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PLC常用通信接口

plc通信主要采用串行异步通信,其常用的串行通信接口标准有rs-232c、rs-422a和rs-485等。
1.rs-232c
rs-232c是美国电子工业协会eia于1969年公布的通信协议,它的全称是“数据终端设备(dte)和数据通信设备(dce)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。rs-232c接口标准是目前计算机和plc中最常用的一种串行通信接口。
rs-232c采用负逻辑,用-5~-15v表示逻辑“l”,用+5~+15v表示逻辑“0”。噪声容限为2v,即要求接收器能识别低至+3v的信号作为逻辑“0”,高到-3v的信号作为逻辑“1”。rs-232c只能进行一对一的通信,rs-232c可使用9针或25针的d型连接器,表1列出了rs-232c接口各引脚信号的定义以及9针与25针引脚的对应关系。plc一般使用9针的连接器
表1 rs-232c接口引脚信号的定义
引脚号
(9针)
引脚号
(25针)
信号
方向
功 能
1
8
dcd
in
数据载波检测
2
3
rxd
in
接收数据
3
2
txd
out
发送数据
4
20
dtr
out
数据终端装置(dte)准备就绪
5
7
gnd
信号公共参考地
6
6
dsr
in
数据通信装置(dce)准备就绪
7
4
rts
out
请求传送
8
5
cts
in
清除传送
9
22
ci(ri)
in
振铃指示
如图1a所示为两台计算机都使用rs-232c直接进行连接的典型连接;如图1b所示为通信距离较近时只需3根连接线。
图1 两个rs-232c数据终端设备的连接
如图2所示rs-232-c的电气接口采用单端驱动、单端接收的电路,容易受到公共地线上的电位差和外部引入的干扰信号的影响,同时还存在以下不足之处:
图2 单端驱动单端接收的电路
1)传输速率较低,最高传输速度速率为20kbps。
2)传输距离短,最大通信距离为15m。
3)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与ttl电平不兼容故需使用电平转换电路方能与ttl电路连接。
2.rs-422
针对rs-232c的不足,eia于1977年推出了串行通信标准rs-499,对rs-232c的电气特性作了改进,rs-422a是rs-499的子集。
如图3所示由于rs-422a采用平衡驱动、差分接收电路,从根本上取消了信号地线,大大减少了地电平所带来的共模干扰。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。外部输入的干扰信号是以共模方式出现的,两极传输线上的共模干扰信号相同,因接收器是差分输入,共模信号可以互相抵消。只要接收器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。
图3 平衡驱动差分接收的电路
rs-422在最大传输速率10mbps时,允许的最大通信距离为12m。传输速率为100kbps时,最大通信距离为1200m。一台驱动器可以连接10台接收器。
3.rs-485
rs-485是rs-422的变形,rs-422a是全双工,两对平衡差分信号线分别用于发送和接收,所以采用rs422接口通信时最少需要4根线。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,最少只需二根连线。
如图4所示使用rs-485通信接口和双绞线可组成串行通信网络,构成分布式系统,系统最多可连接128个站。
图4 采用rs-485的网络
rs-485的逻辑“1”以两线间的电压差为+(2~6)v表示,逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)v表示。接口信号电平比rs-232-c降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与ttl电平兼容,可方便与ttl电路连接。由于rs-485接口具有良好的抗噪声干扰性、高传输速率(10mbps)、长的传输距离(1200m)和多站能力(最多128站)等优点,所以在工业控制中广泛应用。
rs-422/rs485接口一般采用使用9针的d型连接器。普通微机一般不配备rs-422和rs-485接口,但工业控制微机基本上都有配置。如图5所示rs232c/rs422转换器的电路原理图。
图5 rs232c/rs422转换的电路原理
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