server）请求服务的设备，客户机调用GET/PUT 指令读、写服务器的 存储区。服务器是通信中的被动方，用户不用编写服务器的S7通信程序，S7 通信由服务器的操作系统完成。 2． GET指令与PUT指令 GET指令从远程设备读取最多222B的数据。PUT指令将最多212B的数据写 入远程设备。连接建立后，该连接将保持到CPU进入STOP模式。 3．用GET/PUT向导生成客户机的通信程序 用GET/PUT向导建立的连接为主动连接，CPU是S7通信的客户机。通信伙 伴作为S7通信的客户机时，不需要用GET/PUT指令向导组态，建立的连接是 被动连接。 在第1页（操作）生成名为“写操作”和“读操作”的两个操作。最多允许 组态24项独立的网络操作。通信伙伴可以具有不同的IP地址。
各种PLC网络
PLC通讯及网络技术1.PLC与计算机通讯为了适应PLC网络化要求，扩大联网功能，几乎所有的PLC为了适应可编程控制器网络化的要求，扩大联网功能，几乎所有的可编程控制器厂家，都为可编程控制器开发了与上位机通讯的接口或专用通讯模块。
一般在小型可编程控制器上都设有 RS422 通讯接口或 RS232C 通讯接口；在中大型可编程控制器上都设有专用的通讯模块。
如：三菱 F 、 F1 、 F2 系列都设有标准的 RS422 接口，FX 系列设有 FX-232AW 接口、 RS232C 用通讯适配器 FX-232ADP 等。
可编程控制器与计算机之间的通讯正是通过可编程控制器上的 RS422 或 RS232C 接口和计算机上的 RS232C 接口进行的。
可编程控制器与计算机之间的信息交换方式，一般采用字符串、双工或半、异步、串行通信方式。
因此可以这样说，凡具有RS232C 口并能输入输出字符串的计算机都可以用于和可编程控制器的通讯。
运用 RS232C 和 RS422 通道，可容易配置一个与外部计算机进行通讯的系统。
该系统中可编程控制器接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化为可编程控制器中软元件的状态和数据；可编程控制器又将所有软元件的数据和状态送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测，用计算机可改变可编程控制器的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制。
（1）通讯方式面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各种需求，但在形态、组成、功能、编程等方面各不相同，没有一个统一的标准，各厂家制订的通信协议也千差万别。
目前，人们主要采用以下三种方式实现PLC与PC的互联通信：1)通过使用PLC开发商提供的系统协议和网络适配器，来实现PLC与PC机的互联通信。
但是由于其通信协议是不公开的，因此互联通信必须使用PLC开发商提供的上位机组态软件，并采用支持相应协议的外设。
plc 通讯原理
plc 通讯原理
PLC通讯原理是指可编程逻辑控制器（PLC）与其他设备之间进行数据传输和通信的原理与方式。
通讯原理是确保PLC能够与其他设备进行有效数据交换的基础。
PLC通讯原理主要包括以下几个方面：
1. 通讯协议：PLC通讯需要使用特定的通讯协议来规定数据的格式和传输方式。
常见的通讯协议有Modbus、Profibus、Ethernet等。
不同的设备使用不同的协议进行通讯，PLC需要根据设备的协议进行设置。
2. 通讯接口：PLC通讯接口用于连接PLC与其他设备之间的物理连接。
常见的通讯接口有串口（RS232/RS485）、以太网口等。
使用不同的通讯接口需要选择相应的通讯线缆和连接方式。
3. 数据传输方式：PLC通讯可以采用点对点传输方式或总线传输方式。
点对点传输方式适用于少量设备之间的直接通讯，而总线传输方式适用于大规模设备之间的数据交换。
4. 通讯速率：PLC通讯的速率决定了数据传输的速度。
通常情况下，PLC和其他设备需要设置相同的通讯速率才能正常进行数据交换。
5. 数据解析：PLC接收到其他设备发送的数据后，需要进行数据解析才能得到有用的信息。
解析的过程包括提取数据、判
断数据类型和校验数据的完整性等。
在实际应用中，PLC通讯原理的具体实现方式根据不同的应用场景和设备要求而有所差异。
熟悉PLC通讯原理并能够灵活应用是PLC工程师的基本能力之一。
《电气控制与PLC技术》教学大纲
