6ES7214-2BD23-0XB8使用方法

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 (1) RS-232通信接口。RS-232通信接口是数据通信中应用较为广泛的一种串行接口，它是数据终端设备与数据通信设备进行数据交换的接口，目前较受欢迎的是RS-232C，即C版本的RS-232。

    RS-232接口物理连接器（插头）规定为25芯插头，通常插头在数据终端设备(DTE)端，插座在数据通信设备(DCE)端。“RS”是英文“推荐标准”的缩写，“232”是标识号，“C”表示此标准修改的次数。它既是一种协议标准，又是一种电气标准，规定了终端和通信设备之间信息交换的方式和功能，采用串行通信方式传送数据，波特率规定为19200b/s、9600b/s、4800b/s等几种。

RS-232C接口是标准的25针的D型连接器。RS-232C采用负逻辑，规定逻辑“1”电平在（-5～-15）V范围内，逻辑“0”电平在(5～15)V范围内，具有较高的抗干扰能力。

    (2) RS-422通信接口。RS-422通信接口定义有RS-232C通信接口所没有的10种电路功能，规定用37针的连接器。采用差动发送、差动接收的工作方式，发送器、使用+5V的电源，因此在通信速率、通信距离、抗干扰能力等方面较RS-232C通信接口有很大的提高，其数据的传送速率可达10Mb/s，通信距离为12～1200m。

    (3) RS-485通信接口。RS-485通信接口是RS-422的改进，RS-485采用半双工通信方式，它的电气接口电路采用了差分传输方式，抗共模干扰能力增强，输出阻抗低，并且无接地回路，适合于远距离。

    PLC主要是通过RS-232、RS-422和RS-485等通用通信接口进行联网通信的。若联网通信的两台设备都具有同样类型的接口，可以直接通过适配的电缆连接实现通信。若两台设备的通信接口不同，则要采用一定的硬件设备进行接口类型的转换。三菱公司生产的这类设备采用功能扩展板和独立机箱型两种基本结构形式。功能扩展板通信接口（如FX2N-485-BD型）没有外壳，安装在PLC的机箱内使用，其构成的通信距离较大为50m。而独立机箱型接口（如FX2N-485ADP型）属于扩展模块一类，其采用适配器构成的通信距离较大为500m。

    在许多工业环境中，要求使用较少的信号线，在远距离内实现通信任务。目前在PLC局域网中广泛使用RS-485串行接口总线。采用RS-485构成分布式系统，系统中较多可有32个站，新的接口器件已允许连接128个站

 FX系列PLC与计算机采用RS-232C标准，通信协议的有关规定如下所述。

    1．数据格式

    通信采用异步串行方式，通信协议的数据交换格式为字符串的方式，由奇偶校验位、起始位和停止位、数据位组成。数据位利用字符串的ASCII码表示。数据是以帧为单位发送和接收的，FX系列PLC与计算机通信的数据格式如图5.5所示。

    2．通信控制字符

    通信控制字符有ENQ、ACK、NAK、STX和ETX共5个。PLC和计算机之间的以帧为单位，每一帧为10个字符，其中ENQ、ACK或NAK可以构成单字节字符帧；其余的字符在发送和接收时，必须以字符STX为起始符，ETX为结束符，否则将不能保持同步，产生错帧。表5.1所示为FX系列PLC与计算机的通信控制字符及含义。

