PLC开发过程中遇到的一些名词

Modbus RTU（Remote Terminal Unit）是一种广泛使用的通信协议，特别是在工业自动化和控制系统中。它用于在串行通信线路上传输数据，通常使用RS-232、RS-485或串行端口（如串行总线）进行通信。

Modbus RTU的特点：

1. 主/从结构：Modbus RTU通常采用主/从架构，其中一个设备是主机（Master），多个设备是从机（Slave）。主机发送请求，从机响应。
2. 数据传输方式：数据以二进制格式进行传输，因此传输效率较高。
3. 协议简洁：Modbus RTU协议简单，容易实现和调试，常用于工业设备之间的数据交换。
4. 应用广泛：Modbus RTU广泛应用于PLC、传感器、变频器、温控设备等设备之间的通讯。
5. 可靠性：由于采用CRC（循环冗余校验）机制，Modbus RTU协议能够有效检测通信中的错误，保证数据的可靠传输。

工作原理：

1. 数据帧结构：每个Modbus RTU数据帧由以下几个部分组成：

   • 设备地址（1字节）：指定通信的目标设备。
   • 功能码（1字节）：指示请求操作类型，如读取数据、写入数据等。
   • 数据（可变长度）：实际的数据内容，根据功能码的不同，数据内容也不同。
   • CRC校验码（2字节）：用来验证数据的完整性和正确性。

2. 数据传输流程：主设备发起请求，指定目标从设备的地址，并根据所需操作选择合适的功能码。从设备接收到请求后，进行相应的处理，并将结果返回给主设备。

常见功能码：

• 01：读取线圈状态（读取数字输出）
• 02：读取离散输入状态
• 03：读取保持寄存器
• 04：读取输入寄存器
• 05：写单个线圈
• 06：写单个保持寄存器

优点：

• 结构简单，易于实现
• 支持多种传输介质（如RS-232、RS-485）
• 可以在复杂的工业环境中可靠运行
• 设备互联灵活，支持多台设备通信

缺点：

• 数据传输速度相对较低
• 由于是半双工模式，不能同时进行读写操作
• 传输距离受限，虽然RS-485能支持较长的通信距离，但还是存在一定限制

Modbus RTU被广泛用于自动化控制系统中，尤其是在需要简洁高效的设备通讯时。

这是一个重要的技术突破点。Modbus RTU 是工业自动化领域最常用的通信协议之一。学会Modbus RTU，意味着您掌握了PLC进行数据交换和远程控制的基础技能，可以应对更复杂的自动化系统。

• 485通信：

  • 485通信通常指的是基于RS-485标准的串行通信。它用于设备间的长距离、可靠数据传输，特别适合于多点通信。RS-485通常用来连接PLC与其它设备，如传感器、变频器、执行机构等。RS-485具有较强的抗干扰能力，支持多设备之间的通信，可以在工业环境中稳定运行。
  • 在PLC系统中，RS-485通常用来进行Modbus RTU协议的数据交换，PLC通过485接口与其他设备（如变频器、温控器等）进行数据通讯。

• 模拟量：

  • 模拟量是指连续变化的物理量，它与数字量（只有两个状态：0和1）相对。模拟量的信号可以表示温度、压力、流量、电压等变量，通常通过电压（如0-10V）或电流（如4-20mA）来传输。
  • PLC中的模拟量输入和输出模块用于读取或输出这些模拟信号，通常会通过转换模块将模拟量信号转化为PLC可以处理的数字信号，或者反之。

• PID控制：

  • PID控制是常见的反馈控制策略，用于调节系统的输出（如温度、压力、速度等）以达到设定目标值。PID分别代表三种控制作用：
    • P（比例控制）：与误差成比例，快速反应。
    • I（积分控制）：累积误差，消除长期稳态误差。
    • D（微分控制）：根据误差变化率进行调节，减少超调。
  • 在PLC中，PID控制常用于温控、流量控制、液位控制等应用。PLC通过PID算法来调整系统的输出，使其与目标值接近。

• 模拟量PID控制：

  • 模拟量PID控制结合了模拟量信号的输入和PID控制算法。通过PLC读取传感器的模拟量数据（如温度、压力等），并用PID算法对控制输出进行调节（例如调节加热器功率、泵速等）。模拟量PID控制可以实时调整和优化过程参数，以确保系统的稳定性和准确性。
• EtherCAT（以太网控制自动化技术）

  • EtherCAT 是一种高速、实时的以太网通信协议，专为工业自动化设计，特别适用于大规模的实时控制系统。它由德国的Beckhoff公司开发，并且被广泛应用于PLC、伺服控制器、传感器、执行器和其他工业设备之间的通信。

  • 特点：

    • 高速实时性：EtherCAT的传输速度非常快，可以实现亚毫秒级的实时响应。适合高速运动控制、同步控制等应用。
    • 低延迟：数据通过总线传输时，几乎没有延迟，适用于需要精确控制的应用。
    • 分布式I/O支持：EtherCAT支持通过链路连接多个设备，极大地减少了布线成本并提高了系统扩展性。
    • 多主机支持：EtherCAT允许多个主机同时访问网络中的设备，具有灵活的网络架构。

  • 应用场景：

    • 适用于需要高实时性和高速传输的工业自动化领域，如机器人、机床控制、自动化生产线、过程控制等。
    • 可用于连接PLC与伺服电机、传感器、I/O模块等设备，确保数据高速、实时地传输。

