1.RS-232C

  RS-232C是美國(guó)EIC(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))在1969年公布的通信協(xié)議，至今仍在計(jì)算機(jī)和可編程序控制器中廣泛使用。

  RS-232C采用負(fù)邏輯，用-5~-15V表示邏輯狀態(tài)"1”，用 5~ 15V表示邏輯狀態(tài)“0”RS-232C的最大通信距離為15m，最高傳輸速率為20Kbps，只能進(jìn)行一對(duì)一的通信。RS-232C可使用9針或25針的D型連接器，可編程序控制器一般使用9針的連接器，距離較近時(shí)只需要3根線(見(jiàn)圖74，GND為信號(hào)地)。RS-232C使用單端驅(qū)動(dòng)、單端接收的電路(見(jiàn)圖7-5)，容易受到公共地線上的電位差和外部引人的干擾信號(hào)的影響。

  2.RS-422A

  美國(guó)的EIC于1977年制定了串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS499，對(duì)RS-232C的電氣特性作了改進(jìn)，RS-422A是RS-499的子集。RS422A采用平衡驅(qū)動(dòng)、差分接收電路(見(jiàn)圖7-6)，從根本上取消了信號(hào)地線:平衡驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)于兩個(gè)單端驅(qū)動(dòng)器，其輸人信號(hào)相同，兩個(gè)輸出信號(hào)互為反相信號(hào)，圖中的小圓圈表示反相。外部輸人的干擾信號(hào)是以共模方式出現(xiàn)的，兩根傳輸線上的共模f擾信號(hào)相同，因接收器是差分輸人，共模信號(hào)可以互相抵清。只要接收器有足夠的抗共模干擾能力，就能從干擾信號(hào)中識(shí)別出驅(qū)動(dòng)器輸出的有用信號(hào)，從而克服外部干擾的影響。

  RS422A在最大傳輸速率(10Mbpe)時(shí)，允許的最大通信距離為12m;傳輸速率為100Kbs時(shí)，最大通信距離為1 200m。一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器可以連接10臺(tái)接收器。

圖7-4 RS232C的信號(hào)連接

圖7-5 單端驅(qū)動(dòng)單端接收

圖 7-6 平衡驅(qū)動(dòng)差分接收

  3.RS-485

  R5485是RS422A的變形，RS-422A是全雙工，兩對(duì)平衡差分信號(hào)線分別用于發(fā)送和接收2RS-485為半雙工，只有一對(duì)平衡差分信號(hào)線，不能同時(shí)發(fā)送和接收。

  使用RS-485通信接口和雙絞線可組成串行通信網(wǎng)絡(luò)(見(jiàn)圖7-7)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有32個(gè)站，新的接口器件已允許連接128個(gè)站。

圖7-7 RS-485網(wǎng)絡(luò)

  工廠自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)

  可編程序控制器的通信包括可編程序控制器之間，可編程序控制器與上位計(jì)算機(jī)之間以及可編程序控制器與其他智能設(shè)備之間的通信。可編程序控制器與計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動(dòng)化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要。各可編程序控制器或遠(yuǎn)程1/0模塊按功能各白放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分散控制，然后用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，構(gòu)成集中管理的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

  西門(mén)子公司提出的全集成自動(dòng)化(TIA)系統(tǒng)的核心內(nèi)容包括組態(tài)和編程的集成、數(shù)據(jù)管理的集成以及通信的集成。通信網(wǎng)絡(luò)是這個(gè)系統(tǒng)重要的，關(guān)鍵的組件，提供了各部件和網(wǎng)絡(luò)間完善的通信功能。

  SIM ATIC NET是西門(mén)子公司的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的總稱，它包含了三個(gè)主要的層次。

  1.工業(yè)以太網(wǎng)

  SIM A TIC NET的頂民為工業(yè)以大網(wǎng)，它是基于國(guó)際標(biāo)歡IEE802.3的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)管理-控制網(wǎng)絡(luò)的一體化，可生成到因特網(wǎng)，為全球聯(lián)網(wǎng)提供了條件。以太網(wǎng)在B城網(wǎng)(LAN)領(lǐng)城中的市場(chǎng)占有率高達(dá)80%，通過(guò)廣城網(wǎng)(如ISDN或Internet)，可實(shí)現(xiàn)全球性的遠(yuǎn)程通信。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可達(dá)1024站，距離可達(dá)1.5km(電氣網(wǎng)絡(luò))或200km(光纖網(wǎng)絡(luò))。符合IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的100Mbps的高速以太網(wǎng)發(fā)送信息顯著加快，占用總線的時(shí)間極短。

