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1.RS-232C
RS-232C是美国EIC(电子工业联合会)在1969年公布的通信协议,曾经在计算机和控制设备通信中广泛使用,现在有被淘汰的趋势。RS-232C一般使用9针和25针DB型连接器,工业控制中9针连接器用得较多。
当通信距离较近时,通信双方可以直接连接,简单的情况在通信中不需要控制联络信号,只需要发送线、接收线和信号地线(见图6-4),便可以实现全双工异步串行通信。RS-232C采用负逻辑,用-15~-5V表示逻辑“1”状态,用 5~ 15V表示逻辑“0”状态,大通信距离为15m,高传输速率为20kbit/s,只能进行一对一的通信。
RS-232C使用单端驱动、单端接收电路(见图6-5),是一种共地的传输方式,容易受到公共地线上的电位差和外部引人的干扰信号的影响。RS-232C有被USB取代的趋势。
2.RS-422A与RS-485
RS-422A采用平衡驱动、差分接收电路(见图6-6),利用两根导线之间的电位差传输信号。这两根导线称为A线(TxD/RxD-)和B线(TxD/RxD )。当B线的电压比A
线高时,一般认为传输的是数字“1”当B线的电压比A线低时,认为传输的是数字“0”。能够有效工作的差动电压范围十分宽广,可以从零点几伏到接近十伏。
平衡驱动器相当于两个单端驱动器,其输入信号相同,两个输出信号互为反相信号,图中的小圆圈表示反相。两根导线相对于通信对象信号地的电位差称为共模电压,外部输入的干扰信号主要以共模方式出现。两根传输线上的共模干扰信号相同,因为是差分输入,两根线上的共模信号互相抵消。只要有足够的抗共模干扰能力,就能从干扰信号中识别出驱动器输出的有用信号,从而克服外部干扰的影响。
与RS-232C相比,RS-422A的通信速率和传输距离有了很大的提高。在大传输速率(10Mbit/s)时,允许的大通信距离为12m。传输速率为100kbit/s时,大通信距离为1200m,一台驱动器可以连接10台。RS-422A是全双工,用4根导线传送数据(见图6-7),两对平衡差分信号线分别用于发送和接收。
3.RS-485
RS-485是RS-422A的变形,RS-485为半双工,只有一对平衡差分信号线,不能同时发送和接收信号。使用RS-485通信接口和双绞线可以组成串行通信网络(见图6-8),构成分布式系统,总线上多可以有32个站。
PLC以微处理器为**,具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。
微机一般采用等待命令的工作方式工作。
PLC是按集中输入、集中输出,周期性循环扫描的方式进行工作的。每一次循环扫描所用的时间称为一个扫描周期。
对每个程序,CPU从条指令开始执行,按顺序逐条地执行指令做周期性的程序循环扫描,如果无跳转指令,则从条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至结束又返回条指令,如此周而复始不断循环。
PLC在每次扫描工作过程中除了执行用户程序外,还要完成内部处理、输入采样、通信服务、程序执行、自诊断、输出刷新等工作。PLC工作的全过程包括三个部分,即上电处理、扫描过程和出错处理。PLC工作的全过程可用图4所示的运行框图来表示。
PLC通电后,CPU在系统程序的控制下**行内部处理,包括硬件初始化、I/O模块配置检查、停电保持范围设定及其他初始化处理等工作。
PLC有很强的自诊断功能,PLC每扫描一次执行一次自诊断检查,确定PLC自身的动作是否正常,如电源检测、内部硬件是否正常、程序语法是否有错等。如检查出异常时,CPU面板的LED及异常继电器会接通,在特殊寄存器中会存入出错代码;CPU能根据错误类型和程度发出信号,甚至进行相应的出错处理,使PLC停止扫描或强制变成STOP状态。
PLC运行正常时,扫描周期的长短与用户应用程序的长短、CPU的运算速度、I/O点的情况等有关。通常用PLC执行1KB指令所需时间来说明其扫描速度(一般1-10ms/KB)。值得注意的是,不同指令执行时间是不同的,故选用不同指令所用的扫描时间将会不同。若用于高速系统要缩短扫描周期时,可从软硬件上同时考虑。PLC周期性循环扫描工作方式的显著特点是:可靠性高、抗干扰能力强,但响应滞后、速度慢。
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