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常见通讯协议范文1
关键词：PLC通信；modbus；现场总线
引言
在工业控制中，可编程控制器（简称PLC）作为工业控制装置已得到广泛的应用。采用高度实时性、高可靠性的PLC通信技术，就成为构成性能优异的自动控制系统的关键所在。Modbus协议是应用于电子控制器的一种通用语言。通过此协议，控制器和控制器经由（例如以太网）和其他设备之间可以通信。
1.应用背景
在一个控制系统中，往往需要对几个分布的电机进行集中的控制，这就需要一个主控制器和若干个从变频器，这里的主控制就是PLC，我们可以通过触摸屏等外围设备给PLC输入，PLC可以监控各个变频器的运行状态，给PLC传达控制指令，这样PLC，变频器与电机就构成了工业控制中最常见也最小的控制系统。如图1我们是用modbus协议构建工业通信网络。
2.基于Modbus的PLC通信
现在的变频器和PLC大多提供RS485和RS422接口，这里我们选用三菱的FX-2N和安川G7变频器为例来具体介绍下基于modbus的PLC通信。
2.1 通讯协议
Modbus是一种串行通讯协议，通信协议定义了串行通信中传输的信息内容及使用格式。其中包括：主机轮询（或广播）格式；主机的编码方法，内容包括：要求动作的功能码，传输数据和错误校验等。从机的响应也是采用相同的结构，内容包括：动作确认，返回数据和错误校验等。如果从机在接收信息时发生错误，或不能完成主机要求的动作，她将组织一个故障信息作为响应反馈给主机。该协议应用与变频器接入具备RS232/RS485总线的"单主多从"PC/PLC控制网络。接口方式为RS232/RS485硬件接口。传输方式为异步串行，半双工传输方式。在同一时刻主机和从机只能有一个发送数据而另一个只能接收数据。数据在串行异步通信过程中，是以报文的形式，一帧一帧发送。单主机多从机系统。从机地址的设定范围为1~247，0为广播通信地址。网络中的从机地址必须是唯一的拓扑结构。
2.2 通讯部分的连线
通讯部分的连线比较简单，FX2N要通过RS485通讯模块SW-FX2N-485-BD与安川变频器相连，原理图中已给出连线，注意正负级不能接错，触摸屏通过PLC口与FX2N相连，下面图2是通讯模块，触摸屏与PLC的实物图与连线图。
2.3 通讯参数的设置
通讯参数的设置分为变频器通讯参数的设置，这里介绍PLC通讯参数的设置和触摸屏通讯参数的设置。
（1）变频器部分：
每中变频器都有它固定的通讯格式，安川变频器通讯格式中有些通讯参数已经固定下来，不可更改，比如同步方式，数据长度，停止位个数，通讯协议等，像站地址，波特率，奇偶校验等则可以通过参数进行更改。
Modbus是主控制器对驱动装置的传送指令，驱动装置采用接受指令响应方式，一下为传接信号的构成，因指令内容不同，数据长度有变化。变频器的通讯是需要设定的参数主要有频率指令的输入方法b1-01，运行指令的输入方法b1-02，站地址H5-01，传送速度H5-02，传送校验H5-03，其他参数按出厂设置即可。
（2） PLC部分
PLC部分主要是串行数据RS指令的使用和几个特殊通讯软元件的使用。
RS指令是为RS232，RS485功能扩展板及特殊适配器进行发送接受串行数据的指令，格式如图3所示：
根据变频器的参数设定，我们设置D8120的参数为08C1H，即8位无校验1位停止9600波特率无终止符RS485通讯。
在发送数据时，必须对发送标志位M8122进行置位，发送完成系统自动复位，无需手工复位。当有数据过来时，接受标志位M8123自动置位，接受后必须对M8123进行手工复位。
3.PLC与变频器的通讯程序
首先介绍读的程序，下面是通讯程序一开始的参数设置，读和写都是一样的，它们的作用是设置通讯格式，设置8位传送，超时判断和串行数据传输。前面的参数正确设置后，接下来就是传输参数的设置，这些参数都是PLC按照一定的格式发送给指定变频器的，在通讯正确的情况下，变频器也会按一定格式返回给PLC包含有要求访问的数据的参数。
传送数据完成后，变频器会响应请求，在其内部存储器地址0024H中读出输出频率后返回给PLC，数据存放在D313和D314中，PLC通过程序将数据存放在D318中，连接触摸屏后，触摸屏直接访问PLC的D318，即可显示输出频率。连接上触摸屏之后直接将触摸屏上数据输入的地址改成D320，可实现从触摸屏上输入频率了。
4.触摸屏设计
现在很多拉丝机很多都用到了触摸屏，拉丝机作为加工线缆的重要设备，本来代价就比较大，而拉丝机的客户有大多是加工线缆的公司，所以对拉丝机性能和稳定性远远超过了对拉丝机成本的要求，很多客户为了追求操作的简单和直观，加上工业现场工况的恶劣，直接要求拉丝机上必须具备有触摸屏的功能，触摸屏可以和PLC通讯，也可以直接和变频器通讯，25触摸屏工作电压是+24V直流电源，通过PLC给定。连线方面很简单，通过download口从电脑上下载程序，PLC口与三菱的FX2N连接即可。
5.结束语
在实施图2所示项目中， 采用了基于Modbus现场总线的PLC通信技术。该项目的运行实践表明： PLC与变频器之间的通信具有高度实时性、 高可靠性的特点，完全能够满足实际生产对自动控制的要求。
参考文献：
