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hy7989

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注册：2018年5月10日

发表于：2018-07-18 21:00:16

楼主

PLC与上位计算机的通信技术

彭瑜（上海工业自动化仪表研究所）

在PLC的系统结构上没有类似DCS的显示操作站。为了向用户提供画面显示，PLC必须充分利用PC
机的通信能力。

PLC与PC机的通信途径主要有以下3种：

1、异步通信口：RS232C/RS422/RS485（物理层）

2、以太网 IEEE802.3（物理层，数据链路层）

3、 MODBUS 专用串行协议，事实上的工业标准（物理层，应用层）

一、RS232C

RS232C应用极广，但存在以下不足：

?传输速率和传输距离有限

?每根信号线只有一根导线，公用一根信号地线

?接口采用不平衡单端收发器，易产生信号间干扰

改善RS232C的传输质量可采取以下措施：

?采用隔离器，变压器隔离效果好

?每根信号线选用双绞线，每米20-40绞

?选用高质量电缆，分布电容越小越好

?采用可靠的隔离接口：提供噪声滤波，提供隔离，安装可靠，接线牢靠，易于维护

经过改进,RS-232C实际的传输速率已有所提高,从最高19.2Kbps提高至28.8K,38.4K,57.6K,到115.2Kbps。应注意的是传输速率与所用的电缆特性有关，容许的最大的电缆电容为2500pF。要使用高的传输速率，必须选用其电容尽可能低的电缆。

二、RS422/RS485

为了克服RS232C的不足，在1977年EIA制定了新的标准。用得最多的是RS422及它的变型RS485。

形式
RS422 RS485
动作形式: 差动方式差动方式
工作方式: 全双工半双工
接口电路两对平衡差分信号线壹对平衡差分信号线
可挂节点一个驱动可挂10点接收一个驱动可挂32点接收
驱动器负载阻抗 100 欧姆 54 欧姆
传输距离 1200米 1200米
最大传输速率
10Mbps/12米

1Mbps/120米

100Kbps/1200米

10Mbps/12米

1Mbps/12米

100Kbps/12米

在工业环境中，一般希望用最少的信号线完成通信任务。所以在PLC网络中应用串行总线RS485 比较普遍。有些现场总线也是建立在RS485的基础上的。RS485支持在其总线上挂32个节点。每个节点有其自身的地址。RS485同样也
有传输速率和距离的限制，这与分支的长度有关。通过使用中继器（repeater)，可使物理层的拓扑结构不受单一电缆段上的节点数和传输距离的一般限制。

RS485系统使用中继器后具有以下优点：

? 可使用混合树型拓扑结构,消除了对分支长度最短不应少于5米的限制。

? 每个总线网段都是电隔离的。每个中继器可使网段的长度加倍，若再将中继器加以串接，可使通信距离
增加更多。

? 整个总线网络的可靠性得到改善。一旦某个网段短路并不会影响其它设备，仅有部分总线不能工作。

? 加一个中继器允许挂更多的节点，用n个中继器可挂n*32个节点。每个中继器实际上即是一个RS 485系统。

? 可取得更高的数据传输速率。由于数据传输速率与传输距离有关。用了中继器后，长距离的网络再不是传
输速率慢的网络，甚至可工作于己于1.5Mbps。

下表给出RS 485系统中传输速率，总线长度和串接中继器之间的关系：

传输速率（Kbs） 9.6 19.2 93.75 187.5 500 1500
网段长度（米） 1200 1200 1200 1200 1200 1200
最多可串接网段 9 9 9 5 5 3
最长总线距离（公里） 12 12 12 6 2.4 0.8

PC机与PLC通过串行接口通信的条件：

1、PC机和PLC两侧均装有RS232C或RS485的通信接口。若两侧的通信端口不一致，则必须用适配器将串口进行转换。

2、通过两侧串口的初始化，保证通信速率，数据位（7或8位），停止位（1或2位）以及奇偶校验均一致。

3、查阅PLC运用串口通信的专用协议，按此协议为PC机编写通信程序（或称驱动程序）。或者从PLC厂商（或第三方）购买通信用驱动程序。