三菱Q 系列PLC 串行通讯模块与山武温控仪的通讯

三菱Q系列PLC串行通讯模块与山武温控仪的通讯

三菱电机自动化(上海)有限公司深圳办事处李剑锋

摘要：在工业控制中，可编程控制器(PLC)使用非常广泛。然而在设备控制中经常使用到不少现场控制仪表，这些仪表通过与PLC交换数据，在设备控制中发挥着各种各样的作用，而且他们与PLC 的通讯方式也是多种多样的。本文详细介绍了三菱Q系列PLC与山武温度仪通过RS485协议通讯的应用。

Abstract：In the industry control, the PLC used very popular. But in the equipment control, many instruments are be used, these instrument communication with PLC and exchange data. They play various roles in the equipment control and there are various communication way. The article introduce the MITSUBISHU Q series PLC used RS485 protocol to communicate with the YAMATAKE controller SDC15.

关键词：三菱Q系列PLC 串行通讯 RS485通讯温控仪

Keywords：MITSUBISHI Q series PLC serial communication RS485 temperature controller

一、引言

Q系列PLC是三菱全新的一款中大型PLC，它和小型系列FXPLC不一样，采用模块化结构，处理功能非常强大，广泛应用于机械设备、生产线控制场合，也应用于电厂、水处理等大型项目中。

在工业控制场合中，网络通信应用越来越广泛，而三菱公司的Q系列PLC共有三层网络，上层信息层，也即以太网层，用于上位计算机和现场PLC之间的数据通讯；中间控制层，即为H网，用于PLC与PLC之间的数据通讯；底层设备层，即为现场总线CC-Link，用于控制现场的I/O输入以及多方厂家的控制设备。

CC-Link由三菱公司开发，并联合各大厂家成立一个CC-Link协会组织，推广使用CC-Link现场总线，凡是加入厂家中的产品均可以免费获得协议用于开发适合CC-Link的产品。虽然CC-Link 用来控制现场设备，但是目前国际上的现场总线并没有一个统一的标准，而CC-Link现场总线只是其中一种被广泛使用的现场总线，就算是加入了CC-Link协会的厂家也有很多产品不能够连接到CC-Link中，由此这些设备和PLC通讯只能够使用国际上有通用标准的RS232以及RS485/422标准协议进行串行通讯。

二、串行通信简介

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。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。为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，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，后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议。

1、RS-232串行接口标准

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。一般的计算机中均配置有RS232串口，而RS485/422只有在用于工业控制的工控机中才有配置。

2、RS-422与RS-485串行接口标准

RS-422、RS-485与RS-232不一样，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，将其中一线定义为A，另一线定义为B，如图1。

图1

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。图2是典型的RS-422四线接口。实际上还有一根信号地线，共5根线。图4是其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。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支持点对多的双向通信。

图5

由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，参见图6。

而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。参见图7。

图6 图7

其实二线和四线制又可以称作为3线制和5限制，因为无论是二限制还是四线制都必须要有SG 作为信号接地线。

三、串行通讯模块和山武温控仪简介

1、串行通讯模块(QJ71C24N)

三菱Q系列PLC采用模块式结构，因此它有各种各样的特殊功能模块，串行通讯模块就是其中一个，型号为QJ71C24N（简称C24模块）。

C24模块是连接Q系列PLC CPU和外部设备的模块，通过使用RS232或者RS485/422串行通讯电缆，来实现与外部设备的数据通讯。

这里的外部设备范围比较广泛，有PC，显示设备(HMI)、打印机、条码扫描仪以及外部测量设备如温控仪等。C24模块有多种多样的通讯方式，包括三菱自己开发的MELSEC通讯协议(简称MC

协议)，无顺序协议，双向通讯协议等。与不同的设备的通讯采用的不同的通讯方式，一般来说与计算机等可以读、写控制PLC编程的外部设备进行通讯采用MC协议或者双向通讯协议；而与打印机、条码扫描仪以及外部测量设备通讯则需要采用无顺序协议。

2、山武温控仪简介(SDC15)

