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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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 并行傳輸是指通信中同時(shí)傳送構(gòu)成一個(gè)字或字節(jié)的多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。而串行傳輸是指通信中構(gòu)成一個(gè)字或字節(jié)的多位二進(jìn)制數(shù)據(jù)是一位一位被傳送的。很容易看出兩者的特點(diǎn)，與并行傳輸相比，串行傳輸?shù)膫鬏斔俣嚷?，但傳輸線(xiàn)的數(shù)量少，成本比并行傳輸?shù)停食Ｓ糜谶h(yuǎn)距離傳輸且速度要求不高的場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)與可編程控制器間的通信、計(jì)算機(jī)USB口與外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送。并行傳輸?shù)乃俣瓤欤珎鬏斁€(xiàn)的數(shù)量多，成本比高，故常用于近距離傳輸?shù)膱?chǎng)合，如計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)與打印機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。

    2.異步傳輸和同步傳輸

    在異步傳輸中，信息以字符為單位進(jìn)行傳輸，當(dāng)發(fā)送一個(gè)字符代碼時(shí)，字符前面都具有自己的一位起始位，極性為0，接著發(fā)送5到8位的數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗(yàn)位，1到2位的停止位，數(shù)據(jù)位的長(zhǎng)度視傳輸數(shù)據(jù)格式而定，奇偶校驗(yàn)位可有可無(wú)，停止位的極性為1，在數(shù)據(jù)線(xiàn)上不傳送數(shù)據(jù)時(shí)全部為1。異步傳輸中一個(gè)字符中的各個(gè)位是同步的，但字符與字符之間的間隔是不確定的，也就是說(shuō)線(xiàn)路上一旦開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)就必須按照起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位這樣的格式連續(xù)傳送，但傳輸下一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間不定，不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)線(xiàn)路保持1狀態(tài)。

    異步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)就是收、發(fā)雙方不需要嚴(yán)格的位同步，所謂“異步”是指字符與字符之間的異步，字符內(nèi)部仍為同步。其次異步傳輸電路比較簡(jiǎn)單，鏈絡(luò)協(xié)議易實(shí)現(xiàn)，所以得到了廣泛的應(yīng)用。其缺點(diǎn)在于通信效率比較低。

    在同步傳輸中，不僅字符內(nèi)部為同步，字符與字符之間也要保持同步。信息以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，發(fā)送雙方必須以同頻率連續(xù)工作，并且保持一定的相位關(guān)系，這就需要通信系統(tǒng)中有專(zhuān)門(mén)使發(fā)送裝置和接收裝置同步的時(shí)鐘脈沖。在一組數(shù)據(jù)或一個(gè)報(bào)文之內(nèi)不需要啟停標(biāo)志，但在傳送中要分成組，一組含有多個(gè)字符代碼或多個(gè)獨(dú)立的碼元。在每組開(kāi)始和結(jié)束需加上規(guī)定的碼元序列作為標(biāo)志序列。發(fā)送數(shù)據(jù)前，必須發(fā)送標(biāo)志序列，接收端通過(guò)檢驗(yàn)該標(biāo)志序列實(shí)現(xiàn)同步。

    同步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是可獲得較高的傳輸速度，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)較復(fù)雜。

    3.信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

    串行通信通常傳輸是數(shù)字量，這種信號(hào)包括從低頻到高頻極其豐富的諧波信號(hào)，要求傳輸線(xiàn)的頻率很高。而遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，為降低成本，傳輸線(xiàn)頻帶不夠?qū)?，使信?hào)嚴(yán)重失真、衰減，常采用的方法是調(diào)制解調(diào)技術(shù)。調(diào)制就是發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合傳輸線(xiàn)傳送的模擬信號(hào)，完成此任務(wù)的設(shè)備叫調(diào)制器。接收端將收到的模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)，完成此任務(wù)的設(shè)備叫解調(diào)器。實(shí)際上一個(gè)設(shè)備工作起來(lái)既需要調(diào)制，又需要解調(diào)，將調(diào)制、解調(diào)功能由一個(gè)設(shè)備完成，稱(chēng)此設(shè)備為調(diào)制解調(diào)器。當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以將可編程控制器的PC／PPI電纜與調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行連接以增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。

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一、PLC的特點(diǎn)

    PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，主要是因?yàn)樗哂性S多*的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。主要有以下特點(diǎn)：

    1．可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)

    可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均*時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：

    （1）硬件方面I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響；對(duì)供電電源及線(xiàn)路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。

    （2）軟件方面PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測(cè)和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和判斷；當(dāng)由外界干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫(xiě)操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來(lái)的工作。

    2．編程簡(jiǎn)單、使用方便

    目前，大多數(shù)PLC采用的編程語(yǔ)言是梯形圖語(yǔ)言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶(hù)的編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制線(xiàn)路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)改變程序，使用方便、靈活。同時(shí)，PLC編程器的操作和使用也很簡(jiǎn)單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。

    許多PLC還針對(duì)具體問(wèn)題，設(shè)計(jì)了各種編程指令及編程方法，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程。

    3．功能完善、通用性強(qiáng)

    現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)以等許多功能。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶(hù)選用，可以組成滿(mǎn)足各種要求的控制系統(tǒng)。

    4．設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便

    由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線(xiàn)工作量大為減少。PLC的用戶(hù)程序大部分可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很小；而且PLC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。

    5．體積小、重量輕、能耗低

    由于PLC采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。

    二、PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

    目前，在國(guó)內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車(chē)、輕工、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類(lèi)型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：

    1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制

    利用PLC基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器控制，用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)控制等，例如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)械、裝配生產(chǎn)線(xiàn)、電鍍流水線(xiàn)及電梯的控制等。這是PLC基本的應(yīng)用，也是用領(lǐng)域。

    2.運(yùn)動(dòng)控制

    大多數(shù)PLC都有拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備，如對(duì)各種機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

    3.過(guò)程控制

    大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制，而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應(yīng)堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。

    4.數(shù)據(jù)處理

    現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時(shí)可通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。

    5.通信聯(lián)網(wǎng)

    PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。