PLC联网通信的几种方法

PLC通信方法与通信平台有关。同一平台有多种通信方法。同一通信方法也可用于不同的平台。

1.地址映射通信

图7-13所示为DeviceNet网络。主站用高档PLC，从站用低档PLC或智能设备。用于主从网络中站点之间通信。

图7-13中1为主PLC上的远程主控单元或接口，此为通信主站。而2、6为从PLC。3、7分别为从PLC2、6上的PLCI/O链接或从站单元，此为通信从站。图中的4、5、8为主PLC的远程I/O终端，无自身CPU，分别作为主PLC的I/O点，受主PLC管理。

远程I/O终端与主PLC虽有通信，但它不是独立站点。作为主PLC的I/O点，在逻辑上与主PLC当地的I/O点没有区别，所差的只是I/O的响应时间略有通信所需的若干毫秒的延迟。

从站PLC有自身的CPU，还有自身的I/O，对其自身I/O的控制完全由自身管理。要与主站PLC交换信息，必须通过交换数据实现，关键是使用了PLCI/O链接或从站单元。它既是从PLC的扩展模块，在从PLC中有其I/O地址；又是主PLC的远程I/O终端，在主PLC中也有其映射的I/O地址，如图7-14所示。

图7-13 主从网络

1—主PLC上的远程主控单元 2、6—从PLC 3、7—PLCI/O链接单元 4—网络终端器 5、8—主PLC远程I/O终端

图7-14 地址映射通信机理示意

以图7-14所示为例，从站1的读（输入）区（字）10，在主站上的映射地址为1000，从站2的读（输入）区（字）10（不一定非是10），在主站上的映射地址为1002，且都是主站的写（输出）区（字）。从站1的写（输出）区（字）11，在主站上的映射地址为1001，从站2的写（输出）区（字）11（不一定非是11），在主站上的映射地址为1003，且都是主站的读（输入）区（字）。由此可知，每个从站在主站中都有专用于通信的数据读写映射地址。

这样，当主站轮流与各个从站及远程I/O终端通信时，将把主站映射区的数据依次发送给对应的从站输入区，各从站输出区的数据也依次返回给主站对应的映射区，而从站之间、主站远程I/O终端之间、从站与主站远程I/O终端之间不能通信，不能交换数据。

在这样系统中，如果从站1的PLC要向主站PLC发送数据，其具体过程可分为5步：

（1）把要向主PLC传送的数据，写入通信用输出区（如从站1为内存字11）；

（2）通过从PLC输出刷新，把数据传到PLCI/O链接单元或从站单元的存储区（如从站1，为字11的地址）；

（3）通过网络通信，把PLCI/O链接单元或从站单元存储区的数据，送主站主控单元的存储区（字1001的映射区）；

（4）通过主PLC输入刷新，主站主控单元存储区的数据被读入主PLC的地址映射区（主PLC的字1001）；

（5）主PLC从地址映射区（主PLC的字1001）读取这个数据。

主PLC向从PLC发送数据的过程与此过程相反。先是主PLC向映射区写数据；再经主PLC输出刷新，传入主站主控单元的存储区；再通过网络通信，传入从PLCI/O链接单元或从站单元存储区；再经从PLC输入刷新，传到从PLC的输入存储区；最后由从PLC读取这个数据。

这里说的过程也很复杂，但它的输出、输入刷新都是PLC操作系统自动实现的。PLCI/O链接单元或从站单元与主PLC主控单元间的数据传送，是由远程网络通信系统自动完成的，而且其通信过程如同PLC的扫描过程一样，总是周而复始地重复着，也非常可靠。

