PLC 数据通信以串行通信技术为基础,常用通信方法有串行通信和网络通信。串行通信采用异步传送方式,网络通信采用同步方式。
1) EIA RS-232C 接口
RS-232C 是目前最常用的串行通信接口,PLC 通过它实现与个人计算机或其他外部设备通信。它由美国电子工业协会 EIA(Electronic Industries Association)于 1969 年公布,是一种串行通信接口协议标准,为 25 脚的 D 型连接器,各引脚的规定和信号电平规定均为标准,因而便于互连,基本信号规定如图 5.3 所示。
EIA RS-232C 接口标准规定:① 在 TxD 和 RxD 线上,逻辑“1”电平为 -5~-15 V(输入时 ≤ -3 V),逻辑“0”为 +5~+15 V(输入时 ≥ +3 V)。TxD 为串行数据输出线,RxD 为串行数据输入线,两设备交换数据时应将 TxD 与 RxD 对调相接。② 在 RTS、CTS、DSR、DTR、CD 线上,逻辑“1”为 +5~+15 V(输入时 ≥ +3 V),逻辑“0”为 -5~-15 V(输入时 ≤ -3 V)。RTS/CTS 与 DSR/DTR 为两对握手联络信号:RTS(要求发送,输出)有效时向设备请求输出数据并等待 CTS;CTS(清除发送,输入)有效时同意设备输出数据;DSR(数据装置准备好,输入)有效表示通信设备就绪;DTR(数据终端准备好,输出)有效表示数据终端可通信。RS-232C 接线分三线接法和握手联络接法,如图 5.4 所示。
③ 电平转换:输入输出电路为 TTL 电路,为把 EIA 信号电平与 TTL 电路相连,用 MC1488 将 TTL 电平转换为 EIA 电平、MC1489 将 EIA 电平转换为 TTL 电平。
④ 传送距离:RS-232C 最大传送距离 15 m(实际约可达 30 m),最高传送速率 20 kbit/s。所有信号线采用公共地线、单线传输,抗干扰能力差,故只适合近距离信息传输。为此 EIA 于 1977 年制定新标准 RS-499,其特点是数据传送速率较高、传送距离较远、使用平衡电路改进接口电气特性。
另一种远距离信息传输可用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传送的音频模拟信号进行传送,接收端经解调器把音频信号还原成二进制电信号,如图 5.5 所示。
图 5.3 RS-232C 引脚图

图 5.4 RS-232C 接线图(a)三线接法;(b)握手联络接法

图 5.5 调制与解调示意图

2) RS-422A、RS-485 接口
RS-485 是目前最常用的网络通信接口,在微机局域网通信及 PLC 网络通信中广泛使用,实现 PLC 与 PLC、PLC 与其他设备之间的网络通信。RS-422A 是 RS-499 标准的子集,有两对平衡差分信号线;RS-485 是 RS-422A 的变形,只有一对平衡差分信号线(D+、D-)。
RS-485 接口总线可方便进行多站互连,最多 32 站,如图 5.6 所示,但某一时刻两站中只有一个可以发送数据、另一个只能接收。多站互连时各站须遵循一定规则取得总线占有权(即介质访问权)。
图 5.6 RS-485 接线图

3) 介质访问控制
介质的访问控制指对网络通道占有权的管理与控制。各结点通过公共传输通路传输信息,任何时刻只能有一个结点利用公共通路发送信息,避免冲突。目前常用传输访问控制方式有两种:争用方式和令牌传送方式。
① 争用方式:采用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)控制技术,又称随机访问技术,允许各结点自由发送信息。结点发送信息前先侦听总线是否空闲,空闲则立即发送,即“先听后发、边听边发”。
② 令牌传送方式:介质访问控制权以令牌为标志。网络中只有一个令牌(一组特定代码),结点按一定规则排序、令牌依次传递,只有得到令牌的结点才有权使用网络发送数据;发送完或无信息发送的结点把令牌传给下一结点。这种网络无控制站、无主从关系,各结点有平等发送信息的机会,常用总线型(Token Bus)和环形(Token Ring)结构。