PLC多種通訊方式匯總學(xué)習(xí)~

PLC的通訊功能是其連接設(shè)備、控制系統(tǒng)和外部系統(tǒng)的重要組成部分。PLC支持多種通訊方式，本文將講述PLC常見(jiàn)的通訊方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，別再傻傻分不清楚~

一.點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊（P2P）

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊是一種簡(jiǎn)單的通訊方式，它直接將兩個(gè)設(shè)備相互連接。這種通訊方式主要適用于距離較近的兩個(gè)設(shè)備之間的通訊，例如以下視頻中兩個(gè)PLC之間的通訊。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易用，無(wú)需復(fù)雜的配置，適用于近距離的數(shù)據(jù)傳輸。但是，這種通訊方式的缺點(diǎn)是通訊距離有限，一般只在幾米到幾十米的范圍內(nèi)有效，且通訊速度較慢，可能不適用于大量數(shù)據(jù)的快速傳輸。

二.串行通訊

串行端口：如RS-232、RS-422、RS-485等，這些是標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口。

串行通訊是通過(guò)串行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。它通過(guò)一條傳輸線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此可以在較遠(yuǎn)的距離間進(jìn)行通訊。串行通訊的優(yōu)點(diǎn)是通訊距離較長(zhǎng)，一般在幾十米到幾千米之間，通訊速度也較快，適用于大量數(shù)據(jù)的傳輸。

此外，串行通訊的通訊協(xié)議也較為簡(jiǎn)單，可能不適用于復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳輸需求。

RS485通信的特點(diǎn)就是傳輸速度可以達(dá)到10Mb/s以上，傳輸距離可以達(dá)到3000米左右。大家需要注意的是雖然485傳輸速度和傳輸距離都很大，但是傳輸?shù)乃俣仁菚?huì)隨距離的增加而變慢的，所以兩者是不可以兼得的。

三.現(xiàn)場(chǎng)總線通訊

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PROFIBUS通訊：

PROFIBUS是一種廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊標(biāo)準(zhǔn)，主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。PROFIBUS支持的是主從模式以及多主多從的工作模式。在多主站的環(huán)境下，主站間通過(guò)令牌傳遞的方式?jīng)Q定對(duì)總線的控制權(quán)，一旦獲得控制權(quán)，主站便可以與從站進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。

提起PROFIBUS，不少人會(huì)覺(jué)得它已經(jīng)落時(shí)了

但是像以前成型的老型號(hào)設(shè)備，由于性能穩(wěn)定，還會(huì)沿用老PB接口。

PROFIBUS以其可靠性、靈活性和廣泛的兼容性在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，PROFINET（PROFIBUS的以太網(wǎng)版本）逐漸成為新的工業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)，但PROFIBUS仍然在許多老化和新興的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。

在以往接手的項(xiàng)目中，就有一家應(yīng)用了PROFIBUS通訊的廠區(qū)，簡(jiǎn)單分享給大家；

該廠區(qū)需將煤棚、翻車機(jī)室、1#鍋爐房、2#鍋爐房及料倉(cāng)控制室的10臺(tái)PLC數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳輸至和利時(shí)DCS系統(tǒng)中，完成集中監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制功能。難點(diǎn)在于每個(gè)廠區(qū)的PLC設(shè)備涉及不同的通訊協(xié)議和接口，如Profibus、DP、Profinet等通訊協(xié)議；

在經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的考察和每處PLC的品牌、型號(hào)、通訊協(xié)議以及通訊接口的整理后，設(shè)計(jì)了如下無(wú)線方案。通過(guò)該案例，大家或許能更好的解決PROFIBUS的適用問(wèn)題。

無(wú)線通訊方案示意圖 ▼

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ProfiNet通訊：

ProfiNet是一種基于以太網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)自動(dòng)化通訊協(xié)議，它具有高速、高可靠性、高擴(kuò)展性和高開(kāi)放性等特點(diǎn)。ProfiNet通訊的優(yōu)點(diǎn)是通訊速度快，可靠性高，可以支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊，且可以跨平臺(tái)使用。它是一種開(kāi)放的通訊協(xié)議，支持多種不同的編程語(yǔ)言和平臺(tái)。但是，ProfiNet通訊的缺點(diǎn)是需要購(gòu)買相應(yīng)的軟件和硬件，成本較高。此外，由于ProfiNet通訊協(xié)議的復(fù)雜性，需要進(jìn)行專業(yè)的配置和管理。

我自己調(diào)試的無(wú)線profinet應(yīng)用方案：以組態(tài)王、西門子觸摸屏、兩臺(tái)交換機(jī)和2臺(tái)西門子S7-200SMART來(lái)搭建的環(huán)境，主要測(cè)試工業(yè)交換機(jī)在Profinet協(xié)議下的自組網(wǎng)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在本方案中采用了達(dá)泰西門子PLC無(wú)線通訊終端——DTD418MB，作為實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊的硬件設(shè)備。

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EtherCAT通訊：

EtherCAT是一種超高速以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線，使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)物理層，改變?cè)瓉?lái)的CSMA/CD（載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）鏈路層。

它是一種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，采用主從方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。EtherCAT通訊的優(yōu)點(diǎn)是速度快、實(shí)時(shí)性高、擴(kuò)展性強(qiáng)，可以支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊。EtherCAT在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用于高速動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制。但是，EtherCat通訊的缺點(diǎn)是需要購(gòu)買相應(yīng)的軟件和硬件，成本較高。另外，由于EtherCAT通訊協(xié)議的復(fù)雜性,需要進(jìn)行專業(yè)的配置和管理。