《电气控制与PLC技术》教学大纲课程名称：电气控制与PLC技术课程编号：课程类别：专业方向课/必修课学时/学分：52/4开设学期：第六学期开设单位：物理与机电工程学院适用专业：电气工程及其自动化说明一、课程性质与说明1、课程性质专业方向课/必修课2、课程说明本课程使学生初步了解可编程控制器及其应用，掌握基本的工作原理和编程方法，了解和掌握在工厂自动化实践中使用可编程控制器进行应用系统设计的基本方法。
具体来说，使学生能够掌握PLC的基本原理，能够阅读PLC的程序，分析PLC控制系统，能够根据生产实际的需要，设计相应的PLC控制系统，编写相应的程序。
本课程应在《电工基础》、《电子技术》教学之后开设，本课程实践性强，学好这门课程的关键在于理论联系实际，讲授中应尽可能结合实物进行直观教学及多媒体教学，重视实践技能训练。
部分理论课进行现场教学，实践环节在实验实训室进行。
二、教学目标理解常用低压电器的符号、用途及电气参数，机床电气控制线路的基本环节；掌握机床电气控制原理图、接线图的读图与分析方法；掌握PLC工作原理、指令系统及应用。
具备正确分析电气器件故障原因初步能力，电气控制电路分析及读图能力，PLC中等复杂应用能力。
三、学时分配表四、教学教法建议以课堂讲授法为主，结合讨论法、演示法和任务驱动法，利用多媒体课件进行讲授。
五、课程考核及要求1．考核方式考试（√）；考查（）。
2．成绩评定计分制百分制（√）；五级分制（）；两级分制（）。
成绩构成总成绩=平时考核（10 ）％+中期考核（20 ）％+期末考核（70 ）％。
第1章常用低压电器教学目标了解常用低压电器的分类及各种常用低压电器的典型产品及主要技术参数；熟悉各种常用低压电器的结构和工作原理；掌握各种常用低压电器的用途、图型符号、文字符号及其正确选用原则。
教学时数8学时教学内容绪论1.1 常用低压电器的分类1.2电磁式低压电器1.3 电磁式接触器1.4 电磁式继电器1.5 时间继电器1.6 速度继电器1.7 热继电器1.8 熔断器1.9低压断路器1.10主令电器教法建议课堂讲授法和演示法，利用多媒体课件进行讲授。
PLC通信的网络配置 - plc
PLC通信的网络配置 - plc 网络结构配置与建立网络的目的、网络结构以及通信方式有关，但任何网络，其结构配置都包括硬件和软件两个方面。
1．硬件配置硬件配置主要考虑两个问题：一是通信介质，以此构成信道。
常用的通信介质有多股屏蔽电缆、双绞线、同轴电缆及光缆。
此外，还可以通过电磁波实现无线通信。
二是通信接口，包括RS-232C、RS-422A 和RS-485三种。
1)RS-232CRS-232C是美国EIC(电子工业联合会)在1969年公布的通信协议，至今仍在计算机和可编程序控制器中广泛使用。
RS-232C采用负逻辑，用-5～-15 V表示逻辑状态“1”，用+5～+15 V表示逻辑状态“0”。
RS-232C的最大通信距离为15 m，最高传输速率为20 kb/s，只能进行一对一的通信。
RS-232C可使用9针或25针的D型连接器，可编程序控制器一般使用9针的连接器，距离较近时只需要3根线（见图1，GND为信号地）。
RS-232C使用单端驱动、单端接收的电路(见图2)，容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响。
图1 RS-232C的信号线连接图2单端驱动单端接收2)RS-422A美国的EIC于1977年制定了串行通信标准RS-499，对RS-232C的电气特性作了改进，RS-422A是RS-499的子集。
RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路(见图3)，从根本上取消了信号地线。
平衡驱动器相当于两个单端驱动器，其输入信号相同，两个输出信号互为反相信号，图中的小圆圈表示反相。
外部输入的干扰信号是以共模方式出现的，两根传输线上的共模干扰信号相同，因接收器是差分输入，共模信号可以互相抵消。
只要接收器有足够的抗共模干扰能力，就能从干扰信号中识别出驱动器输出的有用信号，从而克服外部干扰的影响。
RS-422A在最大传输速率(10 Mb/s)时，允许的最大通信距离为12 m，传输速率为100 kb/s时，最大通信距离为1200 m。
西门子PLC指令教程 第8章 通信及网络1
第8章 通信及网络
2. 网络层次结构
西门子公司的生产金字塔由4级组成，由 下到上依次是：过程测量与控制级、过程 监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。 S7系列的网络结构如右图8.8所示。
第8章 通信及网络
生产管理 计算机
工业以太网Ethernet
S7-300
S7-300
现场总线 Profibus
3. 参数设置