山武SDC15温控仪采用了新的算法保证了高速度和高精度的控制，它的最优PID整定和即时适应都可以在一个多功能PC下载软件里控制，它同时有加热冷却功能，可以选择数字输入和输出(DI/DO)，同时可以进行3线制RS485通讯。

通讯的接线如下：

①3线制场合

图8

②5线制场合

图9

四、C24模块与山武SDC15的通讯

1、接线方式

C24模块485接口是5线制的，因此接线方式按照图9进行。这种接线方式由于主局也就是C24模块上的SDA和RDA短接、SDB和RDB短接，因此在发送数据的同时会接收到同样的回传数据，因此就必须在梯形图编程的时候必须使用一个判断，才能够得出使自己所需要接受的数据还是回传数据。

2、通讯设置

C24模块和SDC15通讯采用的是无顺序协议的方式进行。由于485通讯中需要对多种参数如通讯速率、设备地址、数据形式(数据长)、数据形式(校验)、数据形式(停止位)等进行设置，而且这些设置必须要在主站(C24模块)以及各个从站(SDC15)两边的设置一致的时候才能够通讯，否则通讯不能够进行。

SDC15设置方式如下图：

图10 SDC15参数设置

3、通讯步骤:

C24模块使用无协议和SDC15通讯的步骤如下：

①从主站(C24模块)送命令电文到1号本机(子站)。

②子站接受到命令电文，根据电文的内容进行读写处理。

③子站发送处理内容对应的应答电文。

④主站接收到应答电文。

数据通讯的通讯电文构成如下：

图11 电文格式

电文分为数据链接层和应用层两类。

数据链接层是指通讯必要的基本信息层，拥有通信电文去向、电文检查信息等。

应用层指数据读写层。内容根据读或者写指令的不同而不同。

所有数据中，除了⑦检验以外，其余的都可以通过查手册得出其相应的数值，而“⑦检验”

用于检验通讯途中是否因任何异常(如干扰)应起变化的值。因为链接的站数量比较多，而且每个站的检验值不一样，因此通过编写梯形图程序，由程序来计算检验值。这样就大大减轻了计算

量。

该程序如下：

图13 和校验梯形图程序

4、C24模块设置：

C24模块的设置如下：

设置屏幕：

图14 C24开关设置

其中Switch3和Switch4代表了C24模块485通道的参数值。

“07C2”代表了通讯速率19200，数据位8，无奇偶检验，1个停止位，有和校验码，允许Run

运行期间写，允许设置修改。

“0006”设置代表了使用“无协议通讯”。*1

5、C24无协议通讯：

使用无顺序协议进行数据通讯是一种在PLC和外部设备之间发送及接收数据的功能，这种通讯使用由用户指定的信息格式和传送控制步骤。

下面将简单介绍一下使用无顺序协议进行数据通讯时的基本传送和接收方法。

1、数据接收

有两种接收数据的方法：接受可变长度信息的“通过接收完成码接收”和接收固定长度信息的“通过接收数据计数接收”。

图15 数据存储格式

接收信息存储在Q系列C24的缓冲存储器（接收数据存储区），按照低位地址(L) （H）、下一地址(L) （H）的顺序，数据存储在接收数据存储区中。

在数据接收中使用到的指令为INPUT指令，以下说明一下指令的使用以及程序示例。

下例表示一个使用无顺序协议把接收数据存储在D3100及其后软元件中的程序。

图16 接收数据梯形图程序

在这里，X3是C24内部的接收数据读请求信号，X4是接受异常检测信号

五、结束语

三菱Q系列C24模块和山武SDC15温控仪通讯的整个过程就是如此，在生产中使用可靠，两者相互配合，机械设备能够很好的控制在正常的温度下工作。

参考文献：

1、《Q系列串行通讯模块式用手册(基本篇)》三菱公司

2、《Q系列PLC编程手册(公共指令篇)》三菱公司

3、《工业机械电气设备控制与驱动装置间实时串行通信数据链路GB/T18473-2001》中国标准出版社