[1] 韩兵、.现场总线控制系统应用实例[M].北京：化学工业出版社,2006
[2] 陈在平.可编程控制器技术与应用系统的设计[M].北京：机械工业出版社,2006
[3] 王树青.工业过程控制[M].北京：化学工业出版社，2007
[4] 许大中.交流电机调速理论[M].杭州：浙江大学出版社，1991
[5] 三菱公司.三菱FX说明书[R].2008
[6] 安川电机.安川G7变频器说明书[R].2008
[7] 信捷公司.TP系列触摸屏[R].2008
常见通讯协议范文2
关键词：火灾；自动报警系统；常见问题
中图分类号：X928.7 文献标识码：A
1、火灾自动报警系统中存在的诸多问题
1.1、缺乏规范、统一的通讯标准
目前，火灾自动报警系统由于缺乏规范、统一的通讯标准，直接导致了传输信息的不流畅。通讯协议指的是火灾自动报警系统实现传输信息、确认和响应应该依照的法则，火灾自动报警系统只有具备完善的科学的通讯标准，最终才能达到系统结构部件之间的信息交互的目的，实现优化系统的功能。现如今，大多数的火灾自动报警系统普遍采用总线制的形式，但是，目前我国国内还没有总线式火灾自动报警系统的通讯协议标准，信息的传输也就很难完成，也就无法准确对即将发生火灾的地区报警。由此看来，缺乏规范、统一的通讯标准直接会引起很多问题。
1.2、未能充分利用技术资源
未能充分利用技术资源，主要表现在：第一，各个制造厂商对开发产品的行为比较封闭，很难做到合理有序，更不用说跟上技术的发展步伐或者和国际接轨；第二，重复开发产品，不能共享信息资源，导致技术和资源严重的浪费，使得生产厂商开发产品的成本较高且周期也较长，很难准确把握和站稳市场；第三，由于缺乏规范、统一的通讯标准，导致在鉴别产品质量时缺少统一的标准，在一定程度上将会很难实现优胜劣汰。出现上述状况不仅直接阻碍了技术的发展，而且促进了企业之间的不正当竞争的出现。[2]
1.3、用户操作使用困难
在日常的使用和操作过程中，操作人员通常没有经过专业的技能和知识的培训，使用户操作困难，从而操作人员在消防设施运行的同时还需一定的专业知识。
1.4、系统出现误报、漏报问题
火灾自动报警系统需要将干扰滤除，并且能够及时、准确的判断火灾的发生，但由于火灾感应器的安装环境比较复杂多变，自然环境中的灰尘、磁场、静电等因素的影响，其中变化的特点和出现火灾时烟雾等的变化有很多相同的地方。现如今，传感器在判断火灾方面存在很多不足，并不能较准确的感应物质在燃烧时产生的辐射、气味等，导致系统出现误报、漏报问题。
1.5、管理不到位
为了最大限度的减少值班人员工作，对火灾自动报警系统要统一管理，一般设计是把消防和和安防装置放置在一个控制室内。通常情况下，大多数值班人员都没有经过正规的训练，缺乏一定的专业知识，根本不了解系统的原理以及设备的运行状况，且值班人员更换的次数较多，当出现故障报警时，往往处理的方法不正确；尤其是在特殊的情况下，不能充分发挥出技防的优势；由于设备维修人员工作不到位，有可能长时间的工作使火灾自动报警系统老化，严重的甚至不能正常运行。
2、引起火灾自动报警系统运行问题的原因
2.1、设计中存在遗漏和缺陷
火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关方针政策，针对保护对象的特点，做到安全可靠、方便使用、技术先进、经济合理。而提高设计质量是保证建筑防火系统安全的首要环节。一些从事消防设计专项设施单位未取得国家《消防设施专项工程设计征书》，设计过程中没有严格执行国家《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》等有关规定，使得许多场所无法选用更为切合实际的产品。比如，有的场所该选用光电感烟探测器的却采用了离子感烟探测器或感温探测器；系统传输线路的线芯截面选择不能满足自动报警装置的技术要求和机械强度的要求；区域报警控制器的容量小于报警区域内的探测点位总数，集中报警控制器的容量小于保护范围内探测点位总数等。
2.2、施工单位施工质量要求不高
火灾自动报警系统设计规范》中规定，火灾自动报警系统的传输线路和50V以下供电控制线路，应采用电压等级不低于交流250V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。采用交流220/380V的供电和控制线路应采用电压等级不低于500V铜芯绝缘导线或铜芯电缆。有些施工单位为了降低成本，在选择导线时不按标准选线，而是用一些价格低廉的导线代替，这样有的导线绝缘塑料中含有杂质，造成线间电容过量，使整个系统运行不稳定。另外导线截面过小、线路回路电阻过大，也会造成联动设备无法正常启动。在施工过程中线路过长需要接头是很无法避免的事情，规范中明确规定，导线的接头应在接线盒内焊接或用端子连接。有些施工单位为了省事而直接对接，这样时间久了就会产生氧化，使接触电阻加大，联动设备无法正常启动。
2.3、系统管理维护不到位
由于消防系统是一种以防万一的防护措施，应用率不是很高，致使企业责任人、管理人消防意识淡薄，消防系统出现了问题不是积极修复而是不理不采；或对消防认知不够不能把消防工作抓实抓细，导致系统在运行维护维修方面存在漏洞问题。
3、解决火灾自动报警系统中存在问题的有效措施
3.1、建立规范统一的通讯标准
