随着工业时代的发展,工业自动化控制已进入网络时代,工业控制器连网也为网络管理提供了方便。MODBUS通信就是工业控制器的网络协议中的一种。
关键词:MOBUS通信协议,RS485,CPU,程序设计
PLC网络的几种常用通讯方式
1.周期I/O通信方式
2.全局I/O通信方式
全局I/O方式的通信原理如上图所示。在PLC网络的每台PLC的I/O区中各划出一块来作为链接区,每个链接区都采用邮箱结构。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收听到后把它接收下来存入各自的1#接收区中。PLC2把2#发送区数据在PLC网上广播,PLC1、PLC3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,这个过程称为等值化过程。通过等值化通信使得PLC网络中的每台PLC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PLC送来的数据。由于每台PLC的链接区大小一样,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,也就相当于与其它PLC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PLC交换数据的中介。
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PLC中用户程序无关,由各PLC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。
全局I/O通信方式中,PLC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PLC中对某地址的写操作在其它PLC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PLC的I/O区,因而只适用于少量数据的通信。3.主从总线通信方式
主从总线通信方式又称为1:N通信方式,是指在总线结构的PLC子网上有N个站,其中只有1个主站,其它皆是从站。
1:N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。
对于实时性要求比较高的站,可以在轮殉表中让其从机号多出现几次,赋予该站较高的通信优先权。在有些1:N通信中把轮询表法与中断法结合使用,紧急任务可以打断正常的周期轮询,获得优先权。
1:N通信方式中当从站获得总线使用权后有两种数据传送方式。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之间的通信。
4.令牌总线通信方式
令牌总线通信方式又称为N:N通信方式是指在总线结构的PLC子网上有N个站,它们地位平等没有主站与从站之分,也可以说N个站都是主站。
N:N通信方式采用令牌总线存取控制技术。在物理总线上组成一个逻辑环,让一个令牌在逻辑环中按一定方向依次流动,获得令牌的站就取得了总线使用权。令牌总线存取控制方式限定每个站的令牌持有时间,保证在令牌循环一周时每个站都有机会获得总线使用权,并提供优先级服务,因此令牌总线存取控制方式具有较好的实时性。
取得令牌的站有两种数据传送方式,即无应答数据传送方式和有应答数据传送方式。采用无应答数据传送方式时,取得令牌的站可以立即向目的站发送数据,发送结束,通信过程也就完成了;而采用有应答数据传送方式时,取得令牌的站向目的站发送完数据后并不算通信完成,必须等目的站获得令牌并把应答帧发给发送站后,整个通信过程才结束。后者比前者的响应时间明显增长,实时性下降。