1.RS-232C

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

  RS-232C采用負邏輯，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，只能進行一對一的通信。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，距離較近時只需要3根線(見圖74，GND為信號地)。RS-232C使用單端驅動、單端接收的電路(見圖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的影響。

  2.RS-422A

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

  RS422A在最大傳輸速率(10Mbpe)時，允許的最大通信距離為12m;傳輸速率為100Kbs時，最大通信距離為1 200m。一臺驅動器可以連接10臺接收器。

圖7-4 RS232C的信號連接

圖7-5 單端驅動單端接收

圖 7-6 平衡驅動差分接收

  3.RS-485

  R5485是RS422A的變形，RS-422A是全雙工，兩對平衡差分信號線分別用于發(fā)送和接收2RS-485為半雙工，只有一對平衡差分信號線，不能同時發(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絡(見圖7-7)，構成分布式系統(tǒng)，系統(tǒng)中最多可有32個站，新的接口器件已允許連接128個站。

圖7-7 RS-485網絡

  工廠自動化通信網絡

  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算機之間以及可編程序控制器與其他智能設備之間的通信?？删幊绦蚩刂破髋c計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉接器相連構成網絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構成“集中管理、分散控制"的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化(FA)系統(tǒng)發(fā)展的需要。各可編程序控制器或遠程1/0模塊按功能各白放置在生產現(xiàn)場進行分散控制，然后用網絡連接起來，構成集中管理的分布式網絡系統(tǒng)。

  西門子公司提出的全集成自動化(TIA)系統(tǒng)的核心內容包括組態(tài)和編程的集成、數據管理的集成以及通信的集成。通信網絡是這個系統(tǒng)重要的，關鍵的組件，提供了各部件和網絡間完善的通信功能。

  SIM ATIC NET是西門子公司的網絡產品的總稱，它包含了三個主要的層次。

  1.工業(yè)以太網

  SIM A TIC NET的頂民為工業(yè)以大網，它是基于國際標歡IEE802.3的開放式網絡。以太網可實現(xiàn)管理-控制網絡的一體化，可生成到因特網，為全球聯(lián)網提供了條件。以太網在B城網(LAN)領城中的市場占有率高達80%，通過廣城網(如ISDN或Internet)，可實現(xiàn)全球性的遠程通信。網絡規(guī)?？蛇_1024站，距離可達1.5km(電氣網絡)或200km(光纖網絡)。符合IEEE802.3u標準的100Mbps的高速以太網發(fā)送信息顯著加快，占用總線的時間極短。

  協(xié)員工業(yè)以太網將控制網絡集成到信息技術(IT)中，可與使用TCP/IP協(xié)議的計算機傳輸數據，可使用E-mail和Web技術，用戶可在工業(yè)以太網的Socket接口上編制白己的協(xié)議，可在網絡中的任何一點進行設備啟動和故障檢查，冗余網絡可構成冗余系統(tǒng)。

  西門子可提供以太網通信模塊或通信處理器，遠程訪問路由器可在廣域網連接的兩個以太網之間實現(xiàn)遠程通信。

  西門子的工業(yè)以太網中采用了以下的新技術:

  (1)清除沖突的全雙工方式

  由于避免了報文競爭，數據吞吐量明顯地增加，在兩個節(jié)點之間可同時發(fā)送和接收數據，全雙工快速以太網鏈路的數據傳輸率可增加到200Mbps。

  (2)交換技術(Switching)

  交換技術用開關將一個網絡分成若干段.降低了網絡通信的負載。在每個獨立的段中，本地數據通信獨立于其他段，因此可以在不同的段內同時發(fā)送數據。利用交換技術易于擴展網絡的規(guī)模，通信范圍實際上沒有限制。

  (3)自適應

  網絡節(jié)點(數據終端和網絡組件)可自動識別信號傳輸速率(10Mbps或100Mbps)，可根據以太網的配置協(xié)議實現(xiàn)對自動協(xié)商的支持。

  2.現(xiàn)場總線PROFIBUS

  西門子通信網絡的中問層為工業(yè)現(xiàn)場總線PROFIBUS，它是用于車間級和現(xiàn)場級的國際標準，傳輸速率最大為12Mbps，響應時間的典型值為1ms，使用屏蔽雙絞線電纜(最長9.6km)或光纜(最長90km)，最多可接127個從站。

  PROFIBUS是不依賴生產廠家的、開放式的現(xiàn)場總線，各種各樣的自動化設備均可通過同樣的接口交換信息。PROFIBUS已被納人現(xiàn)場總線的國際標準IEC61158和EN50170，已有500多家制造廠商提供種類繁多的帶有PROFTBUS接口的現(xiàn)場設備，用戶可以自由地選擇最合適的產品，PROFIBUS在全此界擁有大量的用戶，PROFIBUS可用于分布式1O設備、傳動裝置，可編程序控制器和基于PC的自動化系統(tǒng)。

  PROFIBUS由3個系列組成:PROFTBUS-DP.PROFIBUS-PA和PROFIBUSFMS。

  PROFIBUSDP特別適用于可編程序控制器與現(xiàn)場級分散的遠程I/O設備之間的快速數據交換通信，即插即用，如用于西門子的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，可對網絡設備組態(tài)或設置參數，可啟動或測試網絡中的節(jié)點。

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

  PROFIBUS-PA用于與過程自動化的現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器進行低速數據傳輸，咱應時間的典型值為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。通過本質安全總線供電，可用于危險區(qū)城的現(xiàn)場設備，在危險區(qū)城每個DP/PA鏈路可連接15個現(xiàn)場設備。在非危險區(qū)城每個DP/PA鏈路可連接31個現(xiàn)場設備。

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