所以，对于这种通信，用户所要做的只是编写有关的数据读写程序，较为简单。只是，它所交换的数据量不大，多只有一对输入、输出通道（字），故只能用于较底层的网络上。

采用地址映射通信，输出对输入的响应也是有延时的，情况大体与链接通信类似，具体的不再赘述。

提示：用数据区地址映射通信只能在主站与从站之间进行。而从站之间通信则要通过主站转达。

提示：主站PLC及各从站PLC“写区”、“读区”的大小取决于使用什么样的网络平台及作什么样的设置（组态）。

提示：主站除了为PLC，也可为计算机，从站除了PLC，也可能是智能设备，只要配置有相应的通信硬件就可以。

2.数据链接通信

它用于PLC网络或有的串行接口联网通信。通信各方，指定相同或相对应的数据区地址参与数据链接。各站点都用广播方式发送数据，同时被其它站点接收。哪个站点成为发送站点，由“令牌”授权。谁拥有“令牌”，谁就成为发送站点。而“令牌”则总是在站点间轮流传递。具体管理由设定为主站的站点负责。其通信机理如图7-15所示。

图7-15所示为4个PLC进行数据链接通信的示意。字地址1000～1063之间的64个字被设置作为这个链接的数据区。而每个PLC都把它的这个区分为写与读两个部分，且这个划分对每个参与链接的PLC都是互补的。如PLC1，其“写区”为1000～1015字，“读区”为1016～1063字，则PLC2的“写区”为1016～1031字，“读区”为1000～1015字及1032～1063字，等等。

图7-15 数据链接通信机理示意

这4个PLC的数据链接通信分5步实现：

（1）运行程序，把要向外传送的数据写入自身的写数据区；

（2）输出刷新，把“写区”数据传到与PLC链接单元或接口对应的（写）缓冲区；

（3）参与PLC链接的PLC链接单元或接口间相互传送数据，把与各链接单元或接口对应（写）的缓冲区数据传给与其它PLC的PLC链接单元或接口对应（读）的缓冲区；

（4）输入刷新，把PLC链接单元或接口缓冲（读）区的数据读入到读数据区；

（5）运行程序，把要使用的数据从自身的读数据区读走。

这里的输出、输入刷新是在程序扫描开始前或结束后由系统自动实现的。必要时，也可在程序中加入I/O刷新指令实现，以加快程序对链接数据的响应速度。

这里的各个PLC链接单元或接口间的数据传送，则由PLC链接系统的网络通信自动完成。其通信过程如同PLC的扫描过程一样，总是周而复始地重复着，力求使各个PLC链接单元的存储区的数据保持一致。(www.xing528.com)

说得通俗一点，这里设置的链接数据区相当于邮局的信箱。数据发送与接收如同发信与收信，要外送的数据先投（写）入信箱，靠信箱的传送机制，把数据传送给对方；要用的数据则从别的PLC数据的信箱中取出。其间的数据传送如同邮局为你服务一样，是会自动实现的。若要快速传送，可另作I/O刷新，这如同寄快信一样。

总之，这个通信数据交换，经历了两种过程：

一是PLC的内存区中“链接区”与PLC链接单元或接口的缓冲区之间数据交换。这是由I/O刷新实现的。其周期取决于各PLC的程序扫描周期或程序中使用I/O刷新指令的情况。

二是各PLC链接单元或接口间的数据交换。它由主站PLC管理“令牌”，进而使各PLC轮流把链接单元或接口缓冲区中“写区”的数据，传送给其它PLC的“读区”。

这两个过程按照各自的周期重复进行着。也正是有了这两个过程，PLC间的数据交换才成为可能，而且非常可靠。

链接通信交换的数据量比较大，可以为几个、几十个字。是很常用、很方便的PLC间的对等通信方法。具体大小取决于链接数据区的大小及参与链接的PLC数量。

提示：各个PLC的“写区”、“读区”的大小不一定都要相等。有的甚至可以只读或只写。这取决于使用什么样的网络平台及作什么样的设置（组态）。

提示：在链接通信之前，要对PLC作相应设定。这个设定有的由编程软件进行，有的用PLC执行初始化程序实现。

提示：参与链接的不一定都是PLC，只要配置有相应的通信硬件，如计算机上安装有OMRONControlLink网络通信板及相关驱动程序，也可与联网的PLC链接通信。

