（通信企业管理）西门子通
信及其网络技术
PLC 通讯及网络技术
1. PLC和计算机通讯
为了适应 PLC网络化要求，扩大联网功能，几乎所有的 PLC为了适应可编程
控制器网络化的要求，扩大联网功能，几乎所有的可编程控制器厂家，均为可编
程控制器开发了和上位机通讯的接口或专用通讯模块。壹般于小型可编程控制器
上均设有 RS422通讯接口或 RS232C通讯接口；于中大型可编程控制器上均设有
专用的通讯模块。如：三菱 F、F1、F2系列均设有标准的 RS422接口，FX系列设
有 FX-232AW接口、RS232C用通讯适配器 FX-232ADP等。可编程控制器和计算机
之间的通讯正是通过可编程控制器上的 RS422或 RS232C接口和计算机上的
RS232C接口进行的。可编程控制器和计算机之间的信息交换方式，壹般采用字符
串、双工或半、异步、串行通信方式。因此能够这样说，凡具有 RS232C口且能
输入输出字符串的计算机均能够用于和可编程控制器的通讯。
运用 RS232C和 RS422通道，可容易配置壹个和外部计算机进行通讯的系统。
该系统中可编程控制器接受控制系统中的各种控制信息，分析处理后转化为可编
程控制器中软元件的状态和数据；可编程控制器又将所有软元件的数据和状态送
入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测，用计算机可改变
可编程控制器的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制。
（1） 通讯方式
（2） 面对众多生产厂家的各种类型PLC，它们各有优缺点，能够满足用户的各
种需求，但于形态、组成、功能、编程等方面各不相同，没有壹个统壹的标
准，各厂家制订的通信协议也千差万别。目前，人们主要采用以下三种方式
实现PLC和PC的互联通信：
1) 通过使用PLC开发商提供的系统协议和网络适配器，来实现PLC和PC机的
互联通信。可是由于其通信协议是不公开的，因此互联通信必须使用PLC
开发商提供的上位机组态软件，且采用支持相应协议的外设。能够说这
种方式是PLC开发商为自己的产品量身定作的，因此难以满足不同用户的
需求。
2) 使用目前通用的上位机组态软件，如组态王、InTouch、WinCC、力控等，
来实现PLC和PC机的互连通信。组态软件以其功能强大、界面友好、开发
简洁等优点目前于PC监控领域已经得到了广泛的应用，可是壹般价格比
较昂贵。组态软件本身且不具备直接访问PLC寄存器或其它智能仪表的能
力,必须借助I/O驱动程序来实现。也就是说，I/O驱动程序是组态软件和
PLC或其它智能仪表等设备交互信息的桥梁，负责从设备采集实时数据且
将操作命令下达给设备，它的可靠性将直接影响组态软件的性能。可是
于大多数情况下，I/O驱动程序是和设备关联的，即针对某种PLC的驱动
程序不能驱动其它种类的PLC，因此组态软件的灵活性也受到了壹定的限
制。
3) (3)利用PLC厂商所提供的标准通信端口和由用户自定义的自由口通信方
式来实现PLC和PC机的互连通信。这种方式由用户定义通信协议，不需要
增加投资，灵活性好，特别适合于小规模的控制系统。
4) 通过上述分析不难得出，掌握如何利用PLC厂商提供的标准通信端口和自
由口通信方式以及大家所熟悉的编程语言来实现PC和PLC之间的实时通信
是非常必要的。
（3） 采用RS232实现三菱FX系列PLC和PC之间的通讯
（4） 三菱FX系列PLC提供了4种通讯方式：N网络通讯、无协议串口通讯、平行
网络通讯、程序口通讯。如果传输的数据量少，大多数PLC和计算机之间通信
均可采用串行通信，通信接口均为PLC和工业控制计算机上的RS232接口。由
于RS232采用非平衡方式传输数据，传输距离近，对于大功率、长距离，且单
机监测信息量多，控制要求复杂的PLC通讯，直接采用RS232方式不能满足传
输距离要求。因此，可采用RS485方式。因为RS485采用平衡差动式进行数据
传输，适合于远距离传输，且具有较强抗干扰能力。图1是采用RS232/RS485
通信转换器实现运距离通讯的示意图。
（5） PLC和 PC通讯应用实例
1) 通讯系统的连接
图中是采用 FX-232ADP接口单元，将壹台通用计算机和壹台 FX2系列 plc连
接进行通讯的示意图。
2) 通讯操作
FX2系列 plc和通讯设备间的数据交换，由特殊寄存器 D8120的内容指定，交
换数据的点数、地址用 RS指令设置，且通过 plc的数据寄存器和文件寄存器实
现数据交换。下面对其使用做壹简要介绍。
（1）通讯参数的设置