火灾自动报警系统在传输数据时必须要遵守标准、统一的通讯协议，这样才能够使得信息数据的传输具有可读性和准确性。相关的部门要积极组织国内大型的生产企业，建立统一的火灾自动报警系统通讯标准。在建立统一、规范的火灾自动报警系统通讯协议之前，应当首先了解国际工业计算机网络技术的发展动态，同时还要借鉴已经被公认的标准总线和协议，通过当前的硬件和软件技术，保证建立的通讯协议能够和国际接轨。并且，建立的统一、规范的协议标准要根据国内技术先进、性能可靠的企业的标准作为基本的技术上的支持，促进我国火灾自动化报警行业得到快速的发展和不断的更新。
3.2、利用先进的技术完成火警判断
利用先进的技术指的是智能化算法技术，其主要包含模糊逻辑、神经网络等。智能化算法技术一般是是对人的大脑基本特性进行模拟，利用此项技术对火灾探测器的火灾信号进行处理，使自动报警系统可以模仿人的大脑对即将要发生火灾的地区进行准确的判断，这样可以大大降低误报或者是漏报火警信息的可能性，从而大大增强了系统的可靠性。
3.3、严格执行验收程序
遵循国家的有关法律法规，消防检测单位要安排专门的人员对火灾自动报警系统进行检查，在得到报告后，可以向消防管理部门提交验收申请。消防监督单位一定进行监督，建设单位要共同参与到设计、监理、调试的验收工作中。假如发现设备存在问题，因为系统已经基本成型，改革难度比较大，必须对修改方案进行讨论，及时采取相应的措施进行调整，最终达到验收的要求。
3.4、运行管理工作要到位
运行管理工作要到位，一方面，要对操作人员通过消防单位的专业知识和专业技能的培训，带证上岗；另一方面，要让操作人员了解和掌握设备系统的原理、规范要求以及紧急情况下处理设备的流程。同时对火灾自动报警系统还要定期进行检测，及时清理灰尘，对电气参数校验进行调整，而且还要有一定的记录。
4.结语
总体说来，随着经济和社会的飞速发展，使得现代化城市人口越来越多，建设完善且准确的火灾自动报警系统就成为了建筑消防的重点和难点，然而对火灾自动报警系统的运行和管理成为目前首要解决的问题。不管多好的预警系统都需要安排专人去管理。由此看来，加大对建筑消防科技和教育的投资，才能满足现代各种消防工程的需求。
参考文献
[1]张学立.浅析火灾自动报警系统设置及常见问题[J].山东商业职业技术学院学报,2011,05:94-96.
常见通讯协议范文3
[关键词]DCS PLC 通讯 MODEBUS 组态
中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0241-01
1.前言
碳纤维装置碳化区域碳化氧化区域有氧化炉、炭化炉、表面处理、废气焚烧系统等成套设备及驱动装置，其配置有相应的PLC系统实现各成套设备范围内的工艺控制及信号采集。为了实现对碳化氧化区域的生产过程在DCS系统上有效地的监控及数据共享，我们采取PLC与DCS之间通过通讯连接的方式，将 PLC采集数据传输到DCS。
2.系统组成及硬件配置
2.1 系统组成
成套设备的控制均选用西门子的S7系列PLC，DCS系统选用的是横河的CENTUM VP。其中PLC系统与DCS系统的通讯示意图，是系统上位机采用横河DCS控制系统，实现氧化碳化区域整个生产过程进行集中监测。下位机采用的是西门子S7系列PLC系统，实现对现场各种智能仪表，包括现场电机、智能开关、变频器、传感器等执行、检测设备的启停控制状态等信息的采集。
2.2 通讯协议及硬件配置
网络采用MODBUS RTU通用工业标准协议，物理接口采用标准的RS485接口。选用DCS系统为主站，与成套设备PLC控制系统为各从站，这样DCS系统可随意监控任何一个PLC系统所控制的生产现场情况，而PLC系统之间则不进行通讯防止发生意想不到的干扰的等问题。
分别采用西门子型号为CP341和横河型号为ALR121的通讯卡，在实际工业生产现场，为了降低干扰提高通讯的可靠性，需要保证可靠的系统接地，布线上远离电源线、强电磁场源设备等，并采用高品质的双绞线。
3.系统软件组态及调试
3.1 对PLC通讯模块组态
在PLC系统中安装通讯卡件CP341驱动后，对通讯卡进行硬件配置及波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、从站地址等参数设置。参数设置中需注意在Protocol选项中选择MODBUS Slave，然后再设定Modbus从站的Function code地址与PLC中M，I，Q等地址的对应关系。根据通讯数据的存储状况，我们选用的对应可读写DB区的Function code 03和只读DB区的Function code 04。
3.2 对DCS系统通讯模块ALR121组态
首先要对ALR121通讯卡属性进行定义，然后选择并定义端口波特率，奇偶校验，响应时间等通讯参数，最后在图形组态中对每个通讯数据进行功能组态。在通讯卡的设置和通讯数据组态时需注意如下：
1）波特率：与从系统的波特率需设置一致。
2）通讯错误处理：当通讯中出现问题时，系统所作的错误处理动作，通过设置这几项，可以提高通讯反应速率。
3）2线制/4线制选择设置：选择不同的接线方式，需要设置不同的接线形式。
4）ALR121卡件有PORT1和PORT2，两个通讯口，每块通讯卡件可挂2路通讯线，定义通讯量“Buffer”时要将2路通讯量都考虑进去，并适当增加一些余量，以备系统应用扩展。
