PLC 有哪些常用通讯协议

PLC（可编程逻辑控制器）常用的通讯协议种类较多，这些协议根据应用场景、传输速率、兼容性等特点被广泛应用于工业自动化领域。以下是一些常见的 PLC 通讯协议：

一、通用工业以太网协议（高速、广泛兼容）

1.Profinet

西门子主导，基于以太网，支持实时性要求高的场景（如运动控制、分布式自动化），可实现 PLC、传感器、执行器等设备的无缝连接。

兼容多厂商设备，传输速率高，是工业 4.0 主流协议之一。

2.EtherNet/IP

罗克韦尔主导，基于 TCP/IP，支持控制、配置和信息数据一体化传输，可实现不同厂商设备的互操作。

适用于大型复杂系统，兼容工业以太网标准。

3.EtherCAT

高性能实时以太网协议，倍福（Beckhoff）开发，采用 “主从” 架构和 “逻辑环” 数据处理方式，实时性极强（微秒级响应），支持分布式时钟同步，可连接大量设备。

广泛用于机器人、精密运动控制等对时间敏感的领域。

4.CC-Link IE

三菱主导，分现场级（Field）和控制级（Control），支持高速实时通信和大容量数据传输。

二、传统现场总线协议（设备级通信）

1.Modbus 系列

应用最广泛的工业协议之一，支持主从通信模式，结构简单、易于实现，被众多厂商的 PLC 和工业设备支持。

• Modbus RTU：基于 RS-485，二进制传输，适用于短距离设备互联（如传感器、仪表）。
• Modbus TCP/IP：以太网封装，支持长距离、高速率通信，兼容性极强。
• Modbus ASCII：ASCII 码传输，可读性强但效率较低，用于简单场景。

2.Profibus

西门子推出的现场总线协议，包括 Profibus DP（设备级高速通信）和 Profibus PA（过程自动化，防爆环境适用）。

采用 RS-485 物理层，传输速率最高可达 12Mbps，适合中等传输距离的工业现场通信。

3.DeviceNet

罗克韦尔基于 CAN 总线开发，主要用于连接工业设备（如传感器、执行器、PLC 等）。

支持分布式控制和设备级通信，具有良好的抗干扰能力。

4.CANopen

基于 CAN 总线的高层协议，定义了标准化的对象字典和通信机制，适用于连接 PLC、传感器、驱动器等设备。

在中小型自动化系统中应用广泛，尤其在汽车制造、机械控制等领域。

三、厂商专用协议（特定品牌设备）

1.西门子专用

• S7 协议：S7 系列 PLC 之间或与上位机通信，基于 MPI/Profibus/ 以太网。
• MPI（MultiPoint Interface）：西门子 S7 系列 PLC 专用的多点接口协议，主要用于 PLC 与 HMI（人机界面）、编程设备之间的通信。传输速率较低（最高 187.5kbps），适合小规模控制系统。
• PPI（Point-to-Point Interface）：西门子 S7-200 系列 PLC 常用的点对点通信协议，基于 RS-485 物理层。适用于简单的设备间数据交换，如 PLC 与触摸屏、PLC 之间的通信。

2.三菱专用

• MelsecNet：分为 MelsecNet/B（高速总线型）和 MelsecNet/H（光纤环网），用于三菱 PLC 之间及与上位机的通信，支持高速数据传输。
• CC-Link：基础版适用于中小型系统，支持多厂商兼容。

3.罗克韦尔专用

• ControlNet：高速控制网络，结合了现场总线和以太网的优势，支持实时控制和消息传输，适用于大型复杂工业系统，现已逐渐被 EtherNet/IP 替代。

4.施耐德专用

• Modbus Plus：施耐德电气推出的高速令牌传递网络协议，传输速率可达 1Mbps，支持长距离通信。主要用于施耐德 Quantum、M340 等系列 PLC 的联网通信。

四、特殊场景协议

1.OPC UA

跨平台的机器对机器通信协议，不依赖特定硬件或操作系统，可实现不同厂商设备、PLC 与云端的统一数据交互，适用于工业物联网（IIoT）。

2.Sercos III

实时以太网协议，主要应用于运动控制领域，支持高精度同步控制（纳秒级时钟同步），被广泛用于数控机床、机器人等需要多轴协同的设备与 PLC 的通信。

3.HART

混合信号协议（4-20mA 模拟 + 数字），用于过程控制中 PLC 与智能仪表的双向通信，可在 4-20mA 模拟信号上叠加数字通信，实现 PLC 与智能仪表（如压力变送器、阀门定位器）的双向数据交互。

