電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)——第8章PLC通信與上位監(jiān)控軟件

2023/2/4KunmingUniversityofScience&Technology本章主要內(nèi)容8.1數(shù)據(jù)通信基本概念8.2常用通信接口8.3PLC與上位機的通信8.4常用上位監(jiān)控組態(tài)軟件介紹KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數(shù)據(jù)通信基本概念8.1.1并行通信與串行通信按照傳輸數(shù)據(jù)的時間順序分類并行傳輸：數(shù)據(jù)在多個信道同時傳輸?shù)姆绞椒Q為并行傳輸。其特點是傳輸速度快，但由于一個并行數(shù)據(jù)有多少位二進制數(shù)，就需要有多少根傳輸線，因而成本較高。通常并行傳輸用于傳輸速率高的近距離傳輸。串行傳輸：數(shù)據(jù)在一個信道上，按位順序傳輸?shù)姆绞剑Q為串行傳輸。其特點是，串行傳輸通常只需要一根到兩根的傳輸線，在遠距離傳輸時通信線路簡單、成本低，但與并行傳輸相比傳輸速度慢，故常用于遠距離傳輸而速度要求不高的場合。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數(shù)據(jù)通信基本概念8.1.2異步通信與同步通信異步傳輸：被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼為一串脈沖，每個傳輸?shù)淖址加幸粋€附加的起始位和多個停止位，字節(jié)傳輸由起始位“0”開始，然后是被編碼的字節(jié)。KunmingUniversityofScience&Technology8.1.2異步通信與同步通信同步傳輸：它把每個完整的數(shù)據(jù)塊（幀）作為一個整體來傳輸。同步傳輸在數(shù)據(jù)開始處，用同步字符來指示，由定時信號（時鐘）來實現(xiàn)發(fā)送端同步，一旦檢測到與規(guī)定的字符相符合，接下來就是按順序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。KunmingUniversityofScience&Technology

8.1數(shù)據(jù)通信基本概念8.1.3單工通信與雙工通信單工通信方式：信息的傳輸始終保持同一個方向，而不能進行反向傳送。半雙工通信方式：信息流可以在兩個方向上傳送，但同一時刻只限于一個方向傳送。全雙工通信方式。全雙工通信能在兩個方向上同時發(fā)送和接收。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.1RS-232CRS-232C（串行接口標準）是1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA，ElectronicIndustriesAssociation）所公布的串行通信接口標準它既是一種協(xié)議標準，又是一種電氣標準。RS-232C采用負邏輯，規(guī)定邏輯“l(fā)”電平在-5V～-15V范圍內(nèi)，邏輯“0”在+5V～+15V范圍內(nèi)。這樣在線路上傳送的電平可高達土12V，較之小于+5V的TTL電平來說有更強的抗干擾性能。RS-232C標準中還規(guī)定：最大傳送距離為15m（實際上可達約30m），最高傳送速率為20kbit/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.2RS-422RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS-232更強的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點，最多可接10個節(jié)點。即一個為主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219m），最大傳輸速率為10Mb/s。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.3RS-485EIA在RS-422的基礎(chǔ)上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，通常在要求通信距離為幾十米至上千米時，廣泛采用RS-485收發(fā)器。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出；在接收端，接收器將差分信號變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢側(cè)低達200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達千米以外。RS-485與RS-422一樣，最大傳輸速率為10Mb/s。當波特率為1200bps時，最大傳輸距離理論上可達15km。KunmingUniversityofScience&Technology8.2常用通信口8.2.4USB接口USB全稱是UniversalSerialBus（通用串行總線），現(xiàn)在USB已經(jīng)發(fā)展到了2.0版本。USB接口有以下一些特點:數(shù)據(jù)傳輸速率高數(shù)據(jù)傳輸可靠同時掛接多個USB設(shè)備USB接口能為設(shè)備供電支持熱插拔KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.1硬件連接使用計算機連接功能時，可以RS-232C通信和RS-485（RS-422）通信兩種方式中的任意一種進行連接。通過RS-232C通信方式連接：連接1臺。并且要確保通信距離在15m以內(nèi)。通過RS-485（RS-422）通信方式連接：最多可以連接16臺。并且要確保通信距離在500m以內(nèi)。KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.2FX系列PLC的通信協(xié)議計算機與PLC連接數(shù)據(jù)流的傳輸格式計算機和PLC之間數(shù)據(jù)交換和傳輸有三種形式：計算機從PLC中讀數(shù)據(jù)；計算機向PLC寫數(shù)據(jù)和PLC向計算機寫數(shù)據(jù)。不論計算機和PLC之間交換和傳輸數(shù)據(jù)時用哪種數(shù)據(jù)流形式，都按圖所示的格式進行。KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協(xié)議控制代碼工作站號：工作站號決定計算機訪問哪一臺PLC，同一網(wǎng)絡(luò)中各PLC的站號不能重復(fù)PLC標識：PLC的標識號用于識別PLC網(wǎng)絡(luò)中的CPU，用兩個ASCII字符來表示KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協(xié)議命令:用來指定操作的類型KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協(xié)議報文時間:用來決定當PLC接收到從計算機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后，需要等待的最少時間，然后才能向計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)字符:數(shù)據(jù)字符即所需發(fā)送的數(shù)據(jù)報文信息，其字符個數(shù)由實際情況決定。校驗和代碼:校驗和代碼用來校驗接收到的信息中數(shù)據(jù)是否正確。控制代碼計算機從PLC讀取數(shù)據(jù)KunmingUniversityofScience&Technology8.3.2FX系列PLC的通信協(xié)議計算機向PLC寫數(shù)據(jù)KunmingUniversityofScience&Technology8.3PLC與上位機的通信8.3.3FX系列PLC與上位機通信程序上位機通信程序可采用匯編語言編寫，也可采用各種高級語言編寫。