在图7.14所示的对话 框，单击Properties按 钮，将弹出参数设置 对话框，如图8.16所 示。其中有两个选项 卡 ： PPI 选 项 卡 和 Local Connection选项 卡。
图8.16 参数设置（PPI选项卡）
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第8章 通信及网络
8.3 网络通信
8.3.1 控制寄存器和传送数据表 8.3.2 网络指令 8.3.3 应用实例
第8章 通信及网络
1 6
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图8.11 RS-485引脚
第8章 通信及网络
（2）网络连接器 网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到 网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供 连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。 带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板 直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时， 为这些设备提供电源，而不用另加电源。
第8章 通信及网络
A
B
（a）
A
B
（b）
A
B
（c）
图8.3 单工、半双工和双工
第8章 通信及网络
起始位
数据位
奇偶校验位 停止位 空闲位
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 1 1 1
低位
字符n
高位
PLC通信
PLC通信随着计算机通信网络技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，自动控制系统也从传统的集中控制向多级分布式控制方向发展，构成控制系统的PLC也就必须具备通信及网络的功能，能够相互连接，远程通信。
第一通信中的基本概念：无论是计算机还是PLC，它们都是数字设备，它们之间交换的信息是由“0”和“1”表示的数字信号。
通常把具有一定的编码、格式和位长要求的数字信号称为数据信息。
将数据信息通过适当的传送线路从一台机器传送到加一台机器称为数据通信。
数据通信系统的任务是把地理位置不同的计算机和PLC或智能装置连接起来，高效率地完成数据传送、信息交换和通信处理。
⒈并行通信与串行通信：按照计算机传输数据的时空顺序来分类,数据通信的传输方式可分为并行通信和串行通信。
⑴并行通信：数据在多个信息道同时传输的方式称为并行通信。
并行通信是以字或字节为单位的数据传输方式，除了使用8根数据线和1根公共线外，还需要通信双方之间进行联络用的控制线。
⑵串行通信：数据在一个信道上，以二进制的位为单位的数据传输方式称为串行通信。
串行通信每次只传送一位。
除了公共线外，在一个数据传输方向上只需要1 根数据线，这根数据线既可以作为数据线，又可以作为通信联络用的控制线。
⒉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，接收方的接收速率和发送方的传送速率应相同，但实际上发送速率与接收速率之间总有一些微小的差别，如果不采取措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差就成错位，使接收方收到错误信息。
为了解决这一问题，需要使发送过程和接收过程保持同步。
发送端和接收端之间的同步问题，是数据通信中的重要问题。
同步不好，轻者导致误码增加，重者使整个系统不能正常工作。
为解决这一问题，在串行通信中可以采用两种同步技术：异步通信和同步通信。
⑴异步通信：异步通信也称起止式通信，它是利用起止位来达到收发的目的。
在异步通信中，被传输的数据编码为一串脉冲，每一个传输的字符都有一个附加的起始位和一个或两个停止位。
电气控制与plc应用技术
22 June 2024
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第1章
（2）按动作方式分类 ➢ 自动电器。依靠外来信号或物理量（如电流、电压等）的变 化而自动动作的电器，如接触器、继电器等。 ➢ 非自动电器。无动力机构，通过人工或外力直接操作而动作 的电器，如按钮、行程开关等。
（3）按工作原理分类 ➢ 电磁式电器。依据电磁感应原理工作的电器，如接触器、各 类电磁式继电器等。 ➢ 非电量控制电器。依靠外力或某种非电物理量的变化而动作 的电器，如行程开关、速度继电器等。
