(电工技师培训资料)-PLC数据网络通信

（电工技师培训资料）

PLC数据网络通信

8、1 数据通信基础

无论是计算机，还是PLC、变频器及触摸屏都是数字设备，它们之间交换的信息是由“0”和“1”表示的数字信号。通常把具有一定编码、格式和位长要求的数字信号称为数据信息。

数据通信就是将数据信息通过适当的传送到另一台机器。这里的机器可以是计算机、变频器、可编程控制器、触摸屏以及远程I/O模块。数据通信系统任务是把地理位置不同的计算机和PLC、变频器、触摸屏及其他数字设备连接起来，高效地完成数据的传送、信息交换和通信处理三项任务。

8.1.1 数据通信方式

1、并行通信与串行通信

在数据信息通信时，按同时传送位数来分可分为并行通信与串行通信。

（1）并行通信——所传送数据的各位同时发送或接收。并行通信传送速度快，但由于一个并行数据有n位二进制数，就需要n根传送线，所以常用于近距离的通信，在远距离传送的情况下，导线通信线路复杂，成本高。

（2）串行通信——所传送数据按顺序一位一位地发送或接收。所以，串行通信仅需要一根到两根传送线，在长距离传送时，通信线路简单、成本低，但与并行线路相比，传送速度慢，故常用于长距离传送而速度要求不高的场合。但近年来串行通信速度有了很快的发展，甚至可达到Mdit/s的数量级，因此在分布式控制系统中也得到广泛应用。

2、同步传送和异步传送

发送端与接收端之间的同步问题是数据通信中的一个重要问题。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。传送过程中必须要解决好传送同步这一问题。根据数据信息通信时，传送字符中的bit数目相同分为同步传送和异步传送。

（1）同步传送。采用同步传输（Synchronus Transmission）时，将许多字符组成一个信息组进行传输，但是需要：在每组信息（通常称为帧）的开始处加上同步字符，在没有帧传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。在同步传输过程中，一个字符可以对应5～8bit。当然，在同一个传输过程中，所

有字符对应同样的比特数，比如说n比特。这样，传输时，按每n比特划为一个时间片，发送端在一个时间片中发送一个字符，接收端在一个时间片中接收一个字符。

同步传输时，一个信息帧中包含许多字符，每个信息帧用同步字符作为开始。一般将同步字符和空字符用同一个代码。在整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送信息帧和空字符。接收端当然是能识别同步字符的，当检测到有一串比特和同字符相匹配时就认同该信息帧，于是，把此后的比特作为实际传输信息来处理。

在这种传输方式中数据以一组数据（数据块）为单位传送，数据块中每字节不需要起始位和停止位，因而就克服了异步传送效率低的缺点，但同步传送所需的软、硬件价格是异步的8～12倍。因此通常在数据传送速率超过2000bps的系统中才采用同步传送，它适用于1：n点之间的数据传输。

（2）异步传送。异步传送（Aynchronous Transmission）是将比特划分成小组独立传送。发送方可以在任何时刻发送该比特组，而接收方并不知道它们什么时间发送。因而异步传输存在一个问题，当它检测到数据并作出响应之前，第一个比特已经过去了。因此这个问题需要通过通信协议加以解决，如每次异步传输都以一个开始的比特开头。它通知接收方数据已经发送。这就给了接收方响应、接收和缓冲数据比特的时间。在传输结束时，一个停止比特表示一个传输的终止，因为它是利用起止法来达到收发同步的，所以异步传送又称起止式传送。它适用于点对点之间的数据传输。

在异步传送中被传送的数据编码成一串脉冲组成的字符。所谓异步是指相邻两个字符数据之间的停顿时间是长短不一的，即每个字符的bit数目是不相同的。通常在异步串行通信中，收发的每一个字符数据是由四个部分按顺序组成的，如图8-1所示。

图8-1 异步串行通信方式的信息格式

起始位：指在通信线上没有数据被传送时处于逻辑1状态。当发送设备发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑0信号，这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过信号线传向接收设备，接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。起始位所起的作用就是设备同步，通信双方必须在传送数据位前协调同步。

数据位：当接收设备收到起始为后，紧接着就会收到数据位。数据位的个数可以是5、6、7或8，IBMPC中经常采用7位或8位数据传送。这些数据位接收到移位寄存器中，构成传送数据字符。在字符数据传送过程中，数据位从最小有效位开始发送，依次顺序在接收设备中被转换为并行数据。不同系列的PLC采用不同的位数据位。

奇偶校验位：数据位发送完之后，可以发送奇偶校验用于有限差错检测，通

信双方约定一致的奇偶校验，那么组成数据位和奇偶位的逻辑1的个数必须是偶数：如果选择奇校验，那么逻辑1的个数必须是奇数。

就数据传送而言，奇偶校验位是冗余（为增强可靠性而设置）位，但它表示数据的一种性质。这种性质用于检错，虽有限但很容易实现。通常奇偶校验电路集成在通信控制器芯片中。

串行数据在传输过程中，由于干扰可能引起信息的出错，例如，传输字符“E”所对应的ASCII码为45H，用二进制表示，其个位为“0100，0101”。由于干扰，可能使某个0变为1，这种情况，称之为出现“误码”；发现传输中的错误叫“检错”；发现错误后，清除错误，叫“纠错”。最简单的检错方法是“奇偶校验”，即在传送字符的个位之外，再传送1位奇/偶校验位，可采用奇校验或偶校验。

奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位）中，“1”的个数为奇数，如：8位数据01100101 1的个数为偶数，加一个1，变为奇数，所以校验位为1。

8位数据01100001 1的个数为奇数，加一个0，仍为奇数，所以校验位为0。

偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位）中，“1”的个数为偶数，如：8位数据01100101 1的个数为偶数，加一个0，仍为偶数，所以校验位为0。

8位数据01100001 1的个数为奇数，加一个1，变为偶数，所以校验位为1。

采用奇偶校验，1位误码能检出，而2位及2位以上误码不能检出，同时，它不能纠错。在发现错误后，只能要求重发。但由于其方法简单，仍得到广泛使用。

停止位：在奇偶位或数据位（当无奇偶校验时）之后发送的是停止位是一个字符数据的结束标志，可以是1位、1.5位或2位的低电平。接收设备收到停止位之后，通信线便又恢复到逻辑1状态，直到下一个字符数据的起始位到来。通常PLC采用1位停止位。

例如，传送一个ASCII字符（每个字符有7位），若选用2位停止位，那么传送这个七位的ASCII字符就需要11位，其中起始位1位，校验位1位，停止位2位。其格式如图8-2所示。

图8-2 异步传送

异步传送就是按照上述约定好的固定格式，一帧一帧地传送，因此采用异步传送的方式硬件结构简单，但是传送每一个字节就要加起始位、停止位、因而传送效率低，主要用于中、低速的通信。

在异步数据传送中，CPU与外设之间必须有两项规定：

①字符数据格式：即前述的字符信号编码形式。例如起始位占用1位，数据