5）不同类型的通讯数据所占的数据位不同，一般按模拟量、开关量可分为整数（16位）、双整数（32位）、浮点数（32位），I/O信息表中每个位是16位，根据数据类型的不同将占用不同的数据位，设定不同的通讯长度“SIZE”.假设SIZE设置为96，若Date Type中数据类型是整数，表示传送的数据是96个，若是双整数或浮点数，则只有48个；
3.3 系统调试
系统硬件通过通讯电缆连接、系统组态完成后进行下装，分别使它们处于运行状态，此时从理论上讲已可以进行数据传输，但实际操作中往往需要进行系统调试，下述是调试
调试中常见问题及解决方案：
1）数据类型“Data Type”设置不当导致数据传送出错：要传送的数据分为开关量和模拟量两种类型，相应的数据类型（必须和从站（PLC）数据类型一致），按输入、输出可分为16位整数、32位双整数、16位带符号整数、32位带符号双整数、32位浮点数、64位浮点数。当ALR121模块I/O通讯组态时，Data Type数据类型设置与PLC发送数据类型不一致，导致传输出错。
2）Size设置不当导致数据传送出错：通讯状态显示正常， DCS接收的数据的数据和现场触摸屏显示的数据偏差很大。检查PLC中的数据和触摸屏显示一致，PLC发送的的数据也一致，但DCS接收数据不同。最后发现在DCS组态时Size中所写的数据比PLC实际通讯过来的数据多，即若PLC通讯过来48个浮点数，则在DCS组态时应该填写的数据是96，但实际填写的数据不是96，就会造成DCS要求读取的数据比PLC通讯的数据多，使得显示的数据产生偏差。经过修正后DCS显示与实际数据一致。
4.结语
碳纤维装置西门子PLC系统和横河DCS系统投用至今，其通讯安全可靠，能够满足生产需求。由于减少了电缆和控制系统I/O卡件的使用量，从而节省系统的硬件成本；避免了大量现场信号电缆的长距离敷设，减少了干扰，提高信号的精度，更方便用户的使用和维护，降低工程施工工作量、周期和施工费用，收到了良好经济效益。现代通讯技术的应用将碳纤维装置部分区域生产现场信息通过通讯传输实时显示于DCS的操作站上，便于管理人员、操作人员操作和监视生产过程，为碳纤维装置的安稳长满优运行提供了技术保障。为今后的技改技措项目积累了自控方式选用的有益经验。
参考文献：
[1] GB/T19582.3-2008基于Modbus协议的工业自动化网络规范 [S]中国：中国标准出版社，2008
常见通讯协议范文4
【关键词】异构机床；串行通信；硬件
随着计算机技术、通信技术和CIMS技术的不断发展，DNC的内涵和功能不断扩大，与以前的DNC相比有很大的区别，它着眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划，技术准备，加工操作等基本作业进行集中监控和分散控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使之信息相互交换，因此，在数控加工网络化系统中，不仅仅要考虑设备层异构数控加工设备的集成，还要考虑DNC整个系统内的数据传输，现针对公共实训基地进行异构机床串行通信设计与实现。
一、异构数控系统的集成方案
DNC主机与数控机床之间的通讯连接是DNC系统的关键技术之一。由于不同的数控设备的通讯接口差别较大，数控协议的种类也较多，要想形成数控加工的网络化制造，必须将这些异构数控系统集成起来。为了实现异构数控系统集成化管理，数控系统制造商们己在积极地寻找解决通讯协议标准化问题的途径。在数控通讯协议标准化之前，数控加工车间只能依靠研制专门的DNC装置来解决数控机床的集成控制和管理问题，诸如FANUC和Siemens等异构系统的通讯[1]。DNC装置初始阶段的研究重点是开发智能硬件设备，接口标准主要依靠智能硬件装置实现异构系统的通讯协议的转换。目前，数控通讯协议转换的实现逐渐从智能硬件技术向“软插件”技术转移。“九五”期间，我国“863”高科技计划己经立项研制这种DNC软插件系统，这对数控设备的集成管理具有重大意义。
二、串行通信
（一）串行通信基本概念
串行通信是数据在单条一位宽的传输线上，一比特接一比特地按顺序传送的方式，为了保证数据传送的正确和一致，接收和发送双方对数据的传送应确定一致的且相互遵守的约定，它包括数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、错误校验方式及控制字符定义等，即通信协议（protocol）[2]。
串行通信的特点如下：
1.节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点。
2.数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的，如图1，这也是串行通信的主要缺点。
由此可见，串行通信适合于远距离传送，可以从几米到数千公里。对于长距离、低速率的通信，串行通信往往是唯一的选择。
串行通信根据其信息传输格式不同可分为异步通信和同步通信。异步通信结构简单，但速度不快。同步通信传送率高，但接口结构复杂，一般在传送大量数据时使用。异步串行通信在数控机床上应用比较广泛，现在主要的接口标准有RS-232C和RS-422/RS-485。串行通信中，数据通常是在两个站之间进行传送，
