1、PLC的通信方法1通信方法一通信的類別在旦£及英網絡中存在兩類通信：一類是并行通信,另一類是串行通信,并行通信一般 發生在可編程序控制器的內部，它指的是多處理器PLC中多臺處理器之間的通信，以及PLC 中CPU單元與智能模板的CPU之間的通信。前者是在協處理器的控制與管理下，通過共享存 儲區實現多處理器之間的數據交換；后者則是經過背板總線（公用總線）通過雙口 RAM實現 通信。PLC的并行通信由于發生在PLC內部，對應用設計人員不必多加研究，重要的是了解 PLC網絡中的串行通信。2通信方法的含義網絡是由幾級子網復合而成，每級子網中都配置不同的協議，其中大部分是各公司的 專用通信協議。

2、各級子網的通信過程是由通信協議決泄的，從根本上講，要搞淸楚某級子網的通信就 必須徹底剖析它采用的通信協議，這個工作量很大，更何況大多數又都是各個公司的專用 協議，繁瑣的協議規左常會掩蓋問題的本質，通常會遇到這樣的情況：兩個公司的兩種專 用協議，從協議的規定、幀格式等表而現象看可能有明顯得不同，然而他們關于如何實現 通信的思路卻極為相似，如岀一轍：抓住他們的同一性，就會把表面上孤立無關的事務串 聯起來，正是基于這樣一種思想，我們引入了 “通信方法”這一概念.網絡的各級子網無論采用總線結構、還是環形結構，他的通信介質是共享資源。掛在 共享介質上的各站要想通信，首先要解決共享通信介質使用權的分配問題

3、，這就是常說的 存取控制或稱訪問控制。一個站取得了通信介質使用權，并不等用完成了通信過程，還有怎樣傳送數據的問題， 這就是常說的數據傳送方式，比如說采用的數據傳送方式是否先建立一種邏輯連接，然后 再傳送？所采用的數據傳送方式發給對方的數據是否要對方應答？發出去的數據是由一個 站收，或者多個站收，還是全體接收？諸如此類就是所謂的數據傳送方式。這里所謂的通信方法就是存取控制方式+數據傳送方式。本來存取控制方式與數據傳 送方式都是通信協議有關層次的內容，這里專門把他們抽出來加以介紹。是因為用它們來 描述一種通信過程與人們意念上有關的概念非常接近。對于局域網來說，存取控制方式與 數據傳送方式是其通信協

4、議最核心的內容。3工業局域網實時性的含義工業局域網對實時性是有要求的，各級子網對實時性的的要求不同，通常越靠底層的 子網對實時性要求越髙，越靠近上層的子網對實時性的要求越低。實時性通常采用響應時間來立量描述。響應時間是指某一系統對輸入作出響應所需的 時間，以ms、s、min, h為計量單位。u向應時間很短，就標志著系統的實時性越好。PLC網絡中，站通過通信子網互聯在一起，當某站對子網請求通信時，它對響應是 時間是有要求的，不同站對實時性的要求可能不同，同一站不同通信任務對實時性的要求 也可能不同。一項通信任務的實時性得到滿足是指其響應時間小于規定的時限：一個站的 實時性合乎要求是指該站提出的所

5、有通信任務在指左的時限內都能獲得響應。整個通信子 網的實時性符合要求是指分布在子網上每一個站的每項通信任務的實時性均得到保證。要保證PLC網絡的實時性必須滿足下列三個時間約朿條件：1、必須限左每個站每次取得通信權的時間上限制，以防止某一站長時間霸占子網而 導致其他各站實時性惡化。2、應當保證在某一固左的時間周期內，通信子網上的每個站都有機會取得通信權， 這將為每個站提供基本實時性。3、對于重要的站可優先服務，對某項緊急通信任務應當給予優先處理，應當可以用 靜態（固N）的方式賦予某站以較髙的優先權，應當可以用動態（臨時）方式賦予某些緊 急任務以較高的優先權。PLC網絡的實時性首先是由它所選用的存

