PLC通信中的串行通信和网络通信

    PLC数据通信以串行通信技术为基础，常用的通信有两种方法：串行通信和网络通信。串行通信采用异步传送的方式传送数据，网络通信则采用同步的方式传送数据。

    1) EIA RS-232C接口

    RS-232C是目前最常用的一种串行通信接口，PLC通过它实现与个人计算机或其他外部设备进行通信，它是1969年由美国电子工业协会EIA( Electronic Industries Association)公布的串行通信接口标准。它是一种协议标准，是一个25脚的D型连接器，它的每一个连接脚的规定是标准的，对各种信号的电平规定也是标准的，因而便于互相连接，基本的信号规定如图5.3所示。

    EIA RS-232C接口标准的规定如下：

    ①在TxD和RxD线上：

    逻辑“1”的电平为-5V ~ - 15V（输入时，≤-3V）

    逻辑“0”的电平为+5V~+15V（输入时，≥+3V）

    TxD为串行数据输出线，RxD为串行数据输入线。两个利用RS-232C接口交换数据的设备在数据线连接时，应将TxD和RxD两线对接起来。

 

    图5.3   RS-232C引脚图

    ②在RTS、CTS、DSR、DTR、CD线上：

    逻辑“1”的电平为+5V ~+15V（输入时，≥+3V）

    逻辑“0”的电平为-5V ~ -15V（输入时，≤-3V）

    RTS、CTS与DSR、DTR为两对重要的握手联络信号。其意义如下：

    RTS-要求发送输出线。该信号有效时，向设备输出数据，然后等待CTS信号有效。只有当CTS信号有效时，设备才能输出数据。

    CTS-清除发送输入线。该信号有效时，同意设备输出数据。RTS和CTS是发送数据时使用的一对握手联络信号。

    DSR-数据装置准备好输入线。该信号有效时，表明通信设备已经就绪，可以使用它传送数据。

    DTR-数据终端准备好输出线。该信号有效时，表明数据终端可以通信。DTR和DSR是线路连接时使用的一对握手联络信号。

    RS-232C的接线分三线接法和握手联络接法，如图5.4所示。

    ③电平转换。输入输出电路为TTL电路，为了使上述的EIA信号电平与TTL电路相连，需要利用MC1488将TTL电平转换成EIA电平，利用MC1489将EIA电平转换成TTL电平：

    ④传送距离。RS-232C接口标准规定：最大传送距离为15m（实际上可达约30m），最高传送速率为20 kbit/s。另外，RS-232C的所有信号线都采用公共地线，信号为单线传输，抗干扰能力差。因此，利用RS-232C接口只适合近距离的信息传输。为了解决EIA RS-232C接口不足之处，EIA于1977年制定了新标准RS-499，其特点是：数据传送速率较高；传送距离较远；使用平衡电路改进接口电气特性。

    另一种远距离的信息传输可以用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传送的音频信号（模拟信号）在通信线路上进行传送。信号传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进制的电信号，如图5.5所示。

    2) RS-422A、RS-485接口

    RS-485是目前最常用的一种网络通信接口。在微机局域网络通信及PLC网络通信中广泛使用RS-485串行接口总线，通过它来实现PLC与PLC之间、PLC与其他设备之间的网络通信。RS-422A是RS-499标准的子集，它有两对平衡差分信号线，RS-485是RS-422A的变形，只有一对平衡差分信号线（D+、D-）。

 

    图5.4    RS-232C接线图

    (a)三线接法；(b)握手联络接法

 

    图5.5  调制与解调示意图

    利用RS-485接口总线可以方便地进行多站互连，最多32站，如图5.6所示。但某一时刻两个站中只有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收数据。多站互连时，各站必须遵循一定的规则来取得总线的占有权，即取得介质的访问权。

 

    图5.6   RS-485接线图

    3)介质访问控制

    介质的访问控制是指对网络通道占有权的管理与控制。网络上各结点交换信息时都是通过公共传输通路来传输信息，任何时刻都只能有一个结点利用公共的传输通路来发送信息，以避免各结点同时发送信息而互相冲突。因此，如何合理使用传输通路的控制技术是网络通信的关键技术。目前，网络中常用的传输访问控制方式有两种：争用方式和令牌传送方式。

    ①争用方式

    采用冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)控制技术，又称随机访问技术，此方式允许网络中的各结点自由发送信息。当某结点要发送信息时，为避免多个结点同时发送信息而产生线路冲突，必须先侦听总线是否空闲，若总线空闲则立即发送，即要求每个发送结点要“先听后发、边听边发”。

    ②令牌传送方式

    介质访问的控制权是以令牌为标志的。网络中只有一个令牌，它是一组特定的代码，网络上的结点按照一定的规则排序，令牌依次沿每个结点传递，只有得到令牌的结点才有权控制和使用网络来发送数据。已发送完信息或无信息发送的结点将令牌传给下一个结点。这种网络不存在控制站，不存在主从关系，每个结点都有平等发送信息的机会。拓扑结构常用总线型(Token Bus)和环行(Token Ring)结构。