基于三菱PLC的網(wǎng)絡(luò)通信在教學(xué)中的初步實(shí)現(xiàn)

姚明達(dá)

摘 要

隨著工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展將成為趨勢，三菱通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為后起之秀，以其自身獨(dú)有的優(yōu)勢在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用得越來越廣泛。本文就教學(xué)過程中三菱FX3U系列PLC之間的RS485通信，三菱Q00U系列PLC和FX3U系列PLC之間的CC-Link通信的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行說明，以供參考。

關(guān)鍵詞

網(wǎng)絡(luò)通信;RS485;CC-Link

中圖分類號： TP393.08 ? ? ? ? ? ? ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.09.021

可編程序控制器（PLC）是專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制器，是現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的支柱技術(shù)，高職院校人才培養(yǎng)中，PLC課程更是成為機(jī)電、電氣類專業(yè)的核心課程，三菱PLC以其編程直觀易懂，學(xué)習(xí)上手快，豐富的指令，強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制等優(yōu)勢，受到廣大高職院校機(jī)電、電氣類專業(yè)的青睞。

但是傳統(tǒng)的PLC課程側(cè)重的編程與控制畢竟只是自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制中的一個(gè)部分，企業(yè)中生產(chǎn)自動(dòng)化更多地以隨著網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)這樣的整體形式呈現(xiàn)，隨著微型計(jì)算機(jī)和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益廣泛和深入的應(yīng)用，傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展必將成為趨勢，加強(qiáng)高職教育這方面的理論教學(xué)與編程實(shí)訓(xùn)勢在必行。

RS485通信技術(shù)從根本上解決了RS232不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能這個(gè)缺點(diǎn)，且組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，布線成本低，穩(wěn)定可靠，從而廣泛地應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，CC-LINK作為三菱的開放式總線，它是在RS485技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有性能卓越，使用簡單，成本較低等突出優(yōu)點(diǎn)，它是一個(gè)復(fù)合的，開放的，適應(yīng)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠適應(yīng)于較高的管理層網(wǎng)絡(luò)到較低的傳感器網(wǎng)絡(luò)的不同范圍。本文通過兩臺FX3U系列PLC之間的1：1 RS485通信和Q系列與FX3U系列PLC 1：1 CC-LINK 通信功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討和說明。

1 兩臺FX3U系列PLC之間的1：1 RS485通信

FX系列的PLC都不自帶通信接口，這就需要額外的模塊來完成，進(jìn)行485通信的通信模塊有兩種485BD和485 ADP，485BD是通信板，485 ADP是通信適配器，通過485BD通信板的情況下通信距離為50米，而通過485 ADP通信距離可以達(dá)到500米，通信指令用起來比較方便，F(xiàn)X3U可以擴(kuò)展2個(gè)通信板或通信適配器。

FX3U系列PLC之間進(jìn)行485通信常見的包括N：N和1：1（并聯(lián)通信），N：N通信支持8臺FX系列PLC之間的RS485鏈接通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程分散控制，極大地節(jié)省了布線的成本，提高了自動(dòng)化控制的效率。

1：1通信顧名思義，是兩臺設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，相對N：N通信比較簡單。它是并行通信，并行傳輸?shù)膫鬏斔俣容^高，抗干擾能力也越強(qiáng)。并行連接就是兩臺同一系列的FX 可編程控制器，共享一批內(nèi)部軟元件M繼電器和D寄存器，比如要在主站的PLC 知道從站PLC 的某個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，就可以把從站的數(shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)共享D寄存器，然后在主站中讀取這個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)就可以了。

兩臺FX3U系列PLC之間的1：1 RS485通信的實(shí)現(xiàn)步驟：

1）將兩臺設(shè)備的通信模塊用屏蔽雙絞線連接，每個(gè)通信模塊的RDA和SDA、RDB和SDB分別短接作為485的正負(fù)極，雙絞線的屏蔽層D類接地，通信模塊內(nèi)置終端電阻，需通過切換開關(guān)設(shè)定。