6、取控制方式來保證的。此外提高實時性還可 以通過減少通信協議的層數來實現，一般靠近底層的子網采用只包含3層通信協議的他塌 縮結構。這正是為了提髙實時性。另外選擇適當的數據傳送方式對于提高實時性有明顯的 效果，發送數據要求對方答應，比無應答服務慢的多，要求連接又要有應答的服務則更慢, 而廣播式通信最快。當然不能只考慮實時性，還要考慮可靠性。發送區的數據在PLC網絡上廣播,PLC1,PLC3接收到后把它接收下來存入各自的2#接收區中， PLC3把3#發送區數據在PLC網上廣播，PLCI, PLC2把它接收下來存入各自的3#接收區中。顯然通過上述廣播通信過程，PLCI, PLC2, PLC3的各區中數

7、據是相同的，這個過程稱為 等值變化過程，通過等值化通信使得PLC網絡中的每臺PLC區中的數據保持一致。它既包含 著自己送出去的數據，也包含著其它PLC送來的數據。由于每臺PLC區大小一樣，占用的地 址段相同，每臺PLC只要訪問自己的區，就等于訪問了其它PLC的區，也就相當與其他PLC 交換了數據。這樣區就變成了名副英實的共享存儲，共享區成為各PLC交換數據的中介。當然這里的共享存儲區與并行總線的共享存儲區在結構上有些差別，它把物理上分布在 各站的區，通過等值化通信使英好像重疊在一起，在邏輯上變成一個存儲區，大小與一個區 一樣，這種共享存儲區稱為串行共享存儲區。區可以采用異步方式刷新（等值化），

8、也可以采用同步方式刷新。異步方式刷新與PLC 中用戶程序無關，由各PLC所帶的通信處理器按順序進行廣播通信，周而復始，使苴所有區 保持等值化，同步方式刷新是由用戶程序中對區的發送指令啟動一次刷新，這種方式只有當 區的發送數據變化時才刷新（等值化），這樣事半功倍。全局I/O方式中的區是從PLC的I/O區劃分出來的，經過等值化通信變成所有PLC共享 （全局共享），因此稱為“全局I/O方式”。這種方式下PLC直接用讀寫指令對區進行讀寫 操作，簡單、方便、快速，但應注意在一臺PLC中對某地址的寫操作在其他PLC中對同一地 址只能進行讀操作。與周期I/O方式一樣，全局I/O方式也要占用PLC的I/O區，

9、因而這適 用于少量數據的通信。PLC1PLC2璉接區1 #接收區2#發迸區3#接收區圖1全局I/O方式的工作原理4.3主從總線通信方式主從總線通信方式又稱為1：N通信方式，這是在PLC通信網絡上采用的一種通信方式。 在總線結構的PLC子網上有N個站，其中只有一個主站，其他皆是從站，也就是因為這個原 因主從總線通信方式又稱為1：N通信方式。主從總線通信方式采用集中式存取控制技術分配總線使用權，通常采用輪詢表法，所謂 輪詢表是一X從機號排列順序表，該表配置在主站中，主站按照輪詢表的排列順序對從站進 行詢問，看它是否使用總線，從而達到分配總線使用權的目的。為了保證實時性，要求輪詢表包含每個從站號不能

10、少于一次，這樣在周期輪詢時，每個 從站在一個周期中至少有一次機會取得總線使用權，從而保證了每個站的基本實時性，對于 實時性要求比較髙的站，可以在輪詢表中讓苴從機號多現幾次，這樣就用靜態的方式，賦予 該站較髙的通信優先權。在有些主從總線中輪詢表法與中斷法結合使用，讓緊急任務可以打 斷正常的周期輪詢而插入，獲得優先服務，這就是用動態賦予某項緊急任務以較髙優先權。存取控制只解決了誰使用總線的問題，獲得總線的從站還有如何使用總線的問題，即采 用什么樣的數據傳送方式。主從總線通信方式中有兩種基本的數據傳送方式，一種是只允許 主從通信，不允許從從通信，從站與從站要交換數據，必須經主站中轉。另一種是既允許主