  協(xié)員工業(yè)以太網(wǎng)將控制網(wǎng)絡(luò)集成到信息技術(shù)(IT)中，可與使用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，可使用E-mail和Web技術(shù)，用戶可在工業(yè)以太網(wǎng)的Socket接口上編制白己的協(xié)議，可在網(wǎng)絡(luò)中的任何一點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)和故障檢查，冗余網(wǎng)絡(luò)可構(gòu)成冗余系統(tǒng)。

  西門(mén)子可提供以太網(wǎng)通信模塊或通信處理器，遠(yuǎn)程訪問(wèn)路由器可在廣域網(wǎng)連接的兩個(gè)以太網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。

  西門(mén)子的工業(yè)以太網(wǎng)中采用了以下的新技術(shù):

  (1)清除沖突的全雙工方式

  由于避免了報(bào)文競(jìng)爭(zhēng)，數(shù)據(jù)吞吐量明顯地增加，在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，全雙工快速以太網(wǎng)鏈路的數(shù)據(jù)傳輸率可增加到200Mbps。

  (2)交換技術(shù)(Switching)

  交換技術(shù)用開(kāi)關(guān)將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成若干段.降低了網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)載。在每個(gè)獨(dú)立的段中，本地?cái)?shù)據(jù)通信獨(dú)立于其他段，因此可以在不同的段內(nèi)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。利用交換技術(shù)易于擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，通信范圍實(shí)際上沒(méi)有限制。

  (3)自適應(yīng)

  網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(數(shù)據(jù)終端和網(wǎng)絡(luò)組件)可自動(dòng)識(shí)別信號(hào)傳輸速率(10Mbps或100Mbps)，可根據(jù)以太網(wǎng)的配置協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)協(xié)商的支持。

  2.現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS

  西門(mén)子通信網(wǎng)絡(luò)的中問(wèn)層為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS，它是用于車(chē)間級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率最大為12Mbps，響應(yīng)時(shí)間的典型值為1ms，使用屏蔽雙絞線電纜(最長(zhǎng)9.6km)或光纜(最長(zhǎng)90km)，最多可接127個(gè)從站。

  PROFIBUS是不依賴生產(chǎn)廠家的、開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備均可通過(guò)同樣的接口交換信息。PROFIBUS已被納人現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158和EN50170，已有500多家制造廠商提供種類(lèi)繁多的帶有PROFTBUS接口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用戶可以自由地選擇最合適的產(chǎn)品，PROFIBUS在全此界擁有大量的用戶，PROFIBUS可用于分布式1O設(shè)備、傳動(dòng)裝置，可編程序控制器和基于PC的自動(dòng)化系統(tǒng)。

  PROFIBUS由3個(gè)系列組成:PROFTBUS-DP.PROFIBUS-PA和PROFIBUSFMS。

  PROFIBUSDP特別適用于可編程序控制器與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)分散的遠(yuǎn)程I/O設(shè)備之間的快速數(shù)據(jù)交換通信，即插即用，如用于西門(mén)子的ET200分布式I/O系統(tǒng)。主站之間的通信為令牌方式，主站與從站之間為主從方式，以及這兩種方式的混合。使用編程軟件STEP 7-MicroWIN 32或SIMATIC NET軟件，可對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組態(tài)或設(shè)置參數(shù)，可啟動(dòng)或測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。

  西門(mén)子的57系列可編程序控制器有的配備有集成的PROFIBUS-DP接口，也可以通過(guò)接口模塊或通信處理器連接到PROFIBUS-DP?？蓪⒍鄺lPROFIBUS-DP線路通過(guò)集成的接口或接口模塊連接到一個(gè)可編程序控制器。

  PROFIBUS-PA用于與過(guò)程自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行低速數(shù)據(jù)傳輸，咱應(yīng)時(shí)間的典型值為200ms，最大傳輸距離為1.9km，使用屏蔽雙紋線電纜，由總線提供電源。通過(guò)本質(zhì)安全總線供電，可用于危險(xiǎn)區(qū)城的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在危險(xiǎn)區(qū)城每個(gè)DP/PA鏈路可連接15個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。在非危險(xiǎn)區(qū)城每個(gè)DP/PA鏈路可連接31個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

  PROFIBUS-FMS用于不同供應(yīng)商的自動(dòng)化系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)，處理單元級(jí)(可編程序控制器和PC)的通用的控制層多主站數(shù)據(jù)通信，為解決復(fù)雜的通信任務(wù)提供了很大的靈活性。