一、通信方法—通信的類別

三菱PLC在其網(wǎng)絡(luò)中存在兩類通信：一類是三菱PLC間的通訊，另一類是并行通信,一般發(fā)生在可編程序控制器的內(nèi)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.

在及其網(wǎng)絡(luò)中存在兩類通信：一類是，另一類是，并行通信一般發(fā)生在可編程序控制器的內(nèi)部，它指的是多處理器PLC中多臺處理器之間的通信，以及三菱PLC中CPU單元與智能模板的CPU之間的通信。前者是在協(xié)處理器的控制與管理下，通過共享存儲區(qū)實現(xiàn)多處理器之間的數(shù)據(jù)交換；后者則是經(jīng)過背板總線（公用總線）通過雙口RAM實現(xiàn)通信。PLC的并行通信由于發(fā)生在PLC內(nèi)部，對應(yīng)用設(shè)計人員不必多加研究，重要的是了解三菱PLC網(wǎng)絡(luò)中的串行通信。

二、通信方法的含義

網(wǎng)絡(luò)是由幾級子網(wǎng)復(fù)合而成，每級子網(wǎng)中都配置不同的協(xié)議，其中大部分是各公司的專用通信協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)的各級子網(wǎng)無論采用總線結(jié)構(gòu)、還是環(huán)形結(jié)構(gòu)，他的通信介質(zhì)是共享資源。共享介質(zhì)要通信，首先要解決共享通信介質(zhì)使用權(quán)的分配問題，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(zhì)使用權(quán)，并不等用完成了通信過程，還有怎樣傳送數(shù)據(jù)的問題，這就是常說的數(shù)據(jù)傳送方式，比如說采用的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳送方式發(fā)給對方的數(shù)據(jù)是否要對方應(yīng)答？發(fā)出去的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳送方式。

這里所謂的通信方法就是存取控制方式＋數(shù)據(jù)傳送方式。本來存取控制方式與數(shù)據(jù)傳送方式都是通信協(xié)議有關(guān)層次的內(nèi)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(guān)的概念非常接近。對于局域網(wǎng)來說，存取控制方式與數(shù)據(jù)傳送方式是其通信協(xié)議最核心的內(nèi)容。

三、工業(yè)局域網(wǎng)實時性的含義

工業(yè)局域網(wǎng)對實時性是有要求的，各級子網(wǎng)對實時性的的要求不同，通常越靠底層的子網(wǎng)對實時性要求越高，越靠近上層的子網(wǎng)對實時性的要求越低。

實時性通常采用響應(yīng)時間來定量描述。響應(yīng)時間是指某一系統(tǒng)對輸入作出響應(yīng)所需的時間，以ms、s、min，h為計量單位。響應(yīng)時間很短，就標(biāo)志著系統(tǒng)的實時性越好。

三菱PLC網(wǎng)絡(luò)中，各站通過通信子網(wǎng)互聯(lián)在一起，當(dāng)某站對子網(wǎng)請求通信時，他對響應(yīng)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(wù)對實時性的要求也可能不同。一項通信任務(wù)的實時性得到滿足是指其響應(yīng)時間小于規(guī)定的時限；一個站的實時性合乎要求是指該站提出的所有通信任務(wù)在指定的時限內(nèi)都能獲得響應(yīng)。整個通信子網(wǎng)的實時性符合要求是指分布在子網(wǎng)上每一個站的每項通信任務(wù)的實時性均得到保證。

要保證三菱PLC網(wǎng)絡(luò)的實時性必須滿足下列三個時間約束條件：

1、應(yīng)當(dāng)保證在某一固定的時間周期內(nèi)，通信子網(wǎng)上的每個站都有機會取得通信權(quán)，這將為每個站提供基本實時性。

2、必須限定每個站每次取得通信權(quán)的時間上限制，以防止某一站長時間霸占子網(wǎng)而導(dǎo)致其他各站實時性惡化。

3、對于重要的站可優(yōu)先服務(wù)，對某項緊急通信任務(wù)應(yīng)當(dāng)給予優(yōu)先處理，應(yīng)當(dāng)可以用靜態(tài)（固定）的方式賦予某站以較高的優(yōu)先權(quán)，應(yīng)當(dāng)可以用動態(tài)（臨時）方式賦予某些緊急任務(wù)以較高的優(yōu)先權(quán)。

四、周期I/O方式

三菱PLC的遠(yuǎn)程I/O鏈路就是一種PLC控制網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)程I/O鏈路中采用“周期I/O方式”交換數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程I/O鏈路按主從方式工作，三菱PLC帶的遠(yuǎn)程I/O主單元在遠(yuǎn)程I/O鏈路中擔(dān)任主站，其他遠(yuǎn)程I/O單元皆為從站。在主站中設(shè)立一個“遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)”，采用信箱結(jié)構(gòu)，劃分為n個分箱與每一個從站一一對應(yīng)，每個分箱再分為兩格，一格管發(fā)送，一個管接收。主站中負(fù)責(zé)通信的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)存入與其對應(yīng)的分箱的接收分格中，這樣周而復(fù)始，是主站中的“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)掃描方式進行掃描處理，每個周期都有一段集中進行I/O處理，這時它對本地I/O單元及遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)進行讀寫操作。PLC的CPU單元對用戶程序的周期性循環(huán)掃描，與PLC負(fù)責(zé)通信的處理器對各遠(yuǎn)程I/O單元的周期性掃描是異步進行的。