22 June 2024
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第1章
二．本课程的性质和任务
➢ 性质：实用性很强的专业课。 ➢ 任务： 1.熟悉常用低压电器的结构原理、用途及型号、能正确使 用和选用； 2.熟练掌握电气控制的基本环节，具备阅读和分析电气控 制线路的能力； 3.能设计简单的电气控制线路，较好地掌握电气控制电路 的简单设计法； 4.了解电气控制电路分析的方法和步骤，熟悉典型生产设 备电气控制线路的工作原理。
图1-9 窄缝灭弧 1-纵缝 2-介质 3-磁性夹板 4-电弧
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第1章
3）栅片灭弧
将电弧分成许多串联 的短弧，增加维持电 弧所需的临极电压降， 同时栅片将电弧的热 量散发，使电弧迅速 熄灭。
22 June 2024
图1-10 栅片灭弧装置
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22 June 2024
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第1章
绪论
一．电气控制技术的发展概况
1. 拖动方式：生产机械的运动需要电动机的拖动，即电 动机是拖动生产机械的主体。 成组拖动→单电机拖动→多电机拖动
PLC的通信及联网功能
PLC的通信及联网功能plc的通信包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。
PLC系统与通用计算机可以直接或通过通信处理单元、通信转接器相连构成网络，以实现信息的交换，并可构成“集中管理、分散掌握”的分布式掌握系统，满意工厂自动化(FA)系统进展的需要，各PLC 系统或远程I/O模块按功能各自放置在生产现场分散掌握，然后采纳网络连接构成集中管理的分布式网络系统。
以西门子公司的SIMATICNET为例，在其提出的全集成自动化(TIA)的系统概念中，核心内容即包括组态和编程的集成、数据管理的集成以及通信的集成。
通信网络是这个系统重要的、关键的组件，供应了部件和网络间完善的工业通信。
SIMATICNET包含了三个主要层次：AS-I网——传感器和执行器通信的国际标准，扫描时间5ms，传输媒体为未屏蔽的双绞线，线路长度为300m，最多为31个从站。
PROFIBUS——工业现场总线，用于车间级和现场级的国际标准，传输率最大12m/s，传输媒体为屏蔽双线电缆(最长9.6km)或光缆(最长90km)，最多可接127个从站。
工业以太网——用于区域和单元联网的国际标准，网络规模可达1024站1.5km(电气网络)或200km(光学网络)。
在这一网络体系中，尤其值得一提的是PROFIBUS现场总线，PROFIBUS是目前最胜利的现场总线之一，已得到广泛地应用。
它是不依靠生产厂家的、开放式的现场总线，各种各样的自动化设备均可通过同样的接口交换信息。
为数众多的生产厂家供应了优质的PROFIBUS产品，用户可以自由地选择最合适的产品。
PROFIBUS已经成为德国国家标准DIN19245和欧洲标准prEN50170，并在世界拥有了最多的用户数量。
PLC改造自动往返电路公开课教案教学设计
PLC改造自动往返电路公开课教案教学设计第一章：PLC基础概述1.1 PLC的定义与发展历程1.2 PLC的工作原理与组成结构1.3 PLC的性能与选用原则1.4 PLC在自动往返电路中的应用案例分析第二章：自动往返电路原理分析2.1 自动往返电路的基本组成2.2 自动往返电路的工作原理与特点2.3 自动往返电路的优缺点分析2.4 自动往返电路在工业生产中的应用案例第三章：PLC控制系统设计与实施3.1 PLC控制系统设计的一般步骤3.2 PLC程序设计与开发工具3.3 PLC控制系统的调试与优化3.4 PLC控制系统在自动往返电路中的应用案例第四章：PLC改造自动往返电路方案设计4.1 PLC改造自动往返电路的必要性与可行性分析4.2 PLC改造自动往返电路的方案设计4.3 PLC改造自动往返电路的实施与验收4.4 PLC改造自动往返电路的效益分析第五章：PLC改造自动往返电路的注意事项与维护5.1 PLC改造自动往返电路的注意事项5.2 PLC设备的日常维护与管理5.3 PLC改造自动往返电路的故障诊断与排查5.4 PLC改造自动往返电路的升级与扩展第六章：PLC编程语言与指令系统6.1 PLC编程基础6.2 常用PLC编程语言介绍6.3 