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可编程控制器网络中常用的通信方式

时间:2013-11-16 07:47 来源:未知

一、可编程控制器控制网络的“周期 I/O 方式”通信

可编程控制器的远程 I/O 链路就是一种可编程控制器控制网络,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,其它远程 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 个分信箱与每个从站一一对应,每个分信箱再分为两格,一格管发送,一格管接收。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从站,从从站中读取数据放入与其对应的分信箱的接收分格中。这样周而复始,使主站中的“远程 I/O 缓冲区”得到周期性的刷新。

在主站中可编程控制器的 CPU 单元负责用户程序的扫描,它按照循环扫描方式进行处理,每个周期都有一段时间集中进行 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。可编程控制器的 CPU 单元对用户程序的周期性循环扫描,与可编程控制器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。

尽管可编程控制器的 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,可编程控制器的 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可编程控制器的 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可编程控制器直接对远程 I/O 单元进行读写操作,因此简单、方便。

二、可编程控制器控制网络的“全局 I/O 方式”通信

“全局 I/O 方式”是一种串行共享存储区通信方式,它主要用于带有链接区的可编程控制器之间的通信。

全局 I/O 方式的通信原理如图所示。在可编程控制器网络的每台可编程控制器的 I/O 区中划出一个块来作为链接区,每个链接区都采用图中所表示的邮箱结构。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。可编程控制器把 1 #发送区的数据在可编程控制器网络上广播,可编程控制器 2 、可编程控制器 3 收听到后把它接收下来存入各自的 1 #接收区中。可编程控制器 2 把 2 #发送区数据在可编程控制器网上广播,可编程控制器 1 、可编程控制器 3 把它接收下来存入各自的 2 #接收区中。可编程控制器 3 把 3 #发送区数据在可编程控制器网上广播,可编程控制器 1 、可编程控制器 2 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,可编程控制器 1 、可编程控制器 2 、可编程控制器 3 的各链接区中数据是相同的,这个过程称为等值化过程。通过等值化的通信使得可编程控制器网络中的每台可编程控制器的链接区中的数据保持一致。它既包含着自己送出去的数据,也包含着其它可编程控制器送来的数据。由于每台可编程控制器的链接区大小一样,占用的地址段相同,每台可编程控制器只要访问自己的链接区,就等于访问其它可编程控制器的链接区,也就相当于与其它可编程控制器交换了数据。这样链接区就变成了名符其实的共享存储区,共享区成为各可编程控制器交换数据的中介。

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。

链接区可以采用异步方式刷新(等值化),也可以采用同步方式刷新。异步方式刷新与可编程控制器中用户程序无关,由各可编程控制器所带的通信处理器按顺序进行广播通信,周而复始,使其所有链接区保持等值化。同步方式刷新是由用户程序中对链接区的发送指令启动一次刷新。这种方式只有当链接区的发送区数据变化时才刷新(等值化),这样事半功倍。

全局 I/O 方式中的链接区是从可编程控制器的 I/O 区划分出来的,经过等值化通信变成所有可编程控制器共享(全局共享),因此称为“全局 I/O 方式”。这种方式下可编程控制器直接用读写指令对链接区进行读写操作,简单、方便、快速,但应注意在一台可编程控制器中对某地址的写操作在其它可编程控制器中对同一地址只能进行读操作。与周期 I/O 方式一样,全局 I/O 方式也要占用可编程控制器的 I/O 区,因而只适用于少量数据的通信。

三、主从总线 1:N 通信方式(可编程控制器通信网络)

主从总线通信方式又称为 1:N 通信方式,这是在可编程控制器通信网络上采用的一种通信方式。在总线结构的可编程控制器子网上有 N 个站,其中只有一个主站,其它皆是从站,也就是因为这个原因主从总线通信方式又称为 1:N 通信方式。

主从总线通信方式采用集中式存取控制技术分配总线使用权,通常采用轮询表法。所谓轮询表法是一张从机号排列顺序表,该表配置在主站中,主站按照轮询表的排列顺序对从站进行询问,看它是否要使用总线,从而达到分配总线使用权的目的。

为了保证实时性,要求轮询表包含每个从站号不能少于一次,这样在周期轮询时,每个从站在一个周期中至少有一次机会取得总线使用权,从而保证了每个站的基本实时性。对于实时性要求比较高的站,可以在轮询表中让其从机号多出现几次,这样就用静态的方式,赋予该站较高的通信优先权。在有些主从总线中把轮询表法与中断法结合使用,让紧急任务可以打断正常的周期轮询而插入,获得优先服务,这就是用动态方式赋予某项紧急任务以较高优先权。

存取控制只解决了谁使用总线的问题,获得总线的从站还有如何使用总线的问题,即采用什么样的数据传送方式。主从总线通信方式中有两种基本的数据传送方式。一种是只允许主从通信,不允许从从通信,从站与从站要交换数据,必须经主站中转。另一种是既允许主从通信也允许从从通信,从站获得总线使用权后先安排主从通信,再安排自己与其它从站(即从从)之间的通信。

四、令牌总线 N : N 通信方式(可编程控制器通信网络)

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