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一、通信方法—通信的类别

在PLC及其网络中存在两类通信：一类是并行通信，另一类是串行通信，并行通信一般发生在可编程序控制器的内部，它指的是多处理器PLC中多台处理器之间的通信，以及PLC中CPU单元与智能模板的CPU之间的通信。前者是在协处理器的控制与管理下，通过共享存储区实现多处理器之间的数据交换；后者则是经过背板总线（公用总线）通过双口RAM实现通信。PLC的并行通信由于发生在PLC内部，对应用设计人员不必多加研究，重要的是了解PLC网络中的串行通信。

二、通信方法的含义

网络是由几级子网复合而成，每级子网中都配置不同的协议，其中大部分是各公司的专用通信协议。

各级子网的通信过程是由通信协议决定的，从根本上讲，要搞清楚某级子网的通信就必须彻底剖析它采用的通信协议，这个工作量很大，更何况大多数又都是各个公司的专用协议，繁琐的协议规定常会掩盖问题的本质，通常会遇到这样的情况：两个公司的两种专用协议，从协议的规定、帧格式等表面现象看可能有明

 

显得不同，然而他们关于如何实现通信的思路却极为相似，如出一辙。抓住他们的同一性 ，就会把表面上孤立无关的事务串联起来，正是基于这样一种思想，我们引入了“通信方法”这一概念。

网络的各级子网无论采用总线结构、还是环形结构，他的通信介质是共享资源。挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问题，这就是常说的存取控制或称访问控制。

一个站取得了通信介质使用权，并不等用完成了通信过程，还有怎样传送数据的问题，这就是常说的数据传送方式，比如说采用的数据传送方式是否先建立一种逻辑连接，然后再传送？所采用的数据传送方式发给对方的数据是否要对方应答？发出去的数据是由一个站收，或者多个站收，还是全体接收？诸如此类就是所谓的数据传送方式。

这里所谓的通信方法就是存取控制方式＋数据传送方式。本来存取控制方式与数据传送方式都是通信协议有关层次的内容，这里专门把他们抽出来加以介绍。是因为用它们来描述一种通信过程与人们意念上有关的概念非常接近。对于局域网来说，存取控制方式与数据传送方式是其通信协议最核心的内容。

三、工业局域网实时性的含义

工业局域网对实时性是有要求的，各级子网对实时性的的要求不同，通常越靠底层的子网对实时性要求越高，越靠近上层的子网对实时性的要求越低。

实时性通常采用响应时间来定量描述。响应时间是指某一系统对输入作出响应所需的时间，以ms、s、min，h为计量单位。响应时间很短，就标志着系统的实时性越好。

PLC网络中，各站通过通信子网互联在一起，当某站对子网请求通信时，他对响应是时间是有要求的，不同站对实时性的要求可能不同，同一站不同通信任务对实时性的要求也可能不同。一项通信任务的实时性得到满足是指其响应时间小于规定的时限；一个站的实时性合乎要求是指该站提出的所有通信任务在指定的时限内都能获得响应。整个通信子网的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实时性均得到保证。

要保证PLC网络的实时性必须满足下列三个时间约束条件：

1、必须限定每个站每次取得通信权的时间上限制，以防止某一站长时间霸占子网而导致其他各站实时性恶化。

2、应当保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每个站都有机会取得通信权，这将为每个站提供基本实时性。

3、对于重要的站可优先服务，对某项紧急通信任务应当给予优先处理，应当可以用静态（固定）的方式赋予某站以较高的优先权，应当可以用动态（临时）方式赋予某些紧急任务以较高的优先权。

PLC网络的实时性首先是由它所选用的存取控制方式来保证的。此外提高实时性还可以通过减少通信协议的层数来实现，一般靠近底层的子网采用只包含3层通信协议的他塌缩结构。这正是为了提高实时性。另外选择适当的数据传送方式对于提高实时性有明显的效果，发送数据要求对方答应，比无应答服务慢的多，要求连接又要有应答的服务则更慢，而广播式通信最快。当然不能只考虑实时性，还要考虑可靠性。

四、周期I/O方式

可编程控制器的远程I/O链路就是一种PLC控制网络，在远程I/O链路中采用“周期I/O方式”交换数据。远程I/O链路按主从方式工作，可编程控制器带的远程I/O主单元在远程I/O链路中担任主站，其他远程I/O单元皆为从站。在主站中设立一个“远程I/O缓冲区”，采用信箱结构，划分为n个分箱与每一个从站一一对应，每个分箱再分为两格，一格管发送，一个管接收。主站中负责通信的处理器采用周期扫描方式，按顺序与各从站交换数据，把与其对应的分箱中发送分格的数据送给从站，从从站中读取数据存入与其对应的分箱的接收分格中，这样周而复始，是主站中的“远程I/O缓冲区”得到周期性的刷新。 在主站中PLC的CPU单元负责用户程序的扫描，它按照循环扫描方式进行扫描处理，每个周期都有一段集中进行I/O处理，这时它对本地I/O单元及远程I/O缓冲区进行读写操作。PLC的CPU单元对用户程序的周期性循环扫描，与PLC负责通信的处理器对各远程I/O单元的周期性扫描是异步进行的。

尽管PLC的CPU单元没有直接对远程I/O单元进行操作，但是由于远程I/O缓冲区获得周期性刷新，PLC的CPU单元对远程I/O缓冲区的读写操作，就相当于直接访问了远程I/O单元。

主站中负责通信的处理器采用周期扫描方式与各从站交换数据，使主站中“远程I/O缓冲区”得到周期性刷新，这样一种通信方式既涉及到周期又涉及到I/O，因而被称为“周期I/O方式”，这种通信方式要占用PLC的I/O区，因
此只适用于少量

 

数据的通信。从表面看来远程I/O链路的通信就好像是PLC直接对远程I/O单元进行读写操作，所以简单。

五、全局I/O方式

全局I/O方式是一种串行共享存储区通信方式主要用于带有链接区的PLC之间的通信。

全局I/O方式的通信原理如图1所示。在PLC网络的每台PLC的I/O区中各划出一块来作为链接区，每一个链接区采用如图1所示的邮箱结构。相同编号的发送区与接收区大小相同，占用相同的地址段，一个为发送区，其它皆为接收区。采用广播方式通信。PLC1把1发送区的数据在PLC网络上广播，PLC2,PLC3接收到后把它接收下来存入各自的1接收区中，PLC2把2#发送区的数据在PLC网络上广播，PLC1,PLC3接收到后把它接收下来存入各自的2#接收区中， PLC3把3#发送区数据在PLC网上广播，PLC1,PLC2把它接收下来存入各自的3#接收区中。显然通过上述广播通信过程， PLC1， PLC2， PLC3的各链接区中数据是相同的，这个过程称为等值变化过程，通过等值化通信使得PLC网络中的每台PLC链接区中的数据保持一致。它既包含着自己送出去的数据，也包含着其它PLC送来的数据。由于每台PLC链接区大小一样，占用的地址段相同，每台PLC只要访问自己的链接区，就等于访问了其它PLC的链接区，也就相当与其他PLC交换了数据。这样链接区就变成了名副其实的共享存储，共享区成为各PLC交换数据的中介。
 
当然这里的共享存储区与并行总线的共享存储区在结构上有些差别，它把物理上分布在各站的链接区，通过等值化通信使其好像重叠在一起，在逻辑上变成一个存储区，大小与一个链接区一样，这种共享存储区称为串行共享存储区。

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