表5.1 FX系列PLC与计算机的通信控制字符及含义

 字符 ASCⅡ码  数据格式     注 释  

 ENQ  05H 1100001010 来自计算机的查询信号 

 ACK  06H 1100001100 无校验错误，PLC对ENQ的确认应答信号  

 NAK  15H 1100101010 检测到错误，PLC对EHQ的否认应答信号  

 STX  02H 1100000100 数据（信息帧）的起始标志 

 ETX  03H 1100000110 数据（信息帧）的结束标志 

    3．通信命令

    FX系列PLC有4条通信命令，分别是读命令、写命令、强制为ON命令和强制为OFF命令。表5.2所示为FX系列PLC的通信命令代码及功能说明。

    表5.2 FX系列PLC的通信命令代码及功能说明

    命令     命令代码     目标元件     功能说明 

    读  0：ASC码30H  X.YM, S,T.C.D 读软继电器状态及数据 

    写  1：ASC码3IH  X,Y,M.S,T,C,D 将数据写入软继电器 

 强制为ON   7：ASC码37H  X,YM.S.T,C 强制为ON  

 强制为OFF   8：ASC码38H   X,Y,M,S,T,C 强制为OFF  

    4．报文格式

    多字符传送时构成多字符帧，一个多字符帧由字符STX、命令码、数据段、字符ETX及校验位组成。计算机向PLC发出的报文格式如图5.7(a)所示，PLC向计算机发出的应答报文格式如图5.7(b)所示。

     图5.7 报文格式

     5．传输规程

    在FX系列PLC与计算机的通信中，无论是读或写操作，PLC始终为被动状态，都是由计算机发出信号，传输规程说明如图5.8所示。

图5.8 传输规程说明

    开始通信由计算机发出一个控制字符ENQ，去询问PLC是否做好通信准备，同时也可以检查PLC与计算机之间的链接是否正确。当PLC接收到该字符后，正处在STOP状态，则立即做出回答，如通信有错，则回答NAK，如通信正常，则回答ACK。若PLC正处于RUN状态，则要等待至本次扫描结束时（至END指令）才能回答。

    如果计算机发出一个ENQ经过Ss后，没有收到回答，则计算机会再次发出ENQ控制字符，仍没有回答说明链接有错。在计算机收到回答字符ACK后，就可以进行数据通信了。

    6．通信格式

    PLC和计算机通信的详细协议采用PLC内部的特殊辅助继电器D8120进行设置，具体的设置内容为：数据长度、校验形式、传输速率和协议方式等。图5.9所示为D8120设置示例，如果采用模式1标准，图中梯形图程序的设置为：无协议通信、传送数据长度为7位、偶校验位、1位停止位和9600b/s数据通信速率。对于多台PLC链接时，还要用D8121设置PLC的站号。站号的设置范围为00～07CH。

    采用D8129设置检验时间。检验时间指计算机向PLC传送数据失败时，从传送开始至接收完最后一个字符所等待的时间。

当任意两台设备之间有信息交换时，它们之间就产生了通信。PLC通信是指PLC与PLC、PLC与计算机、PLC与现场设备或远程I/O之间的信息交换。

PLC通信的任务就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等，通过通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式率地完成数据的传送、交换和处理。

1．并行通信与串行通信

数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。

并行通信是以字节或字为单位的方式，除了8根或16根数据线、一根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。

串行通信是以二进制的位（bit）为单位的方式，每次只传送一位，除了地线外，在一个方向上只需要一根数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，较少的只需要两三根线，适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口，工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。

在串行通信中，传输速率常用比特率（每秒传送的二进制位数）来表示，其单位是比特/秒（bit/s）或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别较大，有的只有数百bps，有的可达100Mbps。

2．单工通信与双工通信

串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。

单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。

双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接别由两根或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，这种传送方式称为全双工方式；用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。

3．异步通信与同步通信

在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关，接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送和接收同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。

异步通信的信息格式是发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、l个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、1.5或2位）组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。

   同步通信以字节为单位（一个字节由8位二进制数组成），每次传送l~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持完全的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在数据块（往往很长）之前加一两个同步字符，所以传输效，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。 

4. 基带传输与频带传输

基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调，设备花费少，适用于较小范围的。基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步，所以应用广泛。

频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modem，则传送距离可不受限制。

PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但多采用基带传输。

 对于PLC控制器供电的电源，应采用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。

进行具体工程的抗干扰设计时，要选择有较高抗干扰能力的产品，采取抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径和利用软件手段等措施，提高装置和系统的抗干扰能力。

