电工学PLC通信（1）：通信就是电压一高和一低，没你想的那么难

这一节介绍PLC的数据通信，数据通信在PLC的学习中是属于比较高级的应用，对于初学者来说觉得还是有一定的难度，许多朋友一接触通信就感觉头大，各种的云山雾罩，想要学习却又无从下手。其实PLC的数据通信并没有大家想的那么难学，你只要把通信的基础原理弄明白了，不管什么样的通讯很容易就能学会，因为绝大数的通信本质都是一样的，都是一堆0和1,。下面我就以图片加文字的方式，从通信最基础的知识给大家讲起。

看图1 ，这是一张PLC和各种现场设备的通信示意图，通信的组合方式有许多种，可以是1对1,1对多，也可以多对多。这些通信的双方或多方虽然长的千奇百怪各不相同，但是它们都要有这么几个共同点。

1，都要有一个或多个通信端口。

2，相同的通信协议。

3, 相同的波特率，等等，这些会在以后讲解。

再看图2 ，PLC的通信原理就和我们人类的对话是一样的，都是你问我答，或我问你答。只不过我们用的是汉语对话，而PLC用的是PLC和设备能听懂的语言进行对话的。那么PLC是怎么说话的？说的又是什么呢？接着往下看。

看图3 ，就是PLC正在和外部设备进行对话，它对话的方式就是，控制通讯端口的输出电压。当想要说1时它就输出一个高电压+5V，当想要说0时它就输出一个低电压0V。这样它就能够说出无数的0和1。

这就是PLC说话的方式，并且只能说0和1，但这对于PLC通信来说已经够了，因为我们的通信设备也都只认识0和1。好了，有了共同的语言它们就可以进行交流了。

图4 ，就是PLC和变频器的1对1的通信示意图，PLC通过通信端口把输出电压变化8次，就能输出8个0或1 ，分别是10110101 。因为变频器的通信端口和PLC的通信端口是连接在一起的，所以当PLC的通信端口电压变化时，变频器的通信端口就能检测到电压的变化。它就能知道PLC给它发送的是0还是1，这样PLC让电压变化8次以后，变频器就能收到和PLC发生的一样的10110101 这一组数据。

那么变频器怎么知道它接收的这一组数据，代表的是什么意思呢？请看下图。本节的重点。

图5 ，是数据通信的格式，这是外国人在发明通讯时就规定好的，我们必须按这个格式发送数据。这个格式就是“帧” ，我们进行通信时最少要发送一个“帧” 。不能发送半“帧” ，那样通信就会失败。

1“帧” 等于12个0或1，也就是说PLC通信端口的高低电压要变化12次，才能完成1“帧”。 （注：也有11次或10次为1帧的，原理一样，这里只讲12次为1帧的）。下面我们看一下这一“帧” 是怎么组成的。

A,如图5 帧的第一位叫起始位 ，顾名思义，就是告诉设备我要开始发送数据了，注意这一位必须是0，也就是通信端口要输出低电压。

B, 帧的第二位至第九位叫数据位 ，这就我们要传送的数据，共8个位。也就是说通信端口的高低电压要变化8次。也就是说可以传送二进制0000 0000--1111 1111之间的任何一个数，用十进制表示就是0--255之间的任何一个数。我们以前讲过8个位等于1个字节，也就是说1“帧” 最多只能传送1个字节数据。

C, 帧的第十位叫奇偶校验位 ，这一位可以是0，也可以是1。这一位的作用是对前面的8个数据位中是1的位，做一个简单的奇偶数的校验。比如8个数据位要传送的是01001101这个数据，这个数据里面是1的位共有4个，那么4就是一个偶数，我们的奇偶校验位 ，这一位就是0，通讯端口就要输出低电压。如果8个数据位要传送的是11001101这个数据，这个数据里面是1的位共有5个，那么5就是一个奇数，我们的奇偶校验位 ，这一位就是1，通讯端口就要输出高电压。有了这个奇偶校验位 ，当我们在传送数据时，如果因为各种原因的干扰而破坏了真正的数据时，接收端的设备就可以通过查询“帧”中的奇偶校验位 ，来判断接收的数据正确与否。

D, 帧的第十一位和十二位叫停止位 ，就是告诉设备数据发送完成了，注意这两位必须是1，也就是通信端口要输出两次高电压。

E, 空闲位 ，它不算在“帧” 中，只要不发送数据了，也就是停止位 以后都是空闲位，空闲位都是1，也就是通信端口一直输出高电压。直到有起始位。

这就是数据通信最小的基本单位“帧”的组成和作用。总结一下，当PLC要发送数据时，通讯端口首先输出低电压，也就是起始位为0。然后再根据要传送的数据使端口输出高低电压共8次，也就是数据位。然后再计算出奇偶校验位，输出相应的电压。接着就输出停止位，这样1“帧” 的通讯就完成了。