按照数据流的方向可分成三种基本的传送模式：全双工、半双工和单工。
在串行数据传输中，如果传送的数据可以被接收端立即处理，就不需要流控制，但是如果通信两端的操作存在速度上的差异，就必须有流控制。流控制有数据缓冲和数据流开关控制两类，后者又可以进一步分为RTS/CTS，XON/XOFF和协议传送等。
（二）串行通信的接口标准
1.RS-232C接口标准[3]
RS-232C标准（协议）是美国EIA（Elect-ronic Industry Asscciation）与BELL等公司一起开发的的通信协议，在异步串行通信中应用最广泛的标准总线，其全称是EIA-RS-232C，其中RS是Recommended Standar的缩写，代表推赠标准，232是标识符，c代表最近一次的修改。它最初是为远程通信连接数据终端设备DTE（DataTerminal Equipment）与数据电路端接设备DCE（Data Circuit-teminating Equipment）而制订的，但目前以广泛用于计算机与终端或外设之间的近端连接。图2即为计算机主板上的两个RS-232通信端口图片。
（1）RS-232C引脚定义
RS-232C标准并未定义连接器的物理特性，常用的有DB-25和DB-9类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。PC和XT机采用DB-25型连接器，AT机采用DB-9型连接器。引脚定义见表1。
（2）RS-232C电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种型号线功能都作了明确规定。在RS-232C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑”1”-5～-15V；逻辑”0”：+5～+15V。噪声容限为2V。即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑”0”，高到一3V的信号作为逻辑”1”。
（3）接口的物理结构
RS232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座，通常插头在DCE端，插座在DTE端。一些设备与PC机连接的RS-32-C接口，因为不使用对方的传送控制信号，只需二条接口线，即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。
（4）RS-232的通信距离及速度
RS-232规定最大的负载电容为2500pF，这个电容限制了传输距离和传输速率，由于RS-232C的发送器和接收器之间具有公共信号地（GND），属于非平衡电压型传输电路，不使用差分型号传输，因此不具有抗共模干扰的能力。在不使用调制解调器（MODEM）时，RS-232能够可靠进行数据传输的最大通信距离为15米，对于远程通信，必须通过调制解调器进行远程通信连接。
标准串口能够提供的传输速度主要有：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps等，在工业控制场合，9600bps是最常见的传输速度，在传输距离较近时，使用最高传输速度也是可以的。传输距离与传输速度的关系成反比，适当的降低传输速度，可以延长RS-232的传输距离，提高通信的稳定性。
2.RS-422与RS-485接口标准
为了弥补RS-232通信距离短、速率低的缺点，EIA又推出了RS-422。RS-422的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将传输速率提高到了10Mbit/s，传输距离延长到4000英尺，并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，被命名为TIA/EIA-422-A标准。
为了扩展应用的范围，EIA在RS-422的基础上又定制了RS-485标准，它与RS-422兼容。RS-485也采用平衡传输方式，增加了多点、双向通信功能，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。RS-485标准抗干扰能力强，传输速率高，传送距离远。采用双绞线，不用Modem的情况下，当传输速率为100Kbps时，可传送的距离为1.2Km，当速率降到9600Kbps时，则传送距离可达15Km。它允许的最大速率可达10Mbps。RS-422和RS-485参数对比见表1。
三、硬件布局方案
（一）系统硬件布局
公共实训基地的主要学习范围分布在一楼和二楼。一楼主要是数控车间，供学生生产实践用；二楼主要是机房，是对学生进行数控知识的教学用地。其中，一楼分布着多种类型的数控机床，如FANUC，SIEMENS，Heidenhain，MAZAK等，其局域网体系的硬件布局如图3。
一楼的信息中心是整个系统的核心，控制着整个生产活动。数控车间通过无线网络将机床网络化。二楼的机房的PC机的操作系统是Windows XP，在其基础上装有CAD/CAM系统，学生可以在机房内，学习数控的知识，在软件上实现加工仿真，并可将NC代码通过DNC系统传输到指定机床，实现实践与理论的结合，获得最佳的学习效果。
（二）硬件概况
