输入口的内部电路多是由2个反并联的发光二极管串接一限流电阻接于公共点COM,当输入口与COM之间加一24V电压时,就会使其发光二极管导通发光,使其光敏三极管导通,即此输入点输入为1。由于PLC的输入端有多输入点,其各输入点的内部的与发光二极管串联的限流电阻的另一端接在一起,构成输入侧的公共端COM,如PLC公共点COM接24V电源的负极,则输入口应接+24V信号,如公共点COM接24V电源的正极,则输入口应接-24V信号,才会使输入口导通。见下图:
上图的PLC为S7-200,其输入侧的COM接24V电源的负极,对触点输入信号,可直接将开关的触点一端接在PLC的输入口,触点另一端接24V电源的正极,见I0.0~I0.3的连线方式。对电位式输入信号,如传感器是PNP型OC门输出式的传感器,对其供电电压E的大小无要求(5~24V都可),只要将传感器的供电源电压的正极与24V电源的正极相接,其输出端(PNP型晶体管的集电极)直接接输入口(I0.4)即可。对NPN型OC门输出式的传感器就不能按此方式连接,即对电位信号输出的传感器是有极性要求的。如果选用光耦器件进行连接,对传感器就无极性要求了(见上图右侧图)。在输入开关与PLC输入点连线无误时,将开关闭合时其对应输入点上的指示灯亮为好的如指示灯不亮说明此输入点有问题、
PLC的输出有2种形式:1、继电器触点输出,2、晶体管输出。继电器触点输出,可以把它看成开关,按正常连接负载连线即可(几个输出触点其一端连接一起,连线时要注意),晶体管输出,要考虑极性及连线要求,***好按说明书介绍连接。检查输出点的好坏,可先编一条程序,如输入点I0.0=1使输出点Q0.0=1(LDI0.0=Q0.0),PLC运行时,将I0.0的输入开关闭合,其Q0.0对应指示灯亮,说明Q0.0点完好,如不亮,说明此点可能有问题。
通信的任务就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等,通过通信介质连接起来,按照规定的通信协议,以某种特定的通信方式***率地完成数据的传送、交换和处理。
1.并行通信与串行通信
数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。
并行通信是以字节或字为单位的数据传输方式,除了8根或16根数据线、一根公共线外,还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快,但是传输线的根数多,成本高,一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部,如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。
串行通信是以二进制的位(bit)为单位的数据传输方式,每次只传送一位,除了地线外,在一个数据传输方向上只需要一根数据线,这根线既作为数据线又作为通信联络控制线,数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少,***少的只需要两三根线,适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口,工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。
在串行通信中,传输速率常用比特率(每秒传送的二进制位数)来表示,其单位是比特/秒(bit/s)或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别极大,有的只有数百bps,有的可达100Mbps。
2.单工通信与双工通信
串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。
单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送,每一个站既可以发送数据,也可以接收数据。
双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接收分别由两根或两组不同的数据线传送,通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息,这种传送方式称为全双工方式;用同一根线或同一组线接收和发送数据,通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据,这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。
3.异步通信与同步通信
在串行通信中,通信的速率与时钟脉冲有关,接收方和发送方的传送速率应相同,但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别,如果不采取一定的措施,在连续传送大量的信息时,将会因积累误差造成错位,使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题,需要使发送和接收同步。按同步方式的不同,可将串行通信分为异步通信和同步通信。
发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、l个奇偶校验位(可以没有)和停止位(1位、1.5或2位)组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后,将它作为接收的起始点,在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多,即使发送方和接收方的收发频率略有不同,也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多,它的传输效率较低,一般用于低速通信,PLC一般使用异步通信。
同步通信以字节为单位(一个字节由8位二进制数组成),每次传送l~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用,用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中,发送方和接收方要保持完全的同步,这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时,可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时,可以在数据流中提取出同步信号,使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位,只需要在数据块(往往很长)之前加一两个同步字符,所以传输效率高,但是对硬件的要求较高,一般用于高速通信。
4.基带传输与频带传输
基带传输是按照数字信号原有的波形(以脉冲形式)在信道上直接传输,它要求信***有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调,设备花费少,适用于较小范围的数据传输。基带传输时,通常对数字信号进行一定的编码,常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步,所以应用广泛。
频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段,对数字信号进行某种变换,将代表数据的二进制“1”和“0”,变换成具有一定频带范围的模拟信号,以适应在模拟信道上传输;接收端通过解调手段进行相反变换,把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器,即Modem。频带传输较复杂,传送距离较远,若通过市话系统配备Modem,则传送距离可不受限制。
PLC通信中,基带传输和频带传输两种传输形式都有采用,但多采用基带传输。
5.其他通讯方式
1.自由口通讯一般是指RS232的串行通讯方式,其通讯距离较短,速率较慢,一般在现场的某些仪表会采用这种方式,比较典型的是西门子的PC-PPI通讯;
2.总线一般指RS485的串行通讯方式,其通讯距离和速率要远高于RS232通讯方式,一般现场的PLC或变频器等设备用此协议较多,比较典型的是西门子的Profibus-DP,Modicon的Modbus等;
3.以太网采用的是国际通用的以太网通讯协议,具备相当高的速率,但其问题是设备成本较前两种方法要高很多,因此没有总线方式普及。