可編程控製器網絡中常用的通信方式

時間:2013-11-16 07:47 來源:未知

一、可編程控製器控製網絡的“周期 I/O 方式”通信

可編程控製器的遠程 I/O 鏈路就是一種可編程控製器控製網絡，在遠程 I/O 鏈路中采用“周期 I/O 方式”交換數據。遠程 I/O 鏈路按主從方式工作，可編程控製器帶的遠程 I/O 主單元在遠程 I/O 鏈路中擔任主站，其它遠程 I/O 單元皆為從站。在主站中設立一個“遠程 I/O 緩衝區”，采用信箱結構，劃分為 n 個分信箱與每個從站一一對應，每個分信箱再分為兩格，一格管發送，一格管接收。主站中負責通信的處理器采用周期掃描方式，按順序與各從站交換數據，把與其對應的分箱中發送分格的數據送從站，從從站中讀取數據放入與其對應的分信箱的接收分格中。這樣周而複始，使主站中的“遠程 I/O 緩衝區”得到周期性的刷新。

在主站中可編程控製器的 CPU 單元負責用戶程序的掃描，它按照循環掃描方式進行處理，每個周期都有一段時間集中進行 I/O 處理，這時它對本地 I/O 單元及遠程 I/O 緩衝區進行讀寫操作。可編程控製器的 CPU 單元對用戶程序的周期性循環掃描，與可編程控製器負責通信的處理器對各遠程 I/O 單元的周期性掃描是異步進行的。

盡管可編程控製器的 CPU 單元沒有直接對遠程 I/O 單元進行操作，但是由於遠程 I/O 緩衝區獲得周期性刷新，可編程控製器的 CPU 單元對遠程 I/O 緩衝區的讀寫操作，就相當於直接訪問了遠程 I/O 單元。

主站中負責通信的處理器采用周期掃描方式與各從站交換數據，使主站中“遠程 I/O 緩衝區”得到周期性刷新，這樣一種通信方式既涉及到周期又涉及到 I/O ，因而被稱為“周期 I/O 方式”。這種通信方式要占用可編程控製器的 I/O 區，因此隻適用於少量數據的通信。從表麵看來遠程 I/O 鏈路的通信就好像是可編程控製器直接對遠程 I/O 單元進行讀寫操作，因此簡單、方便。

二、可編程控製器控製網絡的“全局 I/O 方式”通信

“全局 I/O 方式”是一種串行共享存儲區通信方式，它主要用於帶有鏈接區的可編程控製器之間的通信。

全局 I/O 方式的通信原理如圖所示。在可編程控製器網絡的每台可編程控製器的 I/O 區中劃出一個塊來作為鏈接區，每個鏈接區都采用圖中所表示的郵箱結構。相同編號的發送區與接收區大小相同，占用相同的地址段，一個為發送區，其它皆為接收區。采用廣播方式通信。可編程控製器把 1 ＃發送區的數據在可編程控製器網絡上廣播，可編程控製器 2 、可編程控製器 3 收聽到後把它接收下來存入各自的 1 ＃接收區中。可編程控製器 2 把 2 ＃發送區數據在可編程控製器網上廣播，可編程控製器 1 、可編程控製器 3 把它接收下來存入各自的 2 ＃接收區中。可編程控製器 3 把 3 ＃發送區數據在可編程控製器網上廣播，可編程控製器 1 、可編程控製器 2 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，可編程控製器 1 、可編程控製器 2 、可編程控製器 3 的各鏈接區中數據是相同的，這個過程稱為等值化過程。通過等值化的通信使得可編程控製器網絡中的每台可編程控製器的鏈接區中的數據保持一致。它既包含著自己送出去的數據，也包含著其它可編程控製器送來的數據。由於每台可編程控製器的鏈接區大小一樣，占用的地址段相同，每台可編程控製器隻要訪問自己的鏈接區，就等於訪問其它可編程控製器的鏈接區，也就相當於與其它可編程控製器交換了數據。這樣鏈接區就變成了名符其實的共享存儲區，共享區成為各可編程控製器交換數據的中介。

當然這裏的共享存儲區與並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鏈接區，通過等值化通信使其好像重疊在一起，在邏輯上變成一個存儲區，大小與一個鏈接區一樣。這種共享存儲區稱為串行共享存儲區。

鏈接區可以采用異步方式刷新（等值化），也可以采用同步方式刷新。異步方式刷新與可編程控製器中用戶程序無關，由各可編程控製器所帶的通信處理器按順序進行廣播通信，周而複始，使其所有鏈接區保持等值化。同步方式刷新是由用戶程序中對鏈接區的發送指令啟動一次刷新。這種方式隻有當鏈接區的發送區數據變化時才刷新（等值化），這樣事半功倍。

全局 I/O 方式中的鏈接區是從可編程控製器的 I/O 區劃分出來的，經過等值化通信變成所有可編程控製器共享（全局共享），因此稱為“全局 I/O 方式”。這種方式下可編程控製器直接用讀寫指令對鏈接區進行讀寫操作，簡單、方便、快速，但應注意在一台可編程控製器中對某地址的寫操作在其它可編程控製器中對同一地址隻能進行讀操作。與周期 I/O 方式一樣，全局 I/O 方式也要占用可編程控製器的 I/O 區，因而隻適用於少量數據的通信。

三、主從總線 1:N 通信方式（可編程控製器通信網絡）

主從總線通信方式又稱為 1:N 通信方式，這是在可編程控製器通信網絡上采用的一種通信方式。在總線結構的可編程控製器子網上有 N 個站，其中隻有一個主站，其它皆是從站，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製技術分配總線使用權，通常采用輪詢表法。所謂輪詢表法是一張從機號排列順序表，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，看它是否要使用總線，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少於一次，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。對於實時性要求比較高的站，可以在輪詢表中讓其從機號多出現幾次，這樣就用靜態的方式，賦予該站較高的通信優先權。在有些主從總線中把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，這就是用動態方式賦予某項緊急任務以較高優先權。

存取控製隻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，即采用什麼樣的數據傳送方式。主從總線通信方式中有兩種基本的數據傳送方式。一種是隻允許主從通信，不允許從從通信，從站與從站要交換數據，必須經主站中轉。另一種是既允許主從通信也允許從從通信，從站獲得總線使用權後先安排主從通信，再安排自己與其它從站（即從從）之間的通信。

四、令牌總線 N : N 通信方式（可編程控製器通信網絡）

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