计算机PLC串行通信技术方法

    由于串行通信简单易用，使得工业使用串行通信来传输数据非常普遍。可是工业环境通常会有噪声干扰，在以RS-232作为传输时就经常受到外界的电气干扰，使得信号发生错误。为了解决这个问题，就产生了RS-485的通信方式。首先RS-232的传输信号的准位是参考地线，如果有干扰信号的作用，地线和信号本身均会受到影响，原始信号加上噪声后传送到接收端，而电线部分的信号则被地电位给平均掉了，因此信号发生了扭曲。而RS-485的信号将被传送出去时会先分成正负两条线路，当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号，如果信号标示成(DT)，而被分后的信号标示成(D+)和（D-），则原始的信号与被分后的信号在由传送端传送出去时的运算关系如下：    (DT)=(D+)-(D-)同样，接收端在接收到信号后，也依上式的关系将信号还原成原来的样子。这样，在线路受到干扰时，信号在两条线路传输的值为(D+)+noise和（D-）+noise，其合成关系为：    (DT)=[(D+)+noise]-[（D-）+noise]=(D+)-(D-)所以使用RS-485网络可以有效地防止噪声的干扰，工业上比较适合采用此种串行传输方式。    串行通信端口(serial communication port)在系统控制的范畴中一直占有极重要的地位，不仅没有因为时代的进步被淘汰，反而在规格上越来越向其极限挑战。现在计算机上的串行通信端口（RS-232）是标准配置，用途上则以连接Modem作通信传输最为常见。RS-232的通信端口是每一台计算机的必要配备，通常有COM1、COM2两个信道，有9Pin和25 Pin两种接头方式，如表4-1所示。    表4-1    RS-232端子定义
    端子     简写     意 义     Pin1     CD 载波帧测( carrier detect)     Pin2     RXD 接收字符( receive)     Pin3     TXD 传送字符( transmit)     Pin4     DTR 数据端备妥(data terminal ready)     Pin5     GND 地线( ground)     Pin6     DSR 数据备妥( data set ready)     Pin7     RTS 要求传送(request to send)     Pin8     CTS 清除以传送( clear to send)     Pin9     RI 响铃帧测( ring indicator)     (1)通信端口的初始化    ①数据的传送单位  串行通信端口所传送的数据是字符形态的，工业使用到的有ASCII字符码和JIS字符码。ASCII码使用8个位形成一个字符，而JIS码以7位形成一个字符。从RS-232传输上来看，由于PLC大多只是传送文字码，因此只要7个位就可以将ASCII码的0～127号字码表达出来（27=128共128种组合方式），所有的可见字符也落在此范围，所以7位就够了。    ②起始位与停止位当双方要开始传送数据时，发送端会在所送出的字符前后分别加上低电位的起始位和高电位的停止位，接收端会依起始位和停止位的设定来判定接收到的字符，只有加上起始位和停止位，才能够实现多字符的接收。起始位固定为1个位，而停止位则有1、1.5、2个位等多种选择，只要通信双方协议通过即可。    ③同位位的检查  同位位是用来检查所传送数据的正确性的一种码，可分为奇、偶校验两种。串行通信的数据格式如图4-5所示。
    图4-5    串行通信的数据格式    在热处理生产线和热轧钢厂PLC监控系统中，采用了串行总线的通信方法，其主从通信方式、总线型的RS-485网络系统结构中，只有一个主节点，而且只有主节点需要与各个从节点通信，这个主节点就是计算机，从节点是分布在工业现场的进行数据采集的监控仪表或PLC通信和数据采集等智能模块。为利用计算机本身的标准RS-23 2接口，即计算机使用RS-232协议进行通信，必须进行电平转换，将RS-232的高电平变为RS-485的TTL电平，为此可选用隔离型的RS-232/485转换器，其网络系统结构如图4-6所示。    如果计算机的两个串口都被占用，只有为计算机添加一块串口卡。这时，可以直接添加提供RS-485接口的卡，比如PCL-745卡提供两个RS-485接口，使用这种卡就不需要进行电平转换，也就不需要RS-232/485转换器，其系统结构如图4-7所示。主控计算机插上卡后，从整个系统看来，主控计算机和从节点之间都是通过RS-485总线连接起来的。
    图4-6    RS-485接口方法之一
    图4-7    RS-485接口方法之二    (2)计算机的异步通信适配器    计算机异步通信适配器提供两种接口标准，一种为EIA，另一种为20mA电流环（TTY标准）。EIA RS-232C接口采用DB-25P 25针RS-232C与适配器相连，另一接口作连接器，可与Modem相连，也可直接与其他设备相连。20mA电流环不与Modem相连，它可经光电隔离与其他设备相连。