基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)通信設計初探

李洋洋

摘要：介紹了PLC網(wǎng)絡常用的通信方法，并在此基礎上對基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)通信設計進行研究，以提高控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。

關鍵詞：PLC；網(wǎng)絡；通信；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）09－0132－02

1PLC網(wǎng)絡常用的通信方法

現(xiàn)階段，PLC在各個領域中獲得了非常廣泛的應用，其相關研究也更加深入和具體，這在極大程度上推動了PLC的應用和發(fā)展。PLC網(wǎng)絡通信方式大體可以分為并行通信和串行通信兩類，前者具體是指多處理器間的相互通信，多發(fā)生在PLC的內(nèi)部，而本文重點分析后者即PLC網(wǎng)絡的串行通信方式。根據(jù)PLC網(wǎng)絡的實際功能，可將其分為控制網(wǎng)和通信網(wǎng)兩種類型，其中控制網(wǎng)一般只負責開關量的傳送，即on/off。該網(wǎng)絡形式的特點是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對較少。通信網(wǎng)又被稱為數(shù)據(jù)高速公路，其與一般的局域網(wǎng)較為類似，既可以傳輸開關量，也可以傳輸數(shù)字量，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對較大。目前，PLC網(wǎng)絡比較常用的通信方法有以下幾種。

1.1全局I/O通信

該通信方式歸屬于串行通信的范疇，常被用于帶有連接存儲區(qū)的PLC之間的通信，該方式的基本通信原理如圖1所示。

在圖1中，編號相同的發(fā)送與接收區(qū)域的容量大小完全相等，所占用的地址段也相同，其中只有一個區(qū)域為發(fā)送區(qū)，而其他區(qū)域全部都是接收區(qū)。全局I/O采用廣播通信方式，即由PLC1將位于1#發(fā)送區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息經(jīng)由PLC網(wǎng)絡廣播出去，然后由PLC2和PLC3將該數(shù)據(jù)信息接收下來，并存儲在各自

的接收區(qū)域當中。同理，由PLC2廣播出來的數(shù)據(jù)信息，則由PLC1和PLC3負責接收和存儲。由于在全局網(wǎng)絡中各個PLC鏈接區(qū)的大小都相同，加之所占用的地址段也一致，所以，當其中某一臺PLC對自己所在的鏈接區(qū)進行訪問時，便相當于訪問了其他PLC的鏈接區(qū)，該過程實質(zhì)上是PLC之間交換數(shù)據(jù)的過程。在全局網(wǎng)絡中，鏈接區(qū)的劃分是以PLC的I/O區(qū)為基礎，通過等值化通信轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡內(nèi)所有PLC的共享區(qū)域。該通信方式可用讀寫指令對鏈接區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進行讀寫，其特點是簡單、快速和方便。

圖1全局I/O通信原理示意圖

1.21∶N通信

這種通信方式又被稱之為主從總線通信，它是以PLC通信網(wǎng)為基礎的一種網(wǎng)絡通信方式。在通信過程中，運用目前較為先進的集中存取控制技術，并以該技術實現(xiàn)總線使用權(quán)限的分

3校園無線局域網(wǎng)安全性的未來發(fā)展

從校園無線局域網(wǎng)目前所反映出的問題得知，校園無線局域網(wǎng)未來發(fā)展的方向為“根據(jù)無線網(wǎng)絡自身的技術特性和人們在管理和意識上的疏忽，來提高其安全性”。在未來的發(fā)展中，校園無線局域網(wǎng)必將更加普及，而有線網(wǎng)絡將逐漸退居二線，作為輔助方式，這是大勢所趨。因此，校園無線局域網(wǎng)的安全性顯得尤為重要——如果安全性問題得不到解決，那么未來必然會有重大的信息泄露等安全事件發(fā)生。

4結(jié)束語

在當下的發(fā)展中，校園無線局域網(wǎng)雖然在逐漸普及，但是校園無線局域網(wǎng)的安全狀況卻得不到重視。目前，校園無線局域網(wǎng)的安全狀況不容樂觀，遇到的安全問題也是多種多樣的，比如有硬件技術帶來的問題，也有軟件技術帶來的問題，同時還有人員管理方面的問題。因此，我們應該對校園無線局域網(wǎng)的安全現(xiàn)狀有一個完整、全面的認識，充分意識到網(wǎng)絡安全問題的重要性和緊迫性。從目前的問題著手解決安全性問題，促使校園無線局域網(wǎng)的安全性問題得到很好的解決。

參考文獻

［1］陳卓，洪帆.無線局域網(wǎng)認證協(xié)議及安全性證明［J］.計算機工程與科學，2006，28（1）：9-10.

［2］厲劍.無線局域網(wǎng)安全標準及技術淺析［J］.信息安全與通信保密，2008（10）：36-38.

［3］黃勁榮.無線局域網(wǎng)在校園網(wǎng)的應用［J］.教育信息化，2009（15）：23-25.

〔編輯：劉曉芳〕

Discussion on the Campus Wireless LAN Security Status

Hu Yaqi

Abstract: Due to the wireless network to meet the education and flexible, diversified requirements, therefore, the school is equipped with the most modern campus LAN and LAN has been extended from wired to wireless. However, the campus network in the process of change from wired to wireless, but also gradually exposed many security issues, which is determined by the characteristics of the wireless network. Combined with the status quo, focus on the campus wireless network security problems.