于俩个串行通讯设备进行任意通讯之前，必须设置相互可辨认的参数，只有
设置壹致，才能进行可靠通讯。这些参数包括波特率、停止位和奇偶校验等，它
们通过位组合方式来选择，这些位存放于数据寄存器 D8120中，具体规定如下表
16-1所示
表 16-1串行通讯数据格式
位状态
D8120的位 说明
0（OFF） 1(ON)
bo 数据长度 7位 8位
b1
b2
校验（b2b1）
（00）：无校验
（01）：奇校验
（11）：偶校验
b3 停止位 1位 2位
b4
b5
波特率（b7b6b5b4）
（0011）：300bps
（0100）：600bps
b6
b7
（0101）：1200bps
（0110）：2400bps
（0111）：4800bps
（1000）：9600bps
（1001）：19200bps
b8 起始字符 无 D8124
b9 结束字符 无 D8125
b10 握手信号类型 1 无 H/W1
b11 模式（控制线） 常规 单控
b12 握手信号类型 2 无 H/W2
b13~b15 可取代 b8~b12用于 FX-485网络
使用说明如下：
1）如 D8120＝0F9EH则选择下列参数。
E＝7位数据位、偶校验、2位停止位
9＝波特率为 19200bps
F＝起始字符、结束字符、硬件 1型（H/W1）握手信号、单线模式控制
0＝硬件 2型（H/W2）握手信号为 OFF
2）起始字符和结束字符能够根据用户的需要自行修改。
3)起始字符和结束字符于发送时自动加到发送的信息上。于接收信息过程中，除
非接收到起始字符，不然数据将被忽略；数据将被连续不断地读进直到接到结束
字符或接收缓冲区全部占满为为止。因此，必须将接收缓冲区的长度和所要接收
的最长信息的长度设定的壹样。
(2)串行通讯指令
该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如下表所示。
RS指令用于对 FX系列 PLC的通讯适配器 FX-232ADP进行通讯控制，实现 PLC
和外围设备间的数据传送和接收。RS指令于梯形图中使用的情况如下图所示。
[S]指定传送缓冲区的首地址
[m]指定传送信息长度
[D]指定接收缓冲区的首地址
[n]指定接收数据长度，即接收信息的最大长度
1）RS指令使用说明
（a）发送和接收缓冲区的大小决定了每传送壹次信息所允许的最大数据量，
缓冲区的大小于下列情况下可加以修改。
发送缓冲区――于发送之前，即 M8122置 ON之前。
接收缓冲区――信息接收完后，且 M8123复位前。
（b）于信息接收过程不能发送数据，发送将被延迟（M8121为 ON）。
（c）于程序中能够有多条 RS指令，但于任壹时刻只能有壹条被执行。
2. PLC网络技术
于工业控制中，对于控制任务的复杂控制系统，不可能单靠增大 PLC的输入、
输出点数或改进机型来实现复杂的控制功能，于是便想到将多台 PLC相互连接形
成网络。要想使多台 PLC能联网工作，其硬件和软件均要符合壹定的要求。硬件
上，壹般要增加通信模块、通讯接口、终端适配器、网卡、集线器、调制解调器、
缆线等设备或器件；软件上，要按特定的协议，开发具有壹定功能的通讯程序和
网络系统程序，对 PLC的软件、硬件资源进行统壹管理和调度。
（一）PLC网络系统
根据 PLC网络的连接方式，可将其网络机构分为总线结构、环形结构和星形
结构三种基本形式，如图 2所示，每种结构均有各自得优点和缺点，可根据具体
情况选择。总线结构，以其结构简单、可靠性高、易于扩展，被广泛应用。
（四）SIEMENS公司的 PLC网络
西门子 PLC的网络是适合不同的控制需要制定的，也为各个网络层次之间提
供了互连模块或装置，利用它们能够设计出满足各种应用需求的控制管理网络。
西门子 S7系列 PLC网络如图 7-25所示，它采用 3级总线复合型结构，最底壹级
为远程 I/O链路，负责和现场设备通信，于远程 I/O链路中配置周期 I/O通信机
制。中间壹级为 Profibus现场总线或主从式多点链路。前者是壹种新型现场总
图 4 星形结构
结构
线，可承担现场、控制、监控三级的通信，采用令牌方式和主从轮询相结合的存
取控制方式；后者为壹种主从式总线，采月主从轮询式通信。最高壹层为工业以
太网，它负责传送生产管理信息。于工业以太网通信协议的下层中配置以
为核心的以太网协议，于上层向用户提供 TF接口，实现 AP协议和 MMS协议。
图 16-5SIEMENS公司的 PLC网络
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