吉林西门子S7-1200PLC代理经销优势价格

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西门子PLC通信标准的开放系统互连模型

    为了实现不同厂家生产的智能设备之间的通信，标准化组织ISO提出了如图7-10所示的开放系统互连模型OSI (Open System Interconnection)，作为通信网络标准化的参考模型，它详细描述了软件功能的7个层次。7个层次自下而上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层和应用层。每一层都尽可能自成体系，均有明确的功能。

    1)物理层

    物理层(Physical Layer)是为建立、保持和断开在物理实体之间的物理连接，提供机械的、电气的、功能性的和规程的特性。它是建立在传输介质之上，负责提供传送数据比特位“0”和“1”码的物理条件。同时，定义了传输介质与网络接口卡的连接方式以及数据发送和接收方式。常用的串行异步通信接口标准RS-232C、RS-422和RS-485等就属于物理层。

    2)数据链路层

    数据链路层(Datalink Layer)通过物理层提供的物理连接，实现建立、保持和断开数据链路的逻辑连接，完成数据的无差错传输。为了保证数据的可靠传输，数据链路层的主要控制功能是差错控制和流量控制。在数据链路上，数据以帧格式传输，帧是包含多个数据比特位的逻辑数据单元，通常由控制信息和传输数据两部分组成。常用的数据链路层协议是面向比特的串行同步通信协议——同步数据链路控制协议／高级数据链路控制协议( SDLC／HDLC)。

    3)网络层

    网络层(Network Layer)完成站点间逻辑连接的建立和维护，负责传输数据的寻址，提供网络各站点间进行数据交换的方法，完成传输数据的路由选择和信息交换的有关操作。网络层的主要功能是报文包的分段、报文包阻塞的处理和通信子网内路径的选择。常用的网络层协议有X．25分组协议和IP协议。

    4)传输层

    传输层(Transport Layer)是向会话层提供一个可靠的端到端（end-to-end）的数据传送服务。传输层的信号传送单位是报文( Message)，它的主要功能是流量控制、差错控制、连接支持。典型的传输层协议是因特网TCP／IP协议中的TCP协议。

    5)会话层

    两个表示层用户之问的连接称为会话，对应会话层(Session Layer)的任务就是提供一种有效的方法，组织和协调两个层次之间的会话，并管理和控制它们之间的数据交换。网络下载中的断点续传就是会话层的功能。

    6)表示层

    表示层(Presentation Layer)用于应用层信息内容的形式变换，如数据加密／解密、信息压缩／解压和数据兼容，把应用层提供的信息变成能够共同理解的形式。

    7)应用层

   应用层(Application I_ayer)作为参考模型的层，为用户的应用服务提供信息交换，为应用接口提供操作标准。7层模型中所有其他层的目的都是为了支持应用层，它直接面向用户，为用户提供网络服务。常用的应用层服务有电子邮件( E-mail)、文件传输(FTP)和Web服务等。

    OSI 7层模型中，除了物理层和物理层之间可直接传送信息外，其他各层之间实现的都是间接的传送。在发送方计算机的某一层发送的信息，必须经过该层以下的所有低层，通过传输介质传送到接收方计算机，并层层上送直至到达接收方中与信息发送层相对应的层。

    OSI 7层参考模型只是要求对等层遵守共同的通信协议，并没有给出协议本身。OSI 7层协议中，高4层提供用户功能，低3层提供网络通信功能。

    在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关．接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送和接收同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。

    异步通信的信息格式如图7-1所示，发送的数据字符由一个起始位、7～8个数据位、1个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、1.5或2位）组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。

    图7-1    异步通信的信息格式

    同步通信以字节为单位（一个字节由8位二进制数组成），每次传送1～2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持*的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方*相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在数据块（往往很长）之前加一两个同步字符，所以传输效率高，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。
   串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。

    单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。

    双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接收分别由两根或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，这种传送方式称为全双工方式；用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。
   数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。

    并行通信是以字节或字为单位的数据传输方式，除了8根或16根数据线、1根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。

    串行通信是以二进制的位( bit)为单位的数据传输方式，每次只传送1位，除了地线外，在一个数据传输方向上只需要一根数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，少的只需要2～3根线，适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口，工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。

    在串行通信中，传输速率常用比特率（每秒传送的二进制位数）来表示，其单位是bit/s（比特／秒）或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200 bit/s等。不同的串行通信的传输速率差别*，有的只有数百bit/s，有的可达100 Mbit/s。

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