3.自由协议通信

在串口联网的平台上，双方根据自行约定，调用串行接口通信指令进行的通信称为自由协议通信，也称为无协议通信。

自由协议通信用于PLC之间通信，双方都要有串行接口通信指令。用于PLC与计算机，双方都要编程，主要是串行接口读、串行接口写，有的还有串口设定及使能。后两者用于串行接口初始化。当然这个设定与使能有的也可用编程软件完成。

要弄清的是，执行读、写指令只是对PLC串行接口缓冲区的读、写，而数据发送及接收则是由PLC通信管理系统分时完成的。一般讲，PLC用于处理通信的时间大体占其程序扫描时间的10%～20%。所以，执行数据发送指令后不是马上就把数据发送出去的。反之，不执行接收指令也不等于PLC不接收数据。只是把收到的数据放入接收缓冲区。

提示：只要串行接口的物理、电气、功能特性相同，双方又同处于可使用自由协议通信，那么使用各自的串行接口指令，还可以在不同品牌PLC间进行通信。

4.串行接口协议通信

也是用于串行接口联网通信。主动方根据被动方的通信协议，向被动方发送通信命令；被动方接收到命令后，自行处理通信命令，并按要求向主动方应答。

显然，这里弄清通信协议是关键，否则主动方无法编程。在串行接口联网平台上，计算机与PLC通信、PLC与智能设备通信多采用协议通信。

5.网络协议通信

在PLC网络或有的串行接口联网的平台上，主动方（PLC或计算机）按网络协议，执行网络通信指令，与被动方PLC通信。它交换数据量大，可达几百个字节；通信速度快（取决于网络的底层特性），而且只要有网关，有的还可跨网络通信，即网络中继运作（Network Relay Operations）。

网络通信指令有读、写及操作命令。主动方发送命令，被动方不须执行任何指令，都可对指定网络、指定站址、指定数据区进行读或写；可向对方发送操作命令，使对方改变工作模式；可强制或复位对方是工作位及文件操作等。

但是，被动方也可执行保护自身的指令。执行它后，可不让对方读、写自身数据，或受其操作。

网络协议通信要建立在PLC网络的平台上，而这样平台各厂商PLC多互不兼容，因此用这样通信只能在同类型PLC间进行。

6.工具软件通信

用于计算机与PLC间联网通信。多可在多种通信平台上使用。

最常用为编程软件。用它可下载、上载程序与数据，控制PLC工作。

还有一些PLC厂商提供有监控软件或工具软件，也可与PLC通信。有了它，用户程序再与其做动态数据交换，即可间接与PLC通信。

再就是用厂商提供的通信接口函数或控件也可实现计算机与PLC通信。与通信工具软件不同的是，这些通信函数或控件不是单独的计算机程序，它要嵌入到用户的程序中。用户程序通过调用这些函数或控件去实现通信。

工具软件通信的好处是不必弄清PLC的通信协议，但要在计算机上装载这些软件、函数或控件。

7.套接字（Socket）服务通信

PLC以太网通信要用到套接字技术。套接字原是计算机应用程序使用TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）的接口技术。而OMRON PLC的以太网也支持这个技术，以实现PLC与计算机以及PLC与PLC间的通信，而且在使用这种技术时，要预先做好PLC的设定，然后设法把Socket（套接字）激活或调用网络通信命令进行通信。

PLC的套接字通信服务支持UDP（无连接通信），也支持TCP（有连接通信），也还可执行FTP（文件传输协议），以便在计算机与PLC间进行文件传输。

8.利用互联网通信

最成熟通信是电子邮件，可发送、接收报文，还可添加附件，通信数据量可大到以兆位计。

此外，有的PLC可内置Web网页，提供网址，作为服务器。计算机用户可使用浏览器阅读此网页，读取PLC数据，以至上、下载文件。

9.利用公共网络通信

公共网络是指公用电话网与移动通信网。使用调制解调器，通过电话拨号连接，实现计算机与PLC通信，是早已实现的技术，在远程通信中使用已有很多案例。

再就是利用移动通信网，实现PLC与计算机通信，也已在油田、供热、水处理这样分散的远程系统中开始应用。