PLC指令系统详解6.4 编程实例：自动往返电路的PLC程序设计第七章：PLC与人机界面（HMI）的集成7.1 HMI的基本概念与功能7.2 PLC与HMI的通信原理7.3 人机界面设计要点7.4 实例：自动往返电路的HMI界面设计与实现第八章：PLC网络与工业通信8.1 PLC网络基础8.2 工业通信标准与协议8.3 PLC网络的组建与维护8.4 实例：自动往返电路的PLC网络设计与实现第九章：PLC在自动往返电路中的优化与调试9.1 PLC程序的优化方法9.2 PLC系统的调试技巧9.3 自动往返电路的性能评估9.4 实例：自动往返电路的PLC优化与调试过程第十章：PLC改造自动往返电路的案例分析与讨论10.1 成功案例介绍10.2 案例分析：改造前后的性能对比10.3 改造过程中遇到的问题与解决方案10.4 学生实践操作与讨论：设计自己的自动往返电路PLC改造方案第十一章：PLC安全与故障预防11.1 PLC系统安全的重要性11.2 PLC安全措施与保护机制11.3 故障预防策略与维护计划11.4 实例：自动往返电路PLC系统的故障预防与安全措施第十二章：PLC在自动化生产线中的应用12.1 自动化生产线概述12.2 PLC在自动化生产线中的关键作用12.3 自动化生产线案例分析12.4 实例：自动往返电路在自动化生产线中的集成与应用第十三章：PLC编程软件的使用与维护13.1 PLC编程软件的功能与特点13.2 编程软件的操作步骤与技巧13.3 编程软件的维护与升级13.4 实例：使用编程软件设计与调试自动往返电路的PLC程序第十四章：PLC技术的发展趋势与展望14.1 PLC技术的发展历程14.2 当前PLC技术的研究热点14.3 PLC技术在未来的应用前景14.4 讨论：PLC技术对未来自动往返电路的影响与发展方向第十五章：课程总结与实践拓展15.1 课程学习总结15.2 实践操作技能的提升15.3 拓展学习资源与推荐15.4 实践项目：学生自主设计并实施一个简单的自动往返电路PLC改造项目重点和难点解析重点：1. PLC基础概述：了解PLC的定义、发展历程、工作原理、组成结构以及性能和选用原则。
PLC的通信及网络设计、安装与调试
工作任务1 两台PLC的主从通信
• 3. 通信协议 • S7-200CPU支持以下五种通信协议。 • （1）PPI协议 • PPI通信协议（点对点接口）是一种主-从协议，即主站设备发送要 求到从站，从站设备响应。 • PPI通信协议用于S7-200CPU与编程计算机之间的通信、S7-200CPU 之间、S7-200CPU与HMI（人机界面）之间的通信。在此模式下可以使用 网络读、写指令读写其他设备中的数据。 • （2）MPI协议 • 进行网络通信的MPI协议（多点接口）允许主/主和主/从两种通信 方式。选择何种方式都依赖于设备类型。S7-200CPU只能作MPI从站， S7-300/400为主站，可的通信及网络设计、安装与 调试
• 工作任务1 两台PLC的主从通信 • 工作任务2 S7-200通信模块的使用 • 工作任务3 基于端子控制的PLC和变频器的应用 • 工作任务4 基于USS协议的PLC与变频器的通信 • 工作任务5 基于PLC、触摸屏、变频器的综合应
用
工作任务1 两台PLC的主从通信
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工作任务1 两台PLC的主从通信
• 数据位数：一次传输数据的位数。当每次传输数据时，为提高数据 传输的效率，一次不仅仅传输1位，而是传输多位，一般为8位，正好1 个字节（1B）。常见的还有7位，用于传输ASCII码。 • 检验位：为了提高传输的可靠性，一般要设定检验位，以指示在传 输过程中是否出错，一般单独占用1位。常用的检验方式有偶检验和奇 检验。当然也可以不用检验位。 • 偶检验规定传输的数据和检验位中“1”（二进制）的个数必须是 偶数，当个数不是偶数时，则说明数据传输出错。 • 奇检验规定传输的数据和检验位中“1”（二进制）的个数必须是 奇数，当个数不是奇数时，则说明数据传输出错。 • 停止位：当一次数据位传输完毕后，必须发出传输完成的信号，即 停止位。停止位一般有1位、1.5位和2位的形式。
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话框，如图8-14所示。 4)在“PC/PPI电缆属性” 对话框的“PPI”选项卡中对本站(STEP7-Micro/
WIN)地址(默认设置为0，一般不需改动)、通信超时进行设置，可选择使 用高级PPI和多主站网络，可对网络传输速率、网络最高站址进行选择。 5) 单击“本地连接(Locol Connecting)” 选项卡，可选择计算机的通信口 以及选择是否使用调制解调器进行通信。
