《接口与通讯》PPT课件.ppt

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1、Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,“工业接口与通讯”课程概述,本培训课件主要介PLC等一些工业控制设备常用的RS（RECOMMANDED STANDARD)接口的基本原理及跳线、自制方法。本课件主要是介绍RS接口的硬件原理，以期许能帮助学员了解自动化设备的通讯常识并能着手解决一些基本通讯问题。实际应用中，例如单、多设备联机通讯，需要涉及不同的通讯协议，这些通讯协议不是本课件讲解重点。有需要本课件所涉及到的IC完整资料的同学可以联系本人索要。若在实际应用中有任何问题，欢迎同学们同本人联系切磋。吕志艺 2003-10 于林德厦门培训中心，,Author:Lu Zhiyi/吕志

2、艺 2003-10,第一章 PC 与工业设备的通讯连接概述,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,工厂的大部分自动化设备均配备有通讯接口，便于联机进行诊断调试等。一般带有NC,PLC,FC等的设备会带有通用的通讯接口。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,数控机床的通讯端口除了用于传输加工程序之外，还用于同NC,PLC与PC之间的通讯。图示为西门子数控系统的串行通讯端口。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,三菱FX系列的PLC普遍采用RS422端

3、口同编程器或PC连接通讯,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,欧姆龙PLC可以根据客户要求选定不同类型的通讯端口，图示为RS232端口。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,西门子S7 PLC 的通讯端口以RS485为主，当然，代理商也可以为客户提供其它类型的接口模块，不过，价格不菲。图示为西门子的RS485通讯端口。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,哪些工业设备用到了通讯接口？,该设备为一个变频器，可以直接通过串行通讯口同其它控制设备进行通讯。,Author:Lu Zh

4、iyi/吕志艺 2003-10,工业PC上的通讯端口,个人PC一般不会带有支持RS 485或422通讯方式的通讯端口，但台式机一般还保留有9针串行端口，而目前的笔记本电脑几乎都取消了9针串行通讯端口，而改成了USB 接口。25针的异步串行通讯端口目前一般只能在一些早期的数控设备上见到。,PS2口,并行端口,MPIRS485端口,串行端口,串行端口,VGA输出端口,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,我的台式计算机没有支持RS232的通讯端口怎么办？,较早型计算机的鼠标接口是9针的串行端口，且计算机不带PS2鼠标口，所以有些人会发现，他没有多余的串口来连接PLC，这些同学不妨

5、到二手电脑市场逛逛，兴许还可以买到如图所示的附加PCI端口插卡。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,我的笔记本计算机没有支持RS232的通讯端口怎么办？,目前大多数新产的笔记本电脑，为了节省空间，打造所谓的“超轻超薄”，便取消了RS232的端口，但一般会配有通用串行通讯端口(USB)。需要的同学可以上电脑城买一条USB-RS232的转接电缆，安装完驱动后即可正常使用。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,我的计算机没有RS422/485的端口怎么办？,前面我们提到过个人计算机一般都不会配备有RS422/485端口的，有两种方法可以帮助你：1、到电子城买

6、转接块；2、参阅后面的自制方法。当然，如果资金并不短缺的话，建议直接买一块转接头来使用就行了。注意：目前还很少有USB转RS422/485的转接块，但通常都有RS232/RS422/RS485互相转换的转接块，所以有些时候电缆要转接两次：USB-RS232-RS422/485。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,利用转接头：USB-RS232-RS422/485转接示例,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,第二章 RS232 端口通讯原理与应用IC及跳线,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 的通讯原理图,数据传输线,信

7、号电位参考点,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 的通讯方式,从上图中我们可以看出RS232的通讯信号电平为正负515V，这不同于数字电路的03V或05V，所以要以RS232的方式进行通讯，源信号需要进行电压转换。当进行数据传送时，只用一根数据线且只能进行单向传输的方式，称为单工方式；当进行数据传送时，只用一根数据线利用不同时段进行双向传输的方式，称为半双工方式；当进行数据传送时，利用两根数据线同时进行发送和接收的方式，称为全双工方式。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS232的握手方式,在进行数据通讯的设备之间，需要有一个统一的传输

8、协议以协调数据传输的规律，使得数据传输井然有序。通讯双方以某种协议方式来告诉对方何时开始传送数据，或根据对方的信号来进入数据接收状态以控制数据流的启停。RS232可以用硬件握手或软件握手方式来进行通讯。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS232 的硬件握手方式,2 RxD Receive data Input数据接收端3 TxD Transmit data Output数据发送端4 DTR Data terminal ready Output数据接收端准备完毕6 DSR Data set ready Input接收来自数据接收端是否准备完毕的信号7 RTS Reque

9、st to send Output请求发送数据8 CTS Clear to send Input接收是否发送数据的请求信号,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 软件握手的形式,在软件握手方面，端口不再需要硬件流控制的几条控制线，数据流的启停通过数据ASCII代码表示：字符19（停止传送）和字符17（继续传送）。这种只需三线（地，发送，接收）的通讯协议方式应用较为广泛。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 三线通讯示例（软握）,图示电缆为一RS232通讯电缆，大家可以发现电缆的一头为9孔母头，而公头一端仅仅有三极，这就是采用了软

10、握方式的通讯电缆。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS232 端口引脚定义(DB 9),Pin No.Designation Description Input/Output1 DCD Data carrier detect Input2 RxD Receive data Input3 TxD Transmit data Output4 DTR Data terminal ready Output5 GND Ground 6 DSR Data set ready Input7 RTS Request to send Output8 CTS Clear to send

