汇川CodeSysPLC教程03-2-14 与HMI通信

硬件连接

PLC与HMI连接采用何种连接方式，通常是参考双方支持哪些接口。PLC（可编程逻辑控制器）与HMI（人机界面）之间的通讯方式主要有以下几种：

1. 串行通讯（Serial Communication）：

   • 使用RS-232、RS-422或RS-485等串行通讯标准进行数据传输。
   • 通常用于短距离通讯，简单且成本低。

2. 以太网通讯（Ethernet Communication）：

   • 基于TCP/IP协议进行数据传输。
   • 支持长距离通讯，速度快且稳定。
   • 常用的协议有Modbus TCP、EtherNet/IP等。

3. 现场总线通讯（Fieldbus Communication）：

   • 专为工业控制系统设计的通讯协议，如Profibus、CANopen、DeviceNet等。
   • 适用于复杂的工业环境，具有高可靠性和实时性。

4. 无线通讯（Wireless Communication）：

   • 使用Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等无线技术。
   • 适用于需要灵活布线或移动设备的场景。

5. 光纤通讯（Fiber Optic Communication）：

   • 使用光纤电缆进行数据传输，适用于长距离和高干扰环境。
   • 提供高带宽和高安全性。

这些通讯方式各有优缺点，具体选择取决于应用场景、通讯距离、数据传输速率以及成本等因素。
例如HMI支持串口、网口，PLC也支持串口、网口，那么PLC与HMI就都可以采用串口或者都采用网口来通信，有的低端的HMI只支持RS232串口，那么就务必注意PLC是否带此接口，选型上务必要注意PLC与HMI的通信接口的匹配和一致。当然现在一般的PLC和HMI都是支持网口的，所以这里我们默认硬件连接采用RJ-45网线直连HMI与PLC（直通网线或使用HUB交换）。

主要的通讯方法

ModBus TCP通信

配置

每一家的PLC都有自己独有的总线协议与HMI进行通讯，例如西门子使用的是Profinet，三菱采用的是MC协议，倍福采用的ADS通讯一样。汇川的PLC基于的通用的Modbus协议，一般的更为具体的是ModBus TCP协议。这里我们虽然没有具体阐述ModBus TCP协议，但是联想到ModBus RTU与ModBus ASCII协议，我们也能大概理解。HMI作为主站，PLC作为从站。这个地方尤其要注意，很多新手都会误以为PLC是作为主站存在的，我们需要思考一下，PLC大部分情况下都是作为主站，那是因为PLC拥有主动访问的行为，从HMI来看，人的行为透过HMI来主动访问PLC，那么PLC就不能再视为主站了。好的，如何将PLC设为从站呢？前面我们已经提到过，主从站设定。只需要勾选Modbus TCP从站即可。

这个地方需要留意的就是两点：

1. 502端口，基本上做ModBus TCP从站的设备默认端口都是这个。那为什么就是502呢？（为了好记，你这么记，端口是用502胶水粘住的）

Modbus TCP从站的端口一般是502，原因如下：

1. 标准化：

   • Modbus TCP协议标准规定了502端口作为默认的通信端口。标准化的端口号简化了设备和系统之间的互操作性，确保不同制造商的设备能够顺利通信。

2. 历史原因：

   • Modbus协议最早是为串行通讯（Modbus RTU）设计的，后来被扩展为Modbus TCP。为了保持一致性，Modbus TCP在TCP/IP网络中指定了502端口，方便用户在不同通信方式之间切换。

3. 协议定义：

   • 根据Modbus TCP规范，502端口是为Modbus通信预留的标准端口号。这是由Modbus协议维护组织（Modbus-IDA）定义的，以确保协议的一致性和互操作性。

4. 设备兼容性：

   • 大多数Modbus TCP从站设备和主站软件默认配置为使用502端口，简化了系统配置和集成。使用标准端口号减少了用户配置错误的风险，提高了系统的可靠性。

5. 防火墙和网络配置：

   • 网络管理员和安全设备（如防火墙）通常会预先配置502端口用于Modbus通信。如果使用非标准端口，可能需要额外的配置和调整，增加了部署的复杂性。

综上所述，502端口作为Modbus TCP从站的默认端口是由于协议标准化、历史原因和设备兼容性等多方面的考虑，使得系统配置更加简便和可靠。

2. 帧间隔，一般来说不需要关注，但是如果你发现PLC的CPU负载比较大的时候，增大帧间隔能比较有效的降低HMI访问PLC带来的通讯负载。

映射

设置完这些，HMI怎么访问PLC呢？当然是通过Modbus地址，在汇川当中，M区的地址与Modbus地址是一一映射的。
Modbus变量编址

标签通信

标签通讯（Tag Communication）是一种现代工业自动化中常用的通讯方式，尤其在PLC（可编程逻辑控制器）与HMI（人机界面）之间的通讯中。标签通讯通过使用人类可读的标签（Tag）名称来标识和传输数据，而不是通过具体的内存地址。以下是对标签通讯的详细解释：

标签通讯的特点

1. 人类可读性：

   • 使用描述性的名称（标签）来标识变量，例如"TankLevel"或"MotorSpeed"。
   • 这种命名方式更直观，易于理解和维护。

2. 抽象化：

   • 把底层硬件地址抽象为高层次的标签名称，用户无需关注具体的内存地址。
   • 提高了系统的灵活性和可移植性。

3. 简化配置：

   • 在HMI和PLC的配置中，可以直接引用标签名称，而不需要具体地址映射。
   • 减少了配置错误，提高了开发效率。

标签通讯的实现方式

1. 标签数据库：

   • PLC和HMI系统中通常包含一个标签数据库，存储所有标签及其对应的地址和数据类型。
   • 标签数据库在系统间共享，确保标签名称的一致性。

2. 通讯协议：

   • 标签通讯可以基于多种通讯协议实现，如Modbus、OPC UA、EtherNet/IP等。
   • 这些协议支持通过标签名称进行数据访问和传输。

标签通讯的优点

1. 易于理解和维护：

   • 使用描述性标签名称使程序和配置更具可读性，方便调试和维护。

2. 减少错误：

   • 由于不需要直接使用内存地址，减少了配置错误和地址冲突的可能性。

3. 增强灵活性：

   • 更换硬件或重新配置时，只需更新标签数据库，无需修改大量代码或配置。

4. 提高开发效率：

   • 标签通讯简化了开发过程，使开发人员能够更专注于应用逻辑，而不是底层通讯细节。

应用场景

1. PLC与HMI之间的通讯：

   • HMI通过标签访问PLC中的数据，实现人机交互和监控。

2. 分布式控制系统：

   • 在大型分布式控制系统中，通过标签实现不同控制单元之间的数据共享和协调。

3. 数据采集与监控（SCADA）系统：

   • SCADA系统通过标签通讯从多个现场设备收集数据，实现集中监控和管理。

标签通讯的出现大大提高了工业自动化系统的开发和维护效率，使系统更易于理解和管理。

关于如何进行标签通讯，需要先学习符号配置。这一块我们暂且先不提，等到符号配置时，我们再提。