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Modbus通訊：

Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。Modbus作為目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛的協(xié)議。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Modbus就是一 個(gè)總線通信協(xié)議，像IC SPI這種，但是他不依賴于硬件總線

Modbus之所以使用廣泛，是有他的優(yōu)點(diǎn)的：

（1）Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放、公開(kāi)發(fā)表且無(wú)版權(quán)要求

（2）Modbus協(xié)議支持多種電氣接口，包括RS232. RS485. TCP/IP等， 還可以在各種介質(zhì)上傳輸，如雙絞線、光纖、紅外.無(wú)線等

（3）Modbus協(xié)議消息幀格式簡(jiǎn)單、緊湊.通俗易懂。用戶理解和使用簡(jiǎn)單，廠商容易開(kāi)發(fā)和集成，方便形成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)

Modbus RTU協(xié)議無(wú)線應(yīng)用方案：測(cè)試的1主多從自組網(wǎng)無(wú)線通信形式，主站為S7-1200 PLC，DTD433H作為從站。DTD433H具備輸入和輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)線Modbus一主多從組網(wǎng)無(wú)線開(kāi)關(guān)量/模擬量信號(hào)通訊。

Modbus TCP/IP協(xié)議無(wú)線應(yīng)用方案：測(cè)試以力控軟件和2臺(tái)西門子S7-200SMART為例，介紹力控與多臺(tái) PLC的ModbusTCP/IP協(xié)議無(wú)線以太網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

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CAN總線通訊：

CAN總線是一種控制器局域網(wǎng)，它采用廣播方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。CAN總線通訊的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可以支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊。CAN總線在汽車和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，具有高度的可靠性和穩(wěn)定性。但是，CAN總線通訊的缺點(diǎn)是需要使用專門的硬件設(shè)備，且需要較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置和管理。另外，CAN總線的通訊速度相對(duì)較慢，可能不適用于大數(shù)據(jù)量和高實(shí)時(shí)性的應(yīng)用場(chǎng)景。

四.工業(yè)以太網(wǎng)通訊：

工業(yè)以太網(wǎng)通俗地講就是應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)。以太網(wǎng)通訊的優(yōu)點(diǎn)是通訊速度快，可靠性高，可以傳輸大量數(shù)據(jù)，支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊。在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，以太網(wǎng)通訊已成為主流的通訊方式之一。在技術(shù)上與普通以太網(wǎng)技術(shù)相兼容，但對(duì)具體產(chǎn)品和應(yīng)用都有不同要求。由于產(chǎn)品要在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，對(duì)產(chǎn)品的材料、強(qiáng)度、適用性、可互操作性、可靠性、抗干擾性等有較高要求；而且工業(yè)以太網(wǎng)是面向工業(yè)生產(chǎn)控制的，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、確定性、可靠性等有很高的要求。

Ethernet無(wú)線應(yīng)用方案測(cè)試：以威綸通觸摸屏和3臺(tái)西門子S7-1200 PLC為例，介紹觸摸屏與多臺(tái) PLC的無(wú)線Ethernet通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

除此之外，PLC的通訊方式還有其專用通訊協(xié)議、多協(xié)議支持以及無(wú)線通訊等通訊方式，因此在選擇PLC的通訊方式時(shí)，不僅需要關(guān)注其當(dāng)前的適用性和效率，更重要的是要深入考慮其未來(lái)的可擴(kuò)展性和兼容性是否能夠滿足企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展需求。這意味著在選擇通訊協(xié)議和接口時(shí)，應(yīng)當(dāng)評(píng)估以下幾個(gè)方面：

1.技術(shù)兼容性

所選通訊方式應(yīng)能夠兼容未來(lái)可能引入的設(shè)備和技術(shù)，確保新設(shè)備能夠無(wú)縫接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。

2.擴(kuò)展能力

所選通訊方式應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性，能夠支持更多的節(jié)點(diǎn)接入，以及更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

3.標(biāo)準(zhǔn)性

選擇遵循國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，可以確保PLC通訊的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)便于與其他系統(tǒng)集成和互操作。

4.長(zhǎng)期支持

考慮通訊方式提供商的長(zhǎng)期技術(shù)支持和市場(chǎng)穩(wěn)定性，確保在通訊技術(shù)快速發(fā)展的背景下，企業(yè)不會(huì)因?yàn)橥ㄓ崊f(xié)議的過(guò)時(shí)而陷入困境。

5.升級(jí)靈活性

通訊方式應(yīng)允許企業(yè)根據(jù)業(yè)務(wù)需求的變化靈活升級(jí)，比如從基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集通訊升級(jí)到控制通訊。

6.成本效益

考慮通訊方式的長(zhǎng)期成本效益，包括維護(hù)成本、升級(jí)成本和未來(lái)擴(kuò)展成本，確保整體效益。

總的來(lái)說(shuō)，如果應(yīng)用場(chǎng)景中設(shè)備數(shù)量較少、距離較近且數(shù)據(jù)傳輸量不大，可以選擇點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊或串行通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

如果需要高速、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸以及支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊的應(yīng)用場(chǎng)景中可以使用以太網(wǎng)通訊或ProfiNet通訊；

對(duì)于簡(jiǎn)單易用、低成本且數(shù)據(jù)傳輸量不大的應(yīng)用場(chǎng)景中可以選擇Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

對(duì)于需要高實(shí)時(shí)性、高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)景可以選擇CAN總線或EtherCAT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

如果需要支持高速動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用場(chǎng)景中可以選擇EtherCAT協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

在某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景中也可以考慮使用其他的PLC通訊協(xié)議如HART協(xié)議等特殊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

審核編輯 黃宇