整个硬件布局中，用到的硬件主要有PC机，（IBM）塔式服务器，网络交换机，工业级无线接入器，工业级交换发射机，智能PC终端等。下面我主要介绍下（IBM）塔式服务器，工业级无线接入器，工业级交换发射机，智能PC终端的详细参数。
（1）工业级无线接入器（如图4）
网络标准IEEE802.11g、802.11b
数据传输率54、48、36、24、18、12、11、9、6、5.5、2、1Mbps
有效工作距离室内：200米以上、室外：800米以上
频率范围2.4GHz-2.4835GHz
灵敏度错包率PER
调制方式优于QPSK、16-QAM、64-QAM
天线外置可拆卸、增益2dBi
（2）工业级交换发射机（如图5）
网络标准IEEE 802.11g、IEEE 802.11b、IEEE 802.3、IEEE 802.3u
频率范围2.4GHz以上
有效发射距离1000米以上
传输协议PCC
支持WPA安全性、64/128位
接口类型RJ-45
（3）（IBM）塔式服务器（如图6）
机架式结构处理器类型：Intel Xeon E5440以上
标称主频（MHz）：2830以上；
Harpertown（四核心）
内存类型ECC DDR2 667 Chipkill FB-DIMM
标准内存2G以上
（4）智能PC终端（NC601型）
开关稳压电源（兵装5V1A+7.5V2A）
内嵌CAXA专用通讯软件
以上硬件应能和所投软件系统无缝集成，符合国家标准。
（三）联网接口的协议转换模块
由于以太网络比RS232线路的稳定性高得多，利用一个设备将机床的RS232串口通信转化成以太网络，接入企业局域网，就可以实现真正意义的“机床网络”。
网络DNC的实现方法：在每台数控机床里放置一台微缩型计算机，这台微缩计算机称为：智能终端。它内部具有独立的CPU、内存和嵌入式OS以及完整TCP/IP协议栈，可以将RS232串口数据转换成TCP/IP、ARP、PPP、TELNET、UDP等协议平台上的10/100M以太数据。智能终端外部具有两个接口：以太网络的RJ45（10/100M）接口和RS232接口。它不但具有独立的IP地址，同时具有RS232功能。它能够按照一定的协议和数控机床进行串口通信，也可以通过以太网络协议与企业局域网络上的服务器进行数据交换。智能终端一般放置在机床内部，可以将RS232线路缩到最短，高传输稳定性。并且，通过智能终端，企业的服务器避免了和数控机床的RS232接口直接通信，在智能终端内部封装了不受病毒侵犯的LINUX操作系统，通过网络DNC的权限控制，彻底防止了病毒和黑客的攻击。数控机床通过智能终端接入企业局网后，机床的接入数量将不再受串口本身局限性的约束，通讯能力超过256台机床[4，5]。
参考文献
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常见通讯协议范文5
【关键词】S7-400；SINAMICS S120；通讯；编程
1、引言
在工业自动化控制系统中，最为常见的是PLC和变频器的组合应用。变频器作为一种控制拖动的装置系统在冶金等行业的运行越来越广泛，随着工业自动化程度的不断提高，通过网络通讯的方式进行数据的交换越来越普遍，PLC作为企业自动化控制的中心枢纽，在设备的自动化方面已经不可缺少，PLC与变频器的通讯功能的实现，为自动化程度的提高向前迈了一大步，通过PROFIBUS DP网线实现通讯功能，由PLC将信号传输给变频器实现控制电机的运转功能。本文结合西门子S7-400系列PLC与SINAMICS S120变频器为例，浅谈它们之间的网络通讯功能。
SIMATIC S7-400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使SIMATIC S7-400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。
SINAMICS是西门子公司新一代的驱动产品，它将取代现有的MASTERDRIVES及SIMODRIVE系列的驱动系统、SINAMICS系列中的SINAMICS S120是集V/F控制、矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动系统，具有模块化的设计。各模块间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLIQ相互连接。
2、硬件组态
2.1 PROFIBUS DP总线
PROFIBUS DP是一种高速低成本工业现场总线，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。PROFIBUS DP用于现场层的高速数据传送，主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站（PLC）程序循环时间短。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态.诊断和报警处理。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