2）在專用的編程軟件Works 2中分別編好主站和從站的程序，寫入到兩臺設(shè)備當(dāng)中，程說明如下：特殊繼電器M8070將當(dāng)前PLC作為主站驅(qū)動(dòng)，X0-X7的狀態(tài)傳送到M800- M807，因?yàn)檫@些輔助繼電器兩臺PLC數(shù)據(jù)共享，即相當(dāng)于把數(shù)據(jù)狀態(tài)傳送到從站的M800-M807，并從從站的Y0-Y7輸出;特殊繼電器M8071將當(dāng)前PLC作為從站驅(qū)動(dòng)，從站的輔助繼電器M0-M7的狀態(tài)通過共享繼電器M900-M907傳送到主站，通過主站的Y0-Y7輸出。

2 Q系列與FX3U系列PLC 之間的1：1 CC-LINK通信

CC-link是Control&Communication Link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的簡稱，它是三菱電機(jī)開發(fā)的開放式現(xiàn)場總線，相比485通信，不僅通信速度快，而且通信距離長，通過建立成本低廉的分散系統(tǒng)，減少了大量的接線工作，它的功能強(qiáng)大，特別是RAS 功能，通過它的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視功能可以在上位機(jī)上監(jiān)控每一個(gè)從站的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常;它的自動(dòng)恢復(fù)功能使得一旦現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)中的模塊出現(xiàn)故障，會自動(dòng)斷線，而不影響其他站的工作，當(dāng)該站修復(fù)后，會自動(dòng)上線，無須復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，非常方便，因此在現(xiàn)場控制領(lǐng)域非常受歡迎。

CC-link通信需要CC-link通信模塊，Q系列PLC的通信模塊是QJ61BT11N，作為主站，F(xiàn)X3U系列PLC 的CC-link通信模塊是FX3U-64CCL，作為從站，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)只要在主站的CPU中設(shè)定，從站只需設(shè)定好站號和通信速率即可。

FX3U系列PLC 1：1 CC-LINK 通信功能的實(shí)現(xiàn)步驟

1）硬件的設(shè)置

（1）主站設(shè)置

主站通信模塊QJ61BT11N的設(shè)置就是對主站站號和通信速率的設(shè)置，站號通過站號設(shè)置開關(guān)實(shí)現(xiàn)，主站站號必須設(shè)置為“0”，所以兩個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)上的箭頭都指向0，通信速率通過傳送速率/模式設(shè)置開關(guān)實(shí)現(xiàn)，CC-link速度有5級可選擇，這里選擇“0”，即156kbs。

（2）從站的設(shè)置

從站就是對通信模塊FX3U-64CCL相關(guān)的設(shè)置，首先設(shè)置從站站號為“1”號站，然后左下方的旋轉(zhuǎn)開關(guān)進(jìn)行傳送速度設(shè)置、硬件測試的設(shè)置，這里和主站保持一致，傳送速率/模式設(shè)置開關(guān)選擇“0”，即156kbs，最后對右下方的旋轉(zhuǎn)開關(guān)進(jìn)行占用站數(shù)設(shè)置和擴(kuò)展循環(huán)設(shè)置，站數(shù)選擇“2”，即從站和主站數(shù)據(jù)交換的緩沖區(qū)有64個(gè)點(diǎn)，擴(kuò)展循環(huán)設(shè)置為1倍。

（3）單元連接

CC-LINK 通信主站和從站的連接需要用專用的三芯屏蔽雙絞線，主站和從站上的DA、DB、DG端子分別連接，SLD端子連接到端子的屏蔽層上，最后從站上的DA和DB之間連接終端電阻，這樣硬件設(shè)置和連線就完成了。

