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PLC網(wǎng)絡(luò)的幾種通信方式

作者: 時(shí)間:2010-08-10 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

是由幾級子網(wǎng)復(fù)合而成,各級子網(wǎng)的過程是由協(xié)議決定的,而是通信協(xié)議最核心的內(nèi)容。通信包括存取控制和數(shù)據(jù)傳送方式。所謂存取控制(也稱訪問控制)方式是指如何獲得共享通信介質(zhì)使用權(quán)的問題,而數(shù)據(jù)傳送方式是指一個(gè)站取得了通信介質(zhì)使用權(quán)后如何傳送數(shù)據(jù)的問題。
1.周期I/O通信方式
周期I/O通信方式常用于的遠(yuǎn)程I/O鏈路中。遠(yuǎn)程I/O鏈路按主從方式工作,遠(yuǎn)程I/O主單元為主站,其它遠(yuǎn)程I/O單元皆為從站。在主站中設(shè)立一個(gè)“遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)”,采用信箱結(jié)構(gòu),劃分為幾個(gè)分箱與每個(gè)從站―一對應(yīng),每個(gè)分箱再分為兩格,一格管發(fā)送,一格管接收。主站中通信處理器采用周期掃描方式,按順序與各從站交換數(shù)據(jù),把與其對應(yīng)的分箱中發(fā)送分格的數(shù)據(jù)送給從站,從從站中讀取數(shù)據(jù)放入與其對應(yīng)的分箱的接收分格中。這樣周而復(fù)始,使主站中的“遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)”得到周期性的刷新。
在主站中PLC的CPU單元負(fù)責(zé)用戶程序的掃描,它按照循環(huán)掃描方式進(jìn)行處理,每個(gè)周期都有一段時(shí)間集中進(jìn)行I/O處理,這時(shí)它對本地I/O單元及遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫操作。PLC的CPU單元對用戶程序的周期性循環(huán)掃描,與PLC通信處理器對各遠(yuǎn)程I/O單元的周期性掃描是異步進(jìn)行的。盡管PLC的CPU單元沒有直接對遠(yuǎn)程I/O單元進(jìn)行操作,但是由于遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)獲得周期性刷新,PLC的CPU單元對遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)的讀寫操作,就相當(dāng)于直接訪問了遠(yuǎn)程I/O單元。這種通信方式簡單、方便,但要占用PLC的I/O區(qū),因此只適用于少量數(shù)據(jù)的通信。
2.全局I/O通信方式
全局I/O通信方式是一種串行共享存儲區(qū)的通信方式,它主要用于帶有鏈接區(qū)的PLC之間的通信。
全局I/O方式的通信原理如圖7-27所示。在PLC的每臺PLC的I/O區(qū)中各劃出一塊來作為鏈接區(qū),每個(gè)鏈接區(qū)都采用郵箱結(jié)構(gòu)。相同編號的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)大小相同,占用相同的地址段,一個(gè)為發(fā)送區(qū),其它皆為接收區(qū)。采用廣播方式通信。PLC1把1#發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在PLC上廣播,PLC2、PLC3收聽到后把它接收下來存入各自的1#接收區(qū)中。PLC2把2#發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)上廣播,PLC1、PLC3把它接收下來存入各自的2#接收區(qū)中。PLC3把3#發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)在PLC網(wǎng)上廣播,PLC1、PLC2把它接收下來存入各自的3#接收區(qū)中。顯然通過上述廣播通信過程,PLC1、PLC2、PLC3的各鏈接區(qū)中數(shù)據(jù)是相同的,這個(gè)過程稱為等值化過程。通過等值化通信使得PLC網(wǎng)絡(luò)中的每臺PLC的鏈接區(qū)中的數(shù)據(jù)保持一致。它既包含著自己送出去的數(shù)據(jù),也包含著其它PLC送來的數(shù)據(jù)。由于每臺PLC的鏈接區(qū)大小一樣,占用的地址段相同,每臺PLC只要訪問自己的鏈接區(qū),就等于訪問了其它PLC的鏈接區(qū),也就相當(dāng)于與其它PLC交換了數(shù)據(jù)。這樣鏈接區(qū)就變成了名符其實(shí)的共享存儲區(qū),共享區(qū)成為各PLC交換數(shù)據(jù)的中介。