盡管PLC的CPU單元沒有直接對遠(yuǎn)程I/O單元進行操作，但是由于遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)獲得周期性刷新，三菱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。

主站中負(fù)責(zé)通信的處理器采用周期掃描方式與各從站交換數(shù)據(jù)，使主站中“遠(yuǎn)程I/O緩沖區(qū)”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PLC的I/O區(qū)，因

此只適用于少量數(shù)據(jù)的通信。從表面看來遠(yuǎn)程I/O鏈路的通信就好像是PLC直接對遠(yuǎn)程I/O單元進行讀寫操作，所以簡單。

五、全局I/O方式

全局I/O方式是一種串行共享存儲區(qū)通信方式主要用于帶有鏈接區(qū)的PLC之間的通信。

全局I/O方式中的鏈接區(qū)是從三菱PLC的I/O區(qū)劃分出來的，經(jīng)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直接用讀寫指令對鏈接區(qū)進行讀寫操作，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(qū)，因而這適用于少量數(shù)據(jù)的通信。

六、主從總線1:N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(wǎng)絡(luò)上采用的一種通信方式。在總線結(jié)構(gòu)的PLC子網(wǎng)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(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行詢問，看它是否使用總線，從而達到分配總線使用權(quán)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(quán)，從而保證了每個站的基本實時性，對于實時性要求比較高的站，可以在輪詢表中讓其從機號多現(xiàn)幾次，這樣就用靜態(tài)的方式，賦予該站較高的通信優(yōu)先權(quán)。在有些主從總線中輪詢表法與中斷法結(jié)合使用，讓緊急任務(wù)可以打斷正常的周期輪詢而插入，獲得優(yōu)先服務(wù)，這就是用動態(tài)賦予某項緊急任務(wù)以較高優(yōu)先權(quán)。

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(shù)據(jù)傳送方式。主從總線通信方式中有兩種基本的數(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)后安排主從通信，再安排自己與其他從站（即從從）之間的通信。

六、令牌總線N:N通信方式

令牌總線通信方式又稱為N:N通信方式。在總線結(jié)構(gòu)上的子網(wǎng)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，所以稱之為N:N通信方式。

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邏輯環(huán)，讓一個令牌在邏輯環(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站的令牌有時間，保證在令牌循環(huán)一周時每個站都有機會獲得總線使用權(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時性。

取得令牌的站采用什么樣的數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)方式對實時性影響非常明顯。如果采用無?應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式，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。如果采用有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式，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答應(yīng)幀發(fā)給發(fā)送站后，整個通信過程結(jié)束。這樣一來響應(yīng)明顯增長，而使實時性下降。有些令牌總線型PLC網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送方式固定為一種，有些則可由用戶選擇。

七、浮動主站N:M通信方式

浮動主動通信方式又稱N：M通信方式，它適用與總線結(jié)構(gòu)的三菱PLC網(wǎng)絡(luò)。設(shè)在總線上有M個站，其中N個為主站，其余為從站（N<M），故稱之為N：M通信方式。

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再自己的令牌持有時間內(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行輪詢，獲得令牌的主站對于用戶隨機提出的通信任務(wù)可按優(yōu)先級安排在輪詢之前或之后進行。

獲得總線使用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。

八、CSMA/CD

CSMA/CD（carrier－sense multiple access with collision detection）通信方式是一種隨機通信方式，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，該控制方式用通俗的語言描述為“先聽后講，邊講邊聽”。所謂先聽后講是指要求使用總線的各站，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須先監(jiān)聽，看看總線是否空閑，認(rèn)總線空閑后再向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。“先聽后講”并不能完全避免沖突，如果仍發(fā)生了沖突，則不能等到差錯校驗時再發(fā)現(xiàn)，這樣對通信資源浪費太嚴(yán)重，而要采用“邊講邊聽”。發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一邊發(fā)送，一邊監(jiān)聽，若發(fā)現(xiàn)沖突，立即停止發(fā)送，并發(fā)出阻塞音，通知網(wǎng)上的其它站發(fā)生了沖突，然后沖突雙方采用取隨機數(shù)代入指數(shù)函數(shù)的退避算法來決定重新上網(wǎng)時間，解決沖突。

CSMA/CD存取控制方式不能保證在一定時間周期內(nèi)，PLC網(wǎng)上每個站都可獲得總線使用權(quán)，也不能用靜態(tài)方式賦予某些站以較高優(yōu)先權(quán)，不能用動態(tài)方式賦予某些緊急通信任務(wù)以較高優(yōu)先權(quán)，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，方法本身簡單，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通信法適合用于上層生產(chǎn)管理子網(wǎng)。