S7-400与SINAMICS S120之间通过PROFIBUS DP总线可进行周期性及非周期性数据通讯。使用标准S7功能块SFC14/SFC15，S7-300/400PLC通过PROFIBUS周期性通讯方式可将控制字1（CTW1）和主设定值（NSERP_B）发送至驱动器，使用标准S7功能块SFC58/SFC59，可以实现非周期性数据交换，读取或写入驱动器的参数，通常是在需要改变参数值时，才进行读写操作。
2.2 PROFIBUS DP地址设置
变频器S120地址设置，有两种方式：
1、通过CU320模块上的拨码开关设置地址，地址设置有效值为1～126。注意：通过拨码开关改变地址时应断掉变频器电源。
2、拨码开关全部拨到OFF或ON状态时可以利用参数P918设置地址，否则P918参数中设置的地址是无效的。变频器的PROFIBUS通讯波特率默认为：1.5Mbps。
3、软件编程
3.1 报文结构
在Starter软件里设置PROFIBUS通讯报文格式，例如：SIEMENS message frame 105 PZD10/10，点击Transfer to HW configuration，PLC中就选择了同样的报文格式，同时为变频器的整流模块及电机模块分配地址。编写程序时使用这些地址便可访问变频器，实现通讯功能。
3.2 用PROFIBUS DP总线对电机实现起、停控制及速度给定
3.2.1 周期通讯
S7-400PLC通过PROFIBUS DP网周期性通讯方式将控制字1（CTW1）和主设定值（NSETP_B）发送至驱动器。
1、控制字中Bit0做电机的起、停控制。
2、主设定值为速度设定值，频率设定值和实际值要经过标准化，使得4000（十六进制）对应于50Hz，发送的最高频率（最大值）为7FFF。可以再P2000中修改标准化频率，及参考频率（缺省值为50Hz）。
3、当组态的报文结构PZD=2或自由报文999时，频率设定值为一个字，在S7-400中可用“MOVE”指令进行数据传送；当组态的报文结构PZD>2，频率设定值为两个字时，在S7-400中对PZD（过程数据）读写参数时需调用SFC14和SFC15系统功能块。本例中使用SFC14与SFC15接受和发送数据。
SFC14（“DPRD_DAT”）用于读PROFIBUS从站的数据
SFC15（“DPWR_DAT”）用于将数据写入PROFIBUS从站
其中，EN为使能位，LADDR位为变频器地址，RECORD为相应DB块地址，eg：P#DB142.DBX 0.0 BYTE 64为DB142从第0位开始的64个字节。RET_VAL为返回值。PLC通过周期通讯将控制字和主设定值发送给变频器，控制变频器的起、停及速度给定。
3.2.2 非周期通讯
S7-400PLC通过PROFIBUS非周期性通讯方式读取参数需使用SFC58和SFC59两个功能块。使用SFC58/59可以交换大量的用户数据（最多240bytes）。用扩展PROFIBUS DP功能可以实现非周期性数据交换。传输数据块的内容应遵照非周期参数通道结构。
控制变频器运行通过先发送典型控制字047E再发送047F（Bit0的信号边沿：ON）实现。
停止变频器通过发送典型控制字047E（Bit0的信号边沿：OFF）实现。
读取变频器状态字及频率实际值：PLC接收状态字1（STSW1）与变频器传来的频率实际值（NACT_B）。
4、结论
通过以上举例讲述，以PROFIBUS DP为基础的PLC与变频器之间的通讯协议，在企业中得到越来越广泛的应用，其还可以实现在线监控功能，实时了解和掌握变频器等设备运行的状况，与传统方法相比，具有简单、高效、准确等优点，PLC与变频器通讯的应用已经成为控制电机调速的主要手段。
参考文献
[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2008.
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[3]陈洁.案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用[M].北京：中国电力出版社，2007.
常见通讯协议范文6
【关键词】GPS；分散控制系统；对时
0 引言
随着电力技术的发展，大容量、高参数的发电机组相继建成，对发电厂自动化系统稳定性的要求也就越来越高。现行规范要求，对发电厂、变电站、调度所需配置时钟同步对时系统，要求卫星同步时钟对时系统能够覆盖所有需要对时的设备，达到全厂时间基准的统一。在系统发生故障或事故时，设备记录的动作时序能够做到统一、准确，从而为事故原因的分析提供技术支持。
1 GPS对时方式介绍
目前电力系统中普遍采用GPS时间同步系统来作为时间基准。该系统应用全球定位系统（GPS）技术，接收GPS卫星发送的协调世界时（UTC）信号作为外部时间基准，输出时间精度为150ns的1PPS（即1 Pluse Per Second）脉冲，并输出国际标准时间、日期和接收器所处地理位置（经纬度）信息。
1.1 常见的时钟同步信号类型有以下几类：
1）脉冲信号：秒脉冲（1PPS）、分脉冲（1PPM）、时脉冲（1PPH）；
2）串口报文信号：报文内容包含年、月、日、时、分、秒，报文格式多为ASCII或BCD码；
3）编码信号：如IRIG-B时码（DC/AC）等；
4）网络对时信号：多采用NTP（Network Time Protocol）协议。