支持的协议 PPI PPI PPI、MPI和PROFIBUS
PC/PPI电缆 RS⁃232C/PPI和USB/PPI多主 站电缆 CP 5511类型II、CP 5512类型 II PCMCIA卡，适用于笔记 本电脑 CP 5611（版本3以上）PCI卡 CP 1613、CP 1612、SoftNet7 PCI卡 CP 1512、SoftNet7 PCMCIA 卡，适用于笔记本电脑
(CPU221、CP U222、CPU224: 0 CPU224XP和 CPU226:0或1)
当EN=1时， 在自由口通信模 式下通过指定端 口PORT从远程 设备上读取数据 存储于数据缓冲 区TBL
2.控制寄存器和传送数据表
(1) 控制寄存器 (2) 传送数据表
(1) 控制寄存器
将特殊标志寄存器SMB30和SMB130的低2位设置为2#10，其他位为0，即 SMB30和SMB130的值为16#2，则可将S7-200 CPU设置为PPI主站模式。
9．6k、19．2k、18 7．5k 9．6k、19．2k、18 7．5k 9．6k~12M
(2) 多主站单从站PPI网络
图8-8 多主站单从站PPI网络
(3) 复杂的PPI网络
图8-9所示为一个点对点通信的有多个从站的多主站网络实例。计算机 (STEP7-Micro/WIN)和人机界面设备(HMI)通过网络指令读写各S7-200 PLC 的数据，同时S7-200 PLC之间可以使用网络读、写指令NETR、NETW相互 读写数据(点对点通信)。图中所有设备(主站和从站)都应分配不同的地址。 对于多从站多主站构成的复杂PPI网络，配置STEP7-Micro/WIN使用PPI协 议时，应选择多主站并选择高级PPI。如果使用PPI多主站电缆，多台主站 和高级PPI复选框则无任何意义，可以忽略这两个复选框。
针号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 端口外壳
端口0/端口1 逻辑地 逻辑地 RS⁃485信号B RTS（TTL） 逻辑地 +5V（带100Ω串联电阻） +24V RS⁃485信号A 10位协议选择（输入） 屏蔽
PROFIBUS名称 屏蔽 +24V地 RS⁃485信号B 请求发送信号（TTL） +5V地 +5V +24V RS⁃485信号A 不用 屏蔽
表8-6 错误编码及含义
E1 E2 E3 E4 0000 0001 0010 0011 0100 0101源自错误码 0 1 2 3 4 5
说
明
无错误 超时错误：远程站点无响 应 接收错误：奇偶校验错， 帧或校验和出错 离线错误：相同的站地址 或无效的硬件引起冲突 队列溢出错误：超过8条N ETR和NETW指令被激活 违反通信协议：没有在SM B30中允许PPI协议而执行NE TR/NETW指令 非法参数：NETR/NETW 指令中包含非法或无效值
9．6k~12M 10M或100M 10M或100M
PPI、MPI和PROFIBUS TCP/IP TCP/IP
5.网络中继器
图8-5 带有中继器的网络
6.PROFIBUS-DP通信模块
EM277 PROFIBUS-DP通信模块用来将S7-200 PLC连接到PROFIBUS-DP网络， PROFIBUS-DP网络通常由一个主站和多个从站组成。EM277通过DP通信端 口连接到PROFIBUS-DP网络中的一个主站，通过串行I/O总线连接到S7-200 CPU模块。EM277模块上的DP从站端口可按9600bit/s~12Mbit/s的波特率运 行。EM277模块可作为从站向主站发送数据和接收来自主站的数据及I/O配 置，也可以读写S7-200 CPU中定义变量存储区中的数据块，实现S7-200 CPU与主站在PROFIBUS-DP协议下通信。
图8-16 S7-200 PLC通信端口参数设置
8.3 通信指令及应用
8.3.1 8.3.2 网络读、写指令及应用 自由口通信指令及应用
8.3.1 网络读、写指令及应用
1.网络指令 2.控制寄存器和传送数据表 R/NETW指令应用举例
1.网络指令
表8-4 通信指令格式
指令名称 网络读
8.1.3 通信协议
1.通用协议 2.公司专用协议
1.通用协议
通用协议主要是Ethernet协议，用于管理级的信息交换。
2.公司专用协议
(1) PPI协议 (2) MPI协议 (3) PROFIBUS协议
(4) 自由口协议
8.2 S7-200串行通信网络及应用