  • 协议特性：

    • EtherCAT的工作原理基于“处理帧”的机制，数据帧直接经过各个设备而不需要每个设备逐一处理。这样能够减少通信时间和提高带宽利用率。
• 电力总线（Powerline Communication, PLC）

  • 电力总线（Powerline Communication，简称PLC）是通过现有的电力线传输数据的一种技术。PLC允许在同一电力线中传输电力和数据，常用于家庭、工业、楼宇自动化等领域。

  • 特点：

    • 利用现有电力线路：通过现有的电力线进行数据传输，无需额外的布线，节省了建设成本和时间。
    • 远距离传输：可以通过长距离的电力线路进行通信，尤其适合在大范围区域内的通信。
    • 易于部署：在一些老旧建筑或者难以布设通信线路的地方，PLC能够方便地实现数据传输。

  • 应用场景：

    • 楼宇自动化：PLC可以用于楼宇内的设备控制和监控，类似智能家居的应用。
    • 远程监控：在一些偏远地区或农村，PLC可以作为一种低成本的远程监控技术。
    • 智能电网：电力公司可以使用PLC来监测和控制电网的运行状态。

  • 工作原理：

    • PLC通过调制解调技术将数据嵌入到电力信号中，然后通过电力线进行传输。在接收端，解调器提取出数据并将其传送到计算机或控制系统中。

  • EtherCAT 与 电力总线的区别

  • 应用领域不同：

    • EtherCAT 是工业自动化领域的实时通讯协议，主要用于控制、传感器、执行器之间的高速实时通信。
    • 电力总线 主要应用于数据传输和远程监控，尤其是在家庭自动化、电力监控等场景中。

  • 实时性：

    • EtherCAT 提供更高的实时性和带宽，适合对时间敏感的实时控制应用。
    • 电力总线 通常没有EtherCAT那样的高实时性，更多的是用于数据通信而非高速控制。

  • 通信速度：

    • EtherCAT 通常提供更高的传输速度和较低的延迟，适用于大规模、复杂的工业自动化系统。
    • 电力总线 的通信速度相对较慢，主要用于低速数据传输。

  • 网络拓扑：

    • EtherCAT 支持环形、星型、树型等多种网络拓扑，适应不同的应用需求。
    • 电力总线 更多的是基于现有电力线路，网络拓扑一般较为简单。

  • 结合应用：

  • 在某些工业应用中，可能会同时使用EtherCAT和电力总线。例如，EtherCAT可用于PLC与传感器、执行器的高速实时通信，而电力总线可以用来实现现场设备与中央控制系统之间的远程数据传输，尤其在大型、分散的自动化系统中。

• 国产工控板：通常用于处理工业信号，作为控制系统的核心。它们可能包括一些常见的CPU、输入输出模块（I/O）、以及与其他设备连接的接口。

• 国产采集模块：这类模块一般用于从各种传感器或执行器中采集数据，并将其传输到主控制系统。采集模块在自动化系统中扮演着数据通信和数据输入的角色。

• 二手三菱PLC：三菱PLC（可编程逻辑控制器）是一种常见的工业自动化控制设备，用于自动化控制流程。二手PLC可以为项目节省成本，但也需要注意设备的保养和功能是否完好。

• 威纶通TK系列：威纶通是一家提供HMI（人机界面）和工业自动化解决方案的公司，TK系列通常是其控制和监控设备的一部分，用于实现人机交互和数据展示。

• 二手伺服：伺服电机通常用于精确控制运动，在自动化系统中控制机械臂、传送带等的运动。二手伺服电机在性价比上可能有优势，但需要确认其性能和质量。

• 二手变频器：变频器用于调节电动机的转速，适用于需要精细控制转速的设备。二手变频器在成本控制方面可以提供较大的优势，但同样需要确保其功能和稳定性。

CODESYS（全称：Controller Development System）是一款功能强大的自动化控制开发软件，广泛应用于工业控制系统的开发与调试。它提供了一个集成开发环境（IDE），支持多种编程语言和多种硬件平台的兼容性，主要用于可编程逻辑控制器（PLC）的编程与调试。

CODESYS的特点包括：

多种编程语言支持：CODESYS支持国际标准的PLC编程语言，如IEC 61131-3标准中的梯形图（LD）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）、指令表（IL）和顺序功能图（SFC）。这使得开发者可以根据需求选择合适的编程语言。

跨平台支持：CODESYS可以在多个硬件平台上运行，支持各种不同类型的PLC和嵌入式控制系统。这种平台无关性使得用户可以在不同硬件之间进行无缝切换。

强大的调试功能：CODESYS提供了丰富的调试工具，包括变量监视、断点设置、在线编辑、实时监控等功能，帮助开发者轻松诊断和解决问题。

自动化设备管理：CODESYS集成了设备管理工具，支持设备的配置、参数设置和诊断。这对于工业自动化系统的集成非常有用。

图形化编程：除了文本编程，CODESYS还支持图形化编程语言，如功能块图（FBD），使得开发者能够以更直观的方式进行编程。

安全与通信：CODESYS提供对工业通信协议的支持，如Modbus、EtherCAT、PROFINET等，方便与其他设备进行数据交换和通信。

支持运动控制：CODESYS还具备运动控制功能，支持控制电机、传感器和其他运动设备，广泛应用于机器人、自动化生产线等领域。

CODESYS的应用范围非常广泛，包括自动化控制、机器人控制、嵌入式系统、楼宇自动化等多个领域，因其强大的功能和高效的开发效率，成为了自动化行业中的一个重要工具。