1.2 常见的时钟同步信号输出接口类型有：RS-485、RS-232、TTL、空接点、AC调制、光口、RJ-45等。
信号输出接口类型与时钟信号类型间的对照关系，如表1所示：
表1
1.3 常见的时钟同步信号传输通道
信号传输通道应保证GPS时间同步系统发出的时间，在传输到电厂设备时能满足设备对时间信号质量的要求。
1）同轴电缆：用于高质量的传输TTL电平接口，如脉冲信号、IRIG-B（DC）码TTL信号等，传输距离
2）屏蔽控制电缆：用于RS-232接口时，传输距离
3）音频通信电缆：用于传输IRIG-B（AC）信号，传输距离
4）光纤：用于远距离传输各种时间信号；
5）网线：用于传输网络对时信号，传输距离宜控制在100m内。
2 几种火电厂DCS系统的对时接口介绍
为便于描述，本文对所涉及到的几种DCS系统的网络结构，均按照2个单元机组网络加1个公用系统网络来考虑。
2.1 艾默生Ovation系统
Ovation系统具有一套完整、可靠、开放的网络通讯系统。通讯设备采用快速以太网交换机，网络结构克服了服务器/客户机这种主从依赖关系的网络结构，采用的是单层的，点对点的对等结构的冗余的100Mbps的一体化的快速以太网，系统中不需要任何网关。
Ovation系统通过使用以NTP为第一时钟的嵌套时钟，可以将整个系统内的所有SOE模块的同步保持在1ms分辨率之内。
Ovation单个网络内的IP Traffic Switch提供了标准的RJ-45接口，用于接入外部GPS信号，通讯协议为标准的网络时钟协议NTP。
2.2 ABB Symphony系统
此系统具有一套完整、可靠、开放的通讯系统，通讯系统分为：控制网络C-net、操作管理网络O-net、对外部系统的通讯接口。该网络是多点、多目标、存储转发式环网。
Symphony所提供的分布式SOE系统的服务器模件接受外部GPS时钟同步系统输出的标准IRIG-B信号（DC TTL电平信号0～5V），再通过Symphony系统的硬件时钟同步链，每秒向系统中的其他部分提供绝对同步时间（同步时间精度为±10μsec）。由于采用专门的SOE采集模件每毫秒扫描所有通道的测点信号，及采用SOE同步模件来实现时间同步，所以保证SOE信号输入的分辨率为1ms。
由于Symphony系统网络是以中心环挂子环、并列运行的方式设计，通常将两台机组的公用系统网络作为中心环，单元机组网络作为子环。所以此系统接入外部GPS信号的接口，位于公用系统网络上。其硬件接口为BNC同轴电缆接口。
2.3 日立HIACS-5000M系统
此系统通讯网络为μΣNETWORK-100，主干网采用FDDI（fiber distributed data interface）标准，是一种高性能的光纤令牌环状网，网络传送速度为100Mbps，通讯介质为光纤，最大电缆长度为100km，采用高实时性的令牌访问方式。冗余配置的高速光纤通讯网络，连接了全部基本控制器及人-机界面系统。
HIACS系统接受外部GPS校时的处理方式如下：
1）每分钟由GPS系统向DCS发出标准“分钟信号”，此“分钟信号”作为DCS计时的基准信号，同时对操作员工作站和SOE模板进行时间标定；
2）“一分钟间隔”内发生的任何事件，由DCS系统的给出以毫秒为单位的相对时间标定，此毫秒时间的精度优于1微秒；
3）操作员工作站和SOE模板设计了专用接口，可接收GPS系统的信号。从而使得操作员工作站的系统时间、SOE模板时间与GPS准确同步，无需操作员工作站对SOE模板进行二次校准。
4）此种标定方法完全克服了二次校准中的网络传输时间延迟，消除了传输时延的不确定性，此种不确定性约为数十毫秒至数百毫秒，保证了SOE的时间标定精度。
所以此系统单个网络上的每台工作站都通过RS485串口方式与GPS装置连接；每个SOE模板都以硬接线方式接收GPS装置的脉冲电平信号。
2.4 Invensys Foxboro I/A Series系统
此系统采用网状以太网络（Mesh Ethernet Network），操作员站、工程师站、控制处理器（FCP）和各类的集成设备，通过冗余的接口接入网络。Mesh控制网为I/A控制系统中的各个站（控制处理机，操作站处理机等）之间，提供了高速（100/1000MBPS）、容错对等、点到点的通讯，具有优异的性能和安全性。
此系统单个网络上的工程师站、历史站通过RJ-45接口，以NTP协议方式接收外部GPS信号。
2.5 西门子SPPA-T3000系统
此系统主要有用户接口层、电力服务器层、网络层、过程接口层等组成。网络层采用高性能快速以太网在各组件间系统数据和电厂信息；与现场级的通讯是由Profibus DP或以太网实现的。它们提供了所有层次和组件之间及内部的可靠数据传输。
此系统在2个单元机组网络加1个公用系统网络的架构下，常设置一对网间连接器（路由器），通过其RJ-45接口，以NTP协议方式接收1对冗余的外部GPS信号。
3 结束语
根据上面的总结，在2个单元机组网络加1个公用系统网络的架构下，上述几种DCS系统的GPS对时接口方式、数量，如表2所示。当应用于不同的网络结构时，需根据具体的配置进行相应变化。
表2
【参考文献】
[1]韩玮，张丽华，黄生睿.火力发电厂时间同步系统设计初探[J].电力建设，2007，28（7）：60-62.