11、Input9 RI Incoming call Input,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS232 端口引脚定义(DB 25),Pin No.Designation Description Input/Output8 DCD Data carrier detect Input3 RxD Receive data Input2 TxD Transmit data Output20 DTR Data terminal ready Output7 GND Ground 6 DSR Data set ready Input4 RTS Request to send Outp

12、ut5 CTS Clear to send Input22RI Incoming call Input,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,9 Pin9Pin的端口跳线,Pin No.Designation Description Input/Output1 DCD Data carrier detect Input2 RxD Receive data Input3 TxD Transmit data Output4 DTR Data terminal ready Output5 GND Ground 6 DSR Data set ready Input7 RTS Requ

13、est to send Output8 CTS Clear to send Input9 RI Incoming call Input,下左图为兼容软/硬握方式的跳线图；下右图为软握方式的跳线图。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,9 Pin25 Pin的端口跳线,本图适合于软握通讯方式的端口跳线，若需用于硬握通讯方式，请参照9针硬握跳线方式，将25针端口上对应的9针端口的定义引脚如上页跳线即可。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,串行端口的通讯参数设定简述,通讯设备双方的传输速率必须一致,欧美设备一般为8位，日本产品几乎都为7位,数据校验方式（数据

14、纠错方式），设备双方设定须一致,每字节间的区分符的位数，通常为1位或2位,选择设备通讯的握手方式,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,EIA 规定之RS232 电气参数,该表规定了标准RS232端口的一些极限电气参数。在某些非标准场合，RS232或RS422/485不遵循标准电压参数。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 通讯IC DS 232A,大部分IC制造商都会提供用于接口的各类芯片，有需要的同学可直接上网查询，一般IC厂商的网站都会有提供相应芯片资料。该芯片可用于硬握或软握通讯。,电源升压及转换部分,接逻辑电路输入/输出,接通讯端口

15、输入/输出,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 通讯IC DS 275,该芯片一般只用于三线通讯方式,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 232 通讯IC DS 275 的应用示例,本示例为半双工传输方式,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,带隔离保护的RS 232 IC MAX202E,该芯片可以承受15kV ESD（静电）冲击,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,第三章RS 422/485端口通讯原理与应用IC及接线,由于工业现场的环境较为恶劣，比如各种射频干扰均比其他场合来得大，为了保证工

16、业现场较长传输距离的情况下数据的正确性，一般工业现场设备会采用RS422/485进行通讯。RS 422/485采用了平衡差分信号传输方式。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422/485的发送电路原理,从图中可以看出，RS422/485的发送方式是先将信号分解成A/B两个相反的信号再发送出去，RS422的信号电平为27V,RS485的信号电平扩展为+12-7V.通常RS485要求有控制端引线，而RS422的控制引线是可选的。信号分解：Y=A+-B-,数据源,信号分解为相互倒相180度A与B,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422/48

17、5的接收电路原理,RS422/485的接收电路将A/B端的信号进行合成，将信号还原为初始信号。在考虑到干扰量的前提下，信号合成公式如下：(A+Noise)-(B-+Noise)=A+-B-=Y,此时，大家可以看出RS422/485对干扰信号的抑制原理了。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422的典型4线通讯原理,RS422一般不带使能控制线，上图为典型四线全双工通讯原理。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422信号引脚定义,通常我们将A/B(Y/Z)端又标注为RD-与RD+或TD-与TD+.,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2

18、003-10,RS 485 多点2线通讯网络原理图,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 485 多点4线通讯网络原理图,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422/485的接口IC MAX488,一般的RS422端口控制芯片不带有使能控制线,需采用双绞传输线,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 422/485的接口IC MAX489,该芯片较多用于RS485端口，将DE/RE 接高电平后可以用于RS422端口。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 485 全双工通讯电路(MAX 489),主

19、机,从机,从机,从机,*主机和从机的设定以软件的方式由通讯协议设定并协调各个通讯点通讯数据流的方向、开启。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 485/422 DB9端口定义,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 485/422 DB9端口定义(MPI-西门子PG),Pin No.Designation Description Input/Output1 NC 不连接2 NC 不连接3 LTG_B B信号通道 Input/output4 RTS_AS RTSAS,数据流接收控制信号当PLC开始传送时信号为1Input5 M5EXT 5V电源的接

20、地端外部5V电源的供应可以通过P5-M5提供最大电流参考接口设备说明。西门子PG720最大提供90mA电流。Output6 P5 EXT 外部5V电源的供应正极。Output7 NC 不连接8 LTG_A A信号通道9 RTS_PG数据流接收控制信号编程器开始发送数据时为1Output,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,三菱RS422接口标示,1RxD-2RxD+3+Vcc4TxD+5GND6+Vcc7TxD-8GND,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,RS 423 通讯原理简介,RS 423的发送线路为其特有的RS423芯片完成,RS423的接收电路原理和RS 422一样,输出信号电平为0.26V,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,EIA 规定RS 422 之电气参数,大家可以发现RS422的信号电平小于RS232的信号电平，所以这两种端口不可直接连接，否则可能引起端口芯片损坏。,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,EIA 规定RS 485 之电气参数,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,EIA 规定RS 423 之电气参数,Author:Lu Zhiyi/吕志艺 2003-10,第三章 三菱编程电缆RS232/422自制示例,