1、采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。

对于PLC控制器供电的电源，应采用非动力线路供电，直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电。选用隔离变压器，且变压器容量应比实际需要大1.2～1.5倍左右，还可在隔离变压器前加入滤波器。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、采用多次隔离和屏蔽及漏感技术的配电器。控制器和I/O系统分别由各自的隔离变压器供电，并与主电路电源分开。PLC控制器的24V直流电源尽量不要给外围的各类传感器供电,以减少外围传感器内部或供电线路短路故障对PLC控制器的干扰。此外，为保证电网馈电不中断，可采用在线式不间断供电电源(UPS)供电，UPS具备过压、欠压保护功能、软件、与电网隔离等功能，可提高供电的性。对于一些重要的设备，交流供电电路可采用双路供电系统。

2、正确选择电缆的和实施敷设，可编程控制器、人机界面的空间辐射干扰。

不同类型的信号分别由不同电缆传输，采用远离技术，信号电缆按传输信号种类分层敷设，相同类型的信号线采用双绞方式。严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敷设，增大电缆之间的夹角，以减少电磁干扰。为了减少动力电缆尤其是变频装置馈电电缆的辐射电磁干扰，从干扰途径上阻隔干扰的侵入，要采用屏蔽电力电缆。

3、PLC控制器输入输出通道的抗干扰措施

输入模块的滤波可以降低输入信号的线间的差模干扰。为了降低输入信号与大地间的共模干扰，PLC控制器要良好接地。输入端有感性负载时，对于交流输入信号，可在负载两端并接电容和电阻，对于直流输入信号可并接续流二极管。为了抑制输入信号线间的寄生电容、与其他线间的寄生电容或耦合所产生的感应电动势，可采用RC浪涌吸收器。

输出为交流感性负载，可在负载两端并联RC浪涌吸收器;若为直流负载，可并联续流二极管，也要尽可能靠近负载。对于开关量输出的场合，可以采用浪涌吸收器或晶闸管输出模块。另外，采用输出点串接中间继电器或光电耦合措施，可防止PLC控制器输出点直接接入电气控制回路，在电气上完全隔离。

4、PLC控制器抗干扰的软件措施

由于电磁干扰的复杂性，仅采取硬件抗干扰措施是不够的，要用PLC控制器的软件抗干扰技术来加以配合,进一步提高系统的可靠性。采用数字滤波和工频整形采样、定时校正参考点电位等措施，有效周期性干扰、防止电位漂移。采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位;采用间接跳转，设置软件保护等。例如对开关量输入信号，采用定时器延时的方式多次读入，结果一致再确认有效，提高了软件的可靠性。

5、正确选择接地点，完善接地系统。

良好的接地是保PLC控制器可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害，还可以抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制器抗电磁干扰的重要措施之一。

PLC控制器属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。为了抑制加在电源及输入端、输出端的干扰，应给PLC控制器接上专用地线，接地点应与动力设备的接地点分开。若达不到这种要求，也必须做到与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC控制器。集中布置的PLC控制器适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地较。分散布置的PLC控制器，应采用串联一点接地方式。接地较的接地电阻小于2Ω，接地较较好埋在距建筑物10～15m远处，而且PLC控制器接地点必须与强电设备接地点相距10m以上。如果要用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。

信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地;信号源不接地时，应在PLC控制器侧接地。信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，各屏蔽层应相互连接好。选择适当的接地处单点接地，要避免多点接地。

6、设备选型。

在选择设备时，首先要了解国产PLC生产厂家给出的抗干扰指标，如共模抑制比、差模抑制比、耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作等，要选择有较高抗干扰能力的产品，如采用浮地技术、隔离性能好的可编程控制器、人机界面HMI。

可编程控制器、人机界面现场应用时的抗干扰问题，是复杂而细致的。抗干扰性设计是一个十分复杂的系统性工程，涉及到具体的输入输出设备和工业现场的具体环境，要求我们要综合考虑各方面的因素，必须根据现场的实际情况，从减少干扰源、切断干扰途径等方面进行全面的考虑，充分利用各种抗干扰措施来进行可编程控制器、人机界面的设计。才能真正提高可编程控制器、人机界面HMI现场应用时的抗干扰能力，确保系统安全稳定运行。