2）軟件的設(shè)置

（1）打開GX-works2編程軟件，選擇創(chuàng)建工程，選擇PLC的型號為Q00U。

（2）點(diǎn)擊“參數(shù)”→“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”，雙擊“CC-link”，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置窗口?！捌鹗糏/O號”填“0020”地址，“類型”填“主站”，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為“遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)（Ver.1模式）”，“遠(yuǎn)程輸入”和“遠(yuǎn)程輸出”分別填“X100”和“Y100”，遠(yuǎn)程寄存器Rwr和Rww分別填“D1000”和“D2000”，“特殊繼電器”“特殊寄存器”分別填“SB0”和“SW0”，最后雙擊“站信息”，設(shè)置從站的類型為“智能設(shè)備站”，占用站數(shù)2站，64個(gè)點(diǎn)，至此，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置完成了，然后點(diǎn)擊下載到Q00U中。

（3）程序的編寫和通信的調(diào)試

分別編寫主站和從站的程序，寫入到對應(yīng)的PLC中，程序說明如下：主站PLC輸入點(diǎn)X0-X2的數(shù)據(jù)狀態(tài)存入自動(dòng)刷新軟元件Y100-Y102中，并自動(dòng)刷新到主站的遠(yuǎn)程輸出RY緩沖存儲器，接著通過模塊之間CC-Link鏈接掃描存入從站的遠(yuǎn)程輸出RY緩沖存儲器，最后通過讀取指令FROM K0 K0 K4M600 K1，將數(shù)據(jù)狀態(tài)存入PLC的輔助繼電器M600-M602中，并通過輸出點(diǎn)Y0-Y2輸出;從站PLC輸入點(diǎn)X0-X2的數(shù)據(jù)狀態(tài)存入中間繼電器M620-M622中，通過寫入指令TO K0 K0 K4M620 K1將它們的狀態(tài)自動(dòng)刷新到通信模塊的遠(yuǎn)程輸入RX緩沖存儲器，接著通過模塊之間CC-Link鏈接掃描存入主站的遠(yuǎn)程輸入RX緩沖存儲器，最后數(shù)據(jù)狀態(tài)自動(dòng)刷新到主站PLC的軟元件X100-X102中，并從Y10-Y12輸出。

通信的調(diào)試，先接通從站的電源，再接通主站的電源，CC- Link通信模塊上通信狀態(tài)指示燈正常，這樣數(shù)據(jù)鏈接自動(dòng)開啟，然后通過循環(huán)自動(dòng)刷新不停地進(jìn)行主站和從站之間的數(shù)據(jù)交換，主站PLC和從站PLC的輸入點(diǎn)X0-X2接上啟動(dòng)按鈕開關(guān)連成回路，主站PLC和從站PLC的輸出點(diǎn)Y10-Y12和Y0-Y2接上小燈并連成回路，按下主站PLC的X0-X2的按鈕開關(guān)，從站PLC輸出點(diǎn)Y0-Y2上的小燈對應(yīng)亮;按下從站PLC的X0-X2的按鈕開關(guān)，主站PLC輸出點(diǎn)Y10-Y12上的小燈對應(yīng)亮，以上的動(dòng)作就是通過CC-Link來實(shí)現(xiàn)的，說明通信是成功的。

3 結(jié)束語

本文介紹了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制課程教學(xué)中基于三菱PLC的兩種常見的通信RS485 1：1通信和CC-Link 1：1通信，以及兩種通信實(shí)現(xiàn)的簡單的例子，教學(xué)中在這兩種通信模式的基礎(chǔ)上可以不斷擴(kuò)展，加入各種產(chǎn)品，像觸摸屏，變頻器，伺服驅(qū)動(dòng)器等，實(shí)現(xiàn)更豐富的網(wǎng)絡(luò)通信控制。

參考文獻(xiàn)

[1]劉美蘭.PLC控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23（2）：26-27.

[2]謝慧.網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2006，4（2）：68-70.

[3]朱敏，張際平.虛擬實(shí)驗(yàn)室及其教學(xué)應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2006，5（25）：626-628.