图6 ，是一个例子，它演示的是PLC把十进制的181这个数传送给另一个设备。我们知道十进制的181转换成二进制就是1011 0101（怎么转换看我以前的讲解，这里不再重复），然后通过一个帧把它发送出去。这个例子如果你能看明白，说明这一节的内容你已经掌握了。

另： 如果你觉得讲的凑合还行的话，可以点击下面的赞赏 哈哈，当点写作的动力吧，您随意。不赞赏也无妨，有了好作品还是会和大家一起分享。我们下节再见。

西门子plc模拟量转换实例

对于自动化控制系统来说，主要处理对象无外乎数字量和模拟量，很多刚接触自动化的新人对于模拟量可能还不是很熟悉，这里以西门子plc300为例详细讲一下，其实模拟量处理如很简单。

1、 模拟量输入/输出量程转换的概念

实际工程中，我们要面对很多工程量，如压力、温度、流量、物位等，他们要使用各种类型传感器进行测量，传感器再将测量值通过输出标准电压、电流、温度或电阻信号供 PLC 采集，PLC的模拟量输入模板将该电压、电流、温度、或电阻信号等模拟量转换成数字量—整形数 (INT) 。在 PLC 程序内部要对相应的信号进行比较、运算时，常需将该信号转换成实际物理值，这样这个数值才具有实际意义。相反，我们要控制一些执行机构（如比例阀，电动阀等）需要将控制值转换成与实际工程量对应的整形数，再经模拟量输出模板转换成电压、电流信号去控制现场执行机构。要完成输入、输出模拟量转换，就需要在程序中调用功能块完成量程转换。

例如一个压力调节回路中，压力变送器输出 4-20mA DC 信号到 SM331 模拟量输入模板，SM331 模板将该信号转换成 0-27648 的整形数，然后在程序中要调用 FC105 将该值转换成 0-10.0 （MPa ）的工程量（实数），经 PID 运算后得到的结果仍为实数，要用 FC106 转换为对应阀门开度 0-100% 的整形数 0-27648 后，经 SM332 模拟量输出模板输出 4-20mA DC 信号到调节阀的执行机构。

2、STEP 7调用FC105，FC106进行模拟量转换编程

2.1 FC105/FC106 在哪里

在编程界面下，在 Program elements 中的 Libraries 下的 Standard Library 下的 TI-S7

Converting Blocks 中就可以找到，见下图：

模拟量

模拟量

注意： 请不要使用 S5-S7 Converting Blocks 下的 FC105, FC106 ，该路径下的功能是用于 S5输入输出模板的，在 S7 输入输出模板上无法使用。

2.1.1 FC105 功能描述

SCALE （FC105 ）功能将一个整形数 INTEGER （IN）转换成上限、下限之间的实际的工程值(LO_LIM and HI_LIM) ，结果写到 OUT 。公式如下：

OUT = [ ((FLOAT (IN) – K1)/(K2 –K1)) * (HI_LIM –LO_LIM)] + LO_LIM

常数 K1 和 K2 的值取决于输入值（ IN）是双极性 BIPOLAR 还是单极性 UNIPOLAR 。

双极性 BIPOLAR ：即输入的整形数为 – 27648到 27648 ，此时

K1 = – 27648.0，

K2 =+27648.0

单极性 UNIPOLAR ：即输入的整形数为 0 到 27648 ，此时 K1 = 0.0 ， K2 = +27648.0如果输入的整形数大于 K2 ，输出 (OUT) 限位到 HI_LIM, 并返回错误代码。 如果输入的整形数小于 K1，输出限位到 LO_LIM ，并返回错误代码。diangon.com版权所有！反向定标的实现是通过定义 LO_LIM > HI_LIM 来实现的。反向定标后的输出值随着输入值的增大而减小。

2.1.2 FC106 功能描述

UNSCALE （FC106 ）功能将一个实数 REAL (IN) 转换成上限、下限之间的实际的工程值

(LO_LIM and HI_LIM) ，数据类型为整形数。结果写到 OUT 。公式如下：

OUT = [ ((IN –LO_LIM)/(HI_LIM –LO_LIM)) * (K2 –K1) ] + K1

常数 K1 和 K2 的值取决于输入值（ IN）是双极性 BIPOLAR 还是单极性 UNIPOLAR 。

如果输入值在下限 LO_LIM 和上限 HI_LIM 的范围以外，输出 (OUT) 限位到与其相近的上限或下限值（视其单极性 UNIPOLAR 或双极性 BIPOLAR 而定），并返回错误代码。

2.2下面给大家举个例子：

如输入 I0.0 为 1， SCALE 功能被执行。下面的例子中，整形数 22 将被转换成 0.0 到 100.0 的实数并写到 OUT。输入是双极性 BIPOLAR ，用 I2.0 来设置。

程序中调用的FC105

执行前：

IN----------------------MW10=22

HI_LIM---------------MD20=100.0

LO_LIM--------------MD30=0.0

OUT-------------------MD40=0.0

BIPOLAR------------I2.0=TRUE

执行后：

OUT------------------MD40=50.03978588

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