8.2.1 8.2.2 S7系列PLC产品组建的几种典型网络 在编程软件中设置通信参数
(2) 传送数据表
1) 数据表(TBL)格式。 2) 状态字节。
1) 数据表(TBL)格式。
S7-200 CPU执行网络读、写指令时，PPI主站与从站之间的数据以数据表 的格式传送。传送数据表的格式见表8-5。
表8-5 传送数据表的格式
字节偏移量 0 1 2
名
称
描
述
状态字节 远程站地址 指向远程站数据区的指针
图8-1 S7系列自动化网络金字塔模型
8.1.2 网络通信设备
1.通信口 2.网络连接器 3.通信电缆
4.CP通信卡 5.网络中继器 6.PROFIBUS-DP通信模块
7.工业以太网CP243-1通信处理器
8.工业以太网CP243-2通信处理器
1.通信口
表8-1 端口0、端口1 RS-485引脚与PROFIBUS对应关系表
1.STEP7-Micro/WIN参数的设置
1) 单击“通信”对话框中左下角的“设置PG/PC接口”按钮，或双击“通 信”对话框中右上角的PC/PPI电缆图标，进入“设置PG/PC接口(Set PG/P C Interface)” 对话框(见图8-14)。
2) 打开“设置PG/PC接口”对话框后，在“已使用的接口参数分配(Interfa ce Parameter assignment)”列表框中选择通信接口协议。 3) 如果使用PC/PPI电缆，单击“设置PG/PC接口”对话框中的“属性(Prop
梯形图
语句表 NETR TBL, PO RT
操作数 TBL: VB、M BVD、AC PORT: 常数(C PU221、CPU22 2、CPU224:0 CPU224XP和 CPU226:0或1)
功
能
当EN=1时， 初始化通信操作， 通过指定端口P ORT从远程设备 上读取数据并保 存在数据表TBL 中
(1) 单主站单从站PPI网络
表8-3 S7-200 PLC通信口、EM277模块支持的通信速率及通信连接个数
模
块
波 特
率/(bit/s)
连接数 4 4 6
支持的协议 PPI、MPI和PROFIB US PPI、MPI和PROFIB US MPI和PROFIBUS
S7⁃200 PLC通信口1 S7⁃200 PLC通信口2 EM277
8
数据字节1
︙
22
︙
数据字节15
2) 状态字节。
传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位含义如下： 第7位第0位 DAE0E1E2E3E4 D位：操作完成位。0：未完成；1：已完成。 A位：有效位，操作已被排队。0：无效；1：有效。 E位：错误标志位。0：无错误；1：有错误。 E1、E2、E3、E4为错误码。如果执行读、写指令后E位为1，则由这4位返回 一个错误码。这4位组成的错误编码及含义见表8-6。
网络写
NETW TBL, PO RT XMT TBL, POR T TBL: IB、QB、 当EN=1时， VB、MB、SMB、 在自由口通信模 SBVDLD、 式下通过指定端 PORT:常数 口PORT将数据 缓冲区TBL发送 到远程设备
发送
表8-4 通信指令格式
接收
RCV TBL, POR T
图8-13 “通信”对话框
图8-14 配置STEP7-Micro/WIN通信参数
2.安装或删除通信接口
1) 如图8-15所示，单击“增加/删除(Add/Remove)”区中“选择...(Select...)” 按钮，将弹出“安装/删除接口(Install/Remove Interface)”对话框，可以用 它来安装或卸载通信接口硬件。
2) 在“选择(Selection)”窗口中选择要安装的接口硬件(如图8-15中的PC A dapter接口)，单击中间的“安装(Install)”按钮，然后按照安装向导按步骤 进行安装。
3) 在对话框的右侧的“已安装”窗口中选择要删除的硬件，单击中间的
“删除” 按钮，所选硬件即可被删除。
图8-15 安装或删除通信接口
图8-2 RS-485引脚
2.网络连接器
图8-3 网络连接器
8Z4.TIF
3.通信电缆
(1) PROFIBUS网络电缆 (2) PC/ PPI电缆 (3) PPI多主站电缆
4.CP通信卡
表8-2 STEP7-Micro/WIN支持的CP通信卡和协议
配
置
波特率/（bit/s） 9．6或19．2k 9．6k~187．5k 9．6k~12M
3.S7-200通信参数的设置
1) 在STEP7-Micro/WIN界面上单击STEP7-Micro/WIN屏幕上左侧导引条中 的“系统块”图标，或双击指令树的“通信”文件夹中的“通信端口”图 标，将弹出“系统块”对话框，如图8-16所示。