鏈接區(qū)可以采用異步方式刷新(等值化),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(guān),由各PLC的通信處理器按順序進(jìn)行廣播通信,周而復(fù)始,使其所有鏈接區(qū)保持等值化;同步方式刷新是由用戶程序中對鏈接區(qū)的發(fā)送指令啟動一次刷新,這種方式只有當(dāng)鏈接區(qū)的發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)變化時(shí)才刷新。
全局I/O通信方式中,PLC直接用讀寫指令對鏈接區(qū)進(jìn)行讀寫操作,簡單、方便、快速,但應(yīng)注意在一臺PLC中對某地址的寫操作在其它PLC中對同一地址只能進(jìn)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(qū),因而只適用于少量數(shù)據(jù)的通信。
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,是指在總線結(jié)構(gòu)的PLC子網(wǎng)上有N個(gè)站,其中只有1個(gè)主站,其它皆是從站。
1:N通信方式采用集中式存取控制技術(shù)分配總線使用權(quán),通常采用輪詢表法。所謂輪詢表是一張從機(jī)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?qū)恼具M(jìn)行詢問,看它是否要使用總線,從而達(dá)到分配總線使用權(quán)的目的。
對于實(shí)時(shí)性要求比較高的站,可以在輪殉表中讓其從機(jī)號多出現(xiàn)幾次,賦予該站較高的通信優(yōu)先權(quán)。在有些1:N通信中把輪詢表法與中斷法結(jié)合使用,緊急任務(wù)可以打斷正常的周期輪詢,獲得優(yōu)先權(quán)。
1:N通信方式中當(dāng)從站獲得總線使用權(quán)后有兩種數(shù)據(jù)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(shù)據(jù),必須經(jīng)主站中轉(zhuǎn);另一種是既允許主從通信也允許從從通信,從站獲得總線使用權(quán)后先安排主從通信,再安排自己與其它從站之間的通信。
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(jié)構(gòu)的PLC子網(wǎng)上有N個(gè)站,它們地位平等沒有主站與從站之分,也可以說N個(gè)站都是主站。
N:N通信方式采用令牌總線存取控制技術(shù)。在物理總線上組成一個(gè)邏輯環(huán),讓一個(gè)令牌在邏輯環(huán)中按一定方向依次流動,獲得令牌的站就取得了總線使用權(quán)。令牌總線存取控制方式限定每個(gè)站的令牌持有時(shí)間,保證在令牌循環(huán)一周時(shí)每個(gè)站都有機(jī)會獲得總線使用權(quán),并提供優(yōu)先級服務(wù),因此令牌總線存取控制方式具有較好的實(shí)時(shí)性。
取得令牌的站有兩種數(shù)據(jù)傳送方式,即無應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式和有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式。采用無應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式時(shí),取得令牌的站可以立即向目的站發(fā)送數(shù)據(jù),發(fā)送結(jié)束,通信過程也就完成了;而采用有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式時(shí),取得令牌的站向目的站發(fā)送完數(shù)據(jù)后并不算通信完成,必須等目的站獲得令牌并把應(yīng)答幀發(fā)給發(fā)送站后,整個(gè)通信過程才結(jié)束。后者比前者的響應(yīng)時(shí)間明顯增長,實(shí)時(shí)性下降。
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(jié)構(gòu)的PLC網(wǎng)絡(luò),是指在總線上有M個(gè)站,其中N(N<M=個(gè)為主站,其余為從站。
N:M通信方式采用令牌總線與主從總線相結(jié)合的存取控制技術(shù)。首先把N個(gè)主站組成邏輯環(huán),通過令牌在邏輯環(huán)中依次流動,在N個(gè)主站之間分配總線使用權(quán),這就是浮動主站的含義。獲得總線使用權(quán)的主站再按照主從方式來確定在自己的令牌持有時(shí)間內(nèi)與哪些站通信。 一般在主站中配置有一張輪詢表,可按輪詢表上排列的其它主站號及從站號進(jìn)行輪詢。獲得令牌的主站對于用戶隨機(jī)提出的通信任務(wù)可按優(yōu)先級安排在輪詢之前或之后進(jìn)行。
獲得總線使用權(quán)的主站可以采用多種數(shù)據(jù)傳送方式與目的站通信,其中以無應(yīng)答無連接方式速度最快。
6.CSMA/CD通信方式
CSMA/CD通信方式是一種隨機(jī)通信方式,適用于總線結(jié)構(gòu)的PLC網(wǎng)絡(luò),總線上各站地位平等,沒有主從之分,采用CSMA/CD存取控制方式,即“先聽后講,邊講邊聽”。
CSMA/CD存取控制方式不能保證在一定時(shí)間周期內(nèi),PLC網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)站都可獲得總線使用權(quán),因此這是一種不能保證實(shí)時(shí)性的存取控制方式。但是它采用隨機(jī)方式,方法簡單,而且見縫插針,只要總線空閑就搶著上網(wǎng),通信資源利用率高,因而在PLC網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CD通信法適用于上層生產(chǎn)管理子網(wǎng)。
CSMA/CD通信方式的數(shù)據(jù)傳送方式可以選用有連接、無連接、有應(yīng)答、無應(yīng)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(jìn)行選擇。
以上是PLC網(wǎng)絡(luò)中常用的通信方式,此外還有少量的PLC網(wǎng)絡(luò)采用其它通信方式,如令牌環(huán)的通信方式等。另外,在新近推出的PLC網(wǎng)絡(luò)中,常常把多種通信方式集成配置在某一級子網(wǎng)上,這也是今后技術(shù)發(fā)展的趨勢

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