4.楼宇自动化协议

• BACnet：用于 PLC 与空调、安防等楼宇设备通信，支持多种物理层（如以太网、RS-485），注重 interoperability（互操作性）。
• KNX：可实现 PLC 与照明、暖通、安防等系统的互联，支持多种物理传输介质（双绞线、射频、电力线等），注重节能和场景控制。
• LonWorks：基于神经元芯片的现场总线协议，适用于智能楼宇、工业控制等领域，支持分布式控制和对等通信，传输速率最高 1.25Mbps。

5.其他协议

• MQTT 协议：轻量级发布 / 订阅（Publish/Subscribe）模式的消息传输协议，基于 TCP/IP，协议开销小，适合低带宽、不稳定网络环境。主要用于 PLC 与云端平台、远程监控系统的通信，实现设备数据的远程采集、状态上报和指令下发（如工业设备的远程运维、物联网平台数据接入）。支持大量客户端连接，可通过 QoS（服务质量）机制保证消息可靠性，适合分布式工业系统中跨地域的数据交互。传统 PLC 协议（如 Modbus、Profinet）更侧重设备间实时控制指令传输；MQTT 偏向于数据采集与远程通信，是 PLC 连接云端、实现工业物联网的重要桥梁，常与 OPC UA 等协议配合使用（如 PLC 数据经 OPC UA 汇总后，通过 MQTT 上传至云平台）。目前主流PLC没有原生支持MQTT协议的。

• AS-Interface一种低成本的传感器 / 执行器总线协议，主要用于连接 PLC 与接近开关、电磁阀等底层设备，布线简单（两线制），适合小型自动化场景。
• PROFIBUS PA基于 PROFIBUS 标准的过程自动化协议，专为过程工业（如化工、石油、天然气）设计，可在危险区域（防爆环境）使用，支持总线供电和本质安全特性，能直接连接压力、温度等现场变送器。
• Interbus由 Phoenix Contact 开发的现场总线协议，采用主从结构，支持长距离传输（可达 12.8km），适用于大型生产线中 PLC 与分散设备的通信，具有较强的抗干扰能力。
• Modbus RTU over TCP将传统的 Modbus RTU 协议封装在 TCP/IP 帧中传输，既保留了 Modbus 的简单性，又利用以太网实现了长距离、高速率通信，兼容多数支持 Modbus 的设备。
• CC-Link IE Field三菱电机推出的工业以太网协议，针对工厂底层设备（如传感器、执行器）设计，支持高速实时通信和大容量数据传输，可与 CC-Link IE Control 网络配合构建多层级自动化系统。
• PROFIBUS FMS用于车间级监控网络的协议，支持 PLC 与上位机（如 SCADA 系统）之间的非实时数据交换，可传输生产状态、报警信息等管理级数据，现已逐渐被 Profinet 取代。
• EtherNet/IP CIP Sync罗克韦尔 EtherNet/IP 协议的扩展，支持精确时钟同步（IEEE 1588 PTP），适用于需要多设备协同动作的场景（如流水线同步、机器人协作），确保控制指令的时间一致性。
• VAN（Vehicle Area Network）虽然主要用于汽车工业，但部分 PLC（如用于汽车生产线的设备）会支持该协议，实现与车载控制器、检测设备的通信，侧重高可靠性和实时性。

五、总结特点

• 实时性优先：EtherCAT、Sercos III、Profinet（适用于运动控制、精密协同）。
• 兼容性优先：Modbus 系列、OPC UA（跨厂商、跨平台场景）。
• 厂商生态：西门子倾向 Profinet/S7 协议，罗克韦尔侧重 EtherNet/IP，三菱常用 CC-Link/MelsecNet。
• 发展趋势：以太网协议（如 Profinet、EtherNet/IP）逐渐取代传统总线，成为工业通信主流。

选择协议时需结合设备品牌、系统规模、实时性要求及行业规范（如化工选 Profibus PA，汽车选 CANopen）。