PLC與上位機進行通信時，可以采用工控組態(tài)軟件，也可采用PLC廠家提供的通信軟件。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監(jiān)控組態(tài)軟件介紹監(jiān)控組態(tài)軟件在計算機監(jiān)控系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。現(xiàn)代計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能越來越強，除了完成基本的數(shù)據(jù)采集和控制功能外，還要完成故障診斷、數(shù)據(jù)分析、報表的形成和打印、與管理層交換數(shù)據(jù)以及為操作人員提供靈活方便的人機界面。另外，隨著生產(chǎn)規(guī)模的變化，要求計算機監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模也跟著變化，同時要求計算機監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件有很強的開放性和靈活性。目前，除了一些小型的應(yīng)用需要開發(fā)者自己編寫應(yīng)用程序，凡屬大中型的應(yīng)用，最明智的辦法應(yīng)該是選擇一個合適的組態(tài)軟件。這樣，既可以大大地縮短開發(fā)時間，也使得系統(tǒng)的可靠性有了保證。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監(jiān)控組態(tài)軟件介紹組態(tài)：（configuration）有設(shè)置、配置等含義。在工業(yè)控制中，組態(tài)一般是指通過對軟件采用非編程的操作方式，主要有參數(shù)填寫、圖形連接和文件生成等，使得軟件乃至整個系統(tǒng)具有各種指定的功能。開發(fā)商事先開發(fā)好一套具有一定通用性的軟件開發(fā)平臺，生產(chǎn)（或者選擇）若干種規(guī)格的硬件模塊（如I／O模塊、通信模塊、現(xiàn)場控制模塊），然后，再根據(jù)用戶的要求在軟件開發(fā)平臺上進行二次開發(fā)，以及進行硬件模塊的連接。這種軟件的二次開發(fā)工作就稱為組態(tài)。組態(tài)軟件：相應(yīng)的軟件開發(fā)平臺就稱監(jiān)控組態(tài)軟件，簡稱組態(tài)軟件。計算機監(jiān)控系統(tǒng)在完成組態(tài)之前只是一些硬件和軟件的集合體，只有通過組態(tài)，才能使其成為一個具體的滿足生產(chǎn)過程需要的應(yīng)用系統(tǒng)。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監(jiān)控組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件主要解決的問題如何與采集、控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)交換。使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來。處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警。存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢。各類報表的生成和打印輸出。為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。KunmingUniversityofScience&Technology8.4常用上位監(jiān)控組態(tài)軟件介紹8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件KingView（即組態(tài)王）是目前國內(nèi)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、市場占有率相對較高的組態(tài)軟件。組態(tài)王運行于Windows9x／NT／XP平臺。組態(tài)王的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎囊括了大多數(shù)行業(yè)的工業(yè)控制，采用了多線程、COM組件等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟件運行可靠。組態(tài)王軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面運行系統(tǒng)、信息窗口等4部分組成。工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，即組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件構(gòu)造應(yīng)用程序之前，您要仔細規(guī)劃您的項目，主要考慮三方面問題：圖形：您希望用怎樣的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場的相應(yīng)的工控設(shè)備？用組態(tài)王系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序是以“畫面”為程序單位的，每一個“畫面”對應(yīng)于程序?qū)嶋H運行時的一個Windows窗口。數(shù)據(jù)：怎樣用數(shù)據(jù)描述工控對象的各種屬性？也就是創(chuàng)建一個實時數(shù)據(jù)庫，用此數(shù)據(jù)庫中的變量來反映工控對象的各種屬性。您的規(guī)劃中可能還要為臨時變量預(yù)留空間。動畫：數(shù)據(jù)和圖形畫面中的圖素的連接關(guān)系是什么？也就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行，以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件組態(tài)王KingView建立應(yīng)用程序一般過程如下：建立項目KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件設(shè)計圖形界面KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件設(shè)備配置KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件構(gòu)造數(shù)據(jù)庫KunmingUniversityofScience&Technology8.4.1KINGVIEW組態(tài)軟件動畫連接運行與調(diào)試KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT組態(tài)軟件CITECT是由總部設(shè)在澳大利亞的CiTechnologies公司開發(fā)的。是國外著名的、應(yīng)用領(lǐng)域較廣泛的工業(yè)控制組態(tài)軟件之一。它可以下掛各種PLC、DCS以及各種工業(yè)PC機、RTU等。適用于石油、化工、冶金、輕工等大中型企業(yè)，實現(xiàn)公司級、工廠級或車間級的實時監(jiān)測和生產(chǎn)過程管理。由于它具有良好的開發(fā)環(huán)境、強大的PLC接口通信協(xié)議支持、實時的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及高效完整的Cicode監(jiān)控語言和函數(shù)集，使其在數(shù)據(jù)采集、實時監(jiān)測和過程控制等系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。KunmingUniversityofScience&Technology8.4.2CITECT組