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通信基础

一、基本定义
 
1、数制:也称为“计数制”,使用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。任何一个数制都包含两个基本要素:基数和位权。
 
2、编码:用二进制数表示各种数字、字母和符号的编制
 
3、码制:形成统一标准的编码规定
 
4、ASCII码:用于文本数据的国际标准编码规定,用七位二进制数来表示各种数字、字母和符号。其特点是用最高位(b7)作奇偶校验位。
 
二、数据通信方式:
 
 
 通信基础
 
 
 
1、并行通信
 
并行通信按字或字节为单位进行传送,字中各位是同时进行传送的,n位必须按n根线。其特点是传送速度快、通信线多、成本高,不适宜作长距离数据传送。计算机或PLC内部总线都是以并行方式传送的,PLC和各个模块之间也是通过总线交换数据的。
 
2、串行通信
 
串行通信是按一位一位传送数据的,通信线路少(仅二、三根),成本低,但传送速度慢,数据传送过程复杂。适宜于距离长但对速度要求不高的场合,在PLC网络通信中绝大多数采用串行通信。
 
串行通信根据其传送时数据信号是否与时钟频率同步分成同步通信和异步通信两种方式。
 
3、同步传送
 
同步传送是指在约定的通信速率下,发送端把多个字符组成一个信息组(也叫信息桢),每桢的开始用同步字符来表示,传输时始终保持连续的数据流,不允许有间隙。
 
进行数据传输时,发送和接收双方要保持完全的同步,因此,要求接收和发送设备必须使用同一时钟。同步传送是以数据块为单位传送的,传输速率高,一般用于传输速度较高的场合;同步传送对于设备要求高,成本也高,适用于大型PC控制系统中。
 
4、异步传送
 
异步传送是指在数据传送过程中,发送方可以在任意时刻传送字串,两个字串之间的时间间隔是不固定的。接收端必须时刻做好接收的准备,但在发送一个字串(也叫一桢)时,所有的比特位是连续发送的。
 
异步通信的特点:一个字符一个字符的传输,每个字符一位一位的传输,并且传输一个字符时,总是以“起始位”开始,以“停止位”结束,字符之间没有固定的时间间隔要求,每一个字符前面都有一位起始位,字符本身由5-7位数据位组成,接着字符后面是一位校验位(也可以没有校验位),最后是一位或一位半或两位停止位,停止位后面是不定长的空闲位。异步传送速率低,但通信方式简单可靠,成本低,容易实现,广泛的应用在PLC系统中。
 
5、异步传送之数据字符格式(主站由通信格式字设定,从站通过参数设定)
 
起始位 数据位(信息位) 校验位 停止位

起始位:信息开始,接收方用这个位使自己的接受时钟与数据同步,1位
数据位:信息的内容,一般5-8位,也叫信息位
校验位:检验数据传送的正确性,可以是1为,也可以没有
停止位:信息的结束,可以是1位、1.5位、2位
 
注意:这里数据字符格式和通信协议里规定的消息结构是不同的,例如:MODBUS之ASCII通信方式的消息结构


起始字符 地址码 功能码 数据区 校验码 停止字符

消息结构规定的是消息格局和内容的公共格式,由通信协议指定
 
6、异步传送之波特率
 
波特率是指在异步传送时,每秒钟所传送的比特数,即一秒钟传送多少个一位二进制数。PLC常用的波特率是300、600、1200、2400、4800、9600、19200 bit/秒等。在PLC通信中,发送方和接收方的波特率必须一致,否则数据不能传送。
 
7、异步传送之奇、偶校验
 
奇校验:一组给定数据中
“1”的个数为偶,校验位为1
“1”的个数为奇,校验位为0
 
偶校验:一组给定数据中
“1”的个数为偶,校验位为0
“1”的个数为奇,校验位为1
 
奇偶校验方法简单、实用,但无法确定哪一位出错,也不能纠错。
 
8、通信格式
 
通信格式是指通信双方在数据长度、奇偶校验位、波特率、起始位、停止位等内容进行统一规定。
 
在主、从通信结构中,从站的上述格式内容分布在其通信参数中,确定好从站的通信参数组,再设定通讯格式字,以16进制存入主站的指定的特殊存贮单元中。主、从站的通信格式如果不一致,则双方不能正确的进行通信。
 
9、数据传送方向
通信基础 
10、基带传送与频带传送
 
数据传送时,按是否对数据进行调制分为基带传送和频带传送。
 
基带传送:对数据不进行任何调制,直接传送数据的方式。
 
频带传送:把数据信号调制到某一频带上再进行传送的方式,数据信号到达对方后,还必须经过解调后才能使用。
 
在PLC通信中,大多数采用基带传送,仅当传送距离达到一定距离时,才考虑采用频带传送。
 
三、常用网络通信方式
 
1、PLC网络1:1通信方式
 
两台PLC之间通信,利用通信参数设置主、从站及通信方式。其通信数据传送方式为并行通信方式,分标准并行通信模式和高速并行通信模式两种。
主站:可以对网络中其他设备发出初始化请求。
从站:只能响应主站的请求,不能发出初始化请求。
 
2、PLC网络N:N通信方式
 
多台PLC联网时,有两种通信方式
主从1:N通信:只有一个主站,其余皆为从站,其通信由主站控制掌握。
令牌N:N通信:没有主站和从站,其通信采用令牌总线存取控制技术。
 
11、PLC网络M:N通信方式
 
这也是多台PLC网络的一种通信方式。设总线上有M台PLC,其中N个为主站(N<M)其余皆为从站,又称作浮动M:N通信方式。它的通信结合上面的主从及令牌通信模式,令牌在主站中流动,获得令牌的主站,再以主从方式与主从站通信。
 
12、PLC与控制设备通信方式
 
采用1:N主从式通信,其中PLC是主站,控制设备为从站,从站的数量由所用的接口标准确定。主站与任一从站均可单向或双向数据传送,从站与从站之间不能互相通信,如有数据传送则通过主站中转。
 
采用串行异步数据传送方式,传送方向为半双工或全双工,数据传送一般为基带传送,采用双绞线作为通信介质。采用电气接口RS232/RS422/RS485标准接口作为PLC及控制设备接口,采用标准的通用协议或控制设备自定的专用协议为通信协议,主站编写通信程序,从站只需设定相关的通信协议参数。

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