11、 從通信也允許從從通信，從站獲得總線使用權后安排主從通信，再安排自己與苴他從站（即 從從）之間的通信。4.4令牌總線通信方式令牌總線通信方式又稱為N： N通信方式是指在總線結構的PLC子網上有N個站，它們 地位平等沒有主站與從站之分，也可以說N個站都是主站。N： N通信方式采用令牌總線存取控制技術。在物理總線上組成一個邏輯環，讓一個令 牌在邏輯環中按一立方向依次流動，獲得令牌的站就取得了總線使用權。令牌總線存取控制 方式限定每個站的令牌持有時間，保證在令牌循環一周時每個站都有機會獲得總線使用權， 并提供優先級服務，因此令牌總線存取控制方式具有較好的實時性。取得令牌的站有兩種數據傳送方式，即無應

12、答數據傳送方式和有應答數據傳送方式。采 用無應答數據傳送方式時，取得令牌的站可以立即向目的站發送數據，發送結朿，通信過程 也就完成了：而采用有應答數據傳送方式時，取得令牌的站向目的站發送完數據后并不算通 信完成，必須等目的站獲得令牌并把應答幀發給發送站后，整個通信過程才結朿。后者比前 者的響應時間明顯增長，實時性下降。有些令牌總線型PLC網絡的數據傳送方式固左為一種, 有些則可由用戶選擇。4.5浮動主站通信方式浮動主站通信方式又稱N： M通信方式，適用于總線結構的PLC網絡，是指在總線上有 M個站，其中N (NVM=個為主站，其余為從站。N： H通信方式采用令牌總線與主從總線相結合的存取控制技

13、術。首先把N個主站組成 邏輯環，通過令牌在邏輯環中依次流動，在N個主站之間分配總線使用權，這就是浮動主站 的含義。獲得總線使用權的主站再按照主從方式來確怎在自己的令牌持有時間內與哪些站通 信。 一般在主站中配置有一 X輪詢表，可按輪詢表上排列的其它主站號及從站號進行輪 詢。獲得令牌的主站對于用戶隨機提岀的通信任務可按優先級安排在輪詢之前或之后進行。獲得總線使用權的主站可以采用多種數據傳送方式與目的站通信，英中以無應答無連接 方式速度最快。4.6 CSMA/CD通信方式CSMA/CD通信方式是一種隨機通信方式，適用于總線結構的PLC網絡，總線上各站地位 平等，沒有主從之分，采用CSMA/CD存取

14、控制方式，即“先聽后講，邊講邊聽”。CSMA/CD存取控制方式不能保i正在一定時間周期內，PLC網絡上每個站都可獲得總線使 用權，因此這是一種不能保證實時性的存取控制方式。但是它采用隨機方式，方法簡單，而 且見縫插針，只要總線空閑就搶著上網，通信資源利用率高，因而在PLC網絡中CSMA/CD 通信法適用于上層生產管理子網。CSMA/CD通信方式的數據傳送方式可以選用有連接、無連接、有應答、無應答及廣播通 信中的每一種，可按對通信速度及可靠性的要求進行選擇。4.7令牌環通信方式有少量的PLC網絡采用環形拓撲結構，其存取控制采用令牌法，具有較好的實時性。圖1表示了令牌工作過程及其幀結構。(a)令牌

15、環皙停位目的地址源地址控制信息DATA差諸檢驗ACK令牌(b)幀結構圖(令牌環通信方式)在圖(a)中，令牌在物理環中按箭頭指向，一站接一站的傳送，獲得令牌的站才有權 發送數據，設B站要向D站發送數據。當令牌傳送到B站時,B站把令牌變為暫停證，然后 把待發送數據按圖(b)表示的格式加在暫停證后面從B站發送出去，最后再加上令牌一起 發往C站。此幀信息經C站中轉后到達D站，D站把自己的本站地址與幀格式中目的地址相 比較，發現兩者相同，表明此幀信息事發給D站的，然后對此幀信息作差錯校驗，并把校驗 結果以肯圧應答或否泄應答填在ACK段中。同時把此幀信息復制下來，再把帶有應答的幀繼 續向下傳送，經A站中轉到達B站。B站用自己的本站地址與幀中源地址相比較，發現兩者 相同，表明此幀是自己發出的，再檢查ACK段。若為否泄應答，要有組織重發，若為肯泄應 答，則耙此幀從環上吸收掉