Key words: campus LAN; wireless networks; cable network; safety issues

配。為了確保通信傳輸?shù)膶崟r性，在該通信方式中，要求輪詢表中所包含的從站號不得小于1，保證在周期輪詢過程中，各個從站在一個周期內(nèi)至少獲得一次總線使用權(quán)。

1.3N∶N通信

由于該通信方式采用了令牌總線存取控制技術，所以又被稱為令牌總線通信，具體是指在總線結(jié)構(gòu)中的PLC子網(wǎng)上設N個從站，每個從站在網(wǎng)絡中所處的地位全部平等，即無主次之分。該通信方式在物理鏈路上組成了一個邏輯環(huán)，借此使每個令牌都能夠在相應的邏輯當中依據(jù)一定的方向流動，當令牌輪到某個站時，該站便獲得了總線使用權(quán)。這種通信方式顯著的特點是實時性較高，且組網(wǎng)過程簡單、方便。

2基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)通信設計研究

在PLC網(wǎng)絡中，控制系統(tǒng)的通信非常重要，為了達到實時性的要求，對幾種通信方式進行技術、經(jīng)濟性對比后，決定采用N∶N通信作為控制系統(tǒng)的通信方式，下面就通信網(wǎng)絡的具體構(gòu)建進行論述。

2.1通信協(xié)議

對于N∶N通信網(wǎng)絡而言，它的通信協(xié)議是固定不變的，即半雙工通訊，波特率為38 400 bps。除此之外，數(shù)據(jù)長度、終結(jié)字符和奇偶校驗等也都是固定的。位于網(wǎng)絡中的各個PLC站點均指定一個鏈接存儲區(qū)，各站之間的存儲區(qū)地址段全部相同，其中任何一臺PLC發(fā)送出來的數(shù)據(jù)信息都能夠被網(wǎng)絡中其他PLC站點接收，由此可以數(shù)據(jù)共享。

2.2系統(tǒng)配置

N∶N通信網(wǎng)絡的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。在該網(wǎng)絡中，各個PLC站點之間的連接采用的是屏蔽雙絞線，這樣可以有效防止外界干擾，有助于確保數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。數(shù)據(jù)傳輸標準采用的是RS485，最大的延伸距離為50 m，PLC站點的最大連接數(shù)量為8個，最為適宜的PLC機型為FX2N.該機型是FX系列PLC中最先進的一種，其突出的特點是全面補充了通信功能，且程序執(zhí)行速度較快，可以為工業(yè)自動化提供更加靈活的控制力。

圖2N∶N通信網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)示意圖

2.3通信組網(wǎng)

N∶N通信網(wǎng)絡的構(gòu)建主要是對各個PLC站點使用編程的方式設置相應的網(wǎng)絡參數(shù)，分為主站點網(wǎng)絡參數(shù)設置和從站點網(wǎng)絡參數(shù)設置。對于主站點而言，采用編程方式進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，實質(zhì)上就是在程序起始的第0步，向數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)寫入相應的參數(shù)。對于從站點的網(wǎng)絡參數(shù)設置則更加簡單，一般只需要從第0步向寄存器寫入站點的編號即可。該網(wǎng)絡通信參數(shù)的設置具體可由主站負責實現(xiàn)，也就是說在設置網(wǎng)絡參數(shù)時不需要從站參與，但是各個站號的設置則必須由從站自行完成。

2.4編程要點

在具體編程的過程中，應該注意以下事項：①編程時，要保證網(wǎng)絡參數(shù)設定的程序從第0步開始寫入，并在設備執(zhí)行時結(jié)束。該程序一般情況下不需要執(zhí)行，當將之編入到指定位置時，程序會自動生效。②從站點不需要設置刷新范圍，同時可按照網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)信息交換量的不同，選擇與之相適應的模式，在選定模式下的網(wǎng)絡元件會被所有PLC站點所占用。③利用數(shù)據(jù)寄存器對重試次數(shù)進行設定，具體范圍可在0～10之間選擇，一般在沒有特殊要求的情況下，可以直接默認為3，從站點不需要進行此項設定。如果主站試圖通過該重試次數(shù)與從站之間通信，則會導致該站點出現(xiàn)通信錯誤。④借助數(shù)據(jù)寄存器設定通信超時值，具體范圍可以確定在5～255之間，在無特殊要求的前提下，可直接默認為5，該值乘以10 ms的積就是通信超時的持續(xù)駐留時間。⑤網(wǎng)絡中的全部從站點，只需要設置相應的站點編號即可。

2.5通信網(wǎng)絡連接

在網(wǎng)絡安裝前，應當將所有電源全部斷開，并將各個從站的PLC插在通信板上；各個站點之間采用屏蔽雙絞線進行連接，接線時應將終端站接于110 Ω的電阻上；當通信網(wǎng)絡中各個站點PLC的網(wǎng)絡參數(shù)全部完成設置時，且網(wǎng)絡連接好之后，將PLC的工作電源接通。如果通信板上的相應指示燈全亮，則表明通信網(wǎng)絡構(gòu)建成功。

2.6網(wǎng)絡特點及應用注意事項

由于該通信網(wǎng)絡是以通信接口模塊為基礎構(gòu)建的，所以在網(wǎng)絡中的任意一個站點的PLC都能接收到來自于其他站點傳輸出來的數(shù)據(jù)，并且也可以向其他站點的PLC發(fā)送數(shù)據(jù)。當網(wǎng)絡中的各個站點都需要從其他站點當中接收數(shù)據(jù)時，會使程序變得復雜。為了避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)交疊的現(xiàn)象，必須合理配置變址寄存器，并對變址的范圍進行有效控制，這有助于提高PLC控制系統(tǒng)的安全性。

3結(jié)束語

綜上所述，本文選用N∶N通信方式對基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)進行了通信設計。由于該通信方式不需要對網(wǎng)絡中的從站點進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，所以設計過程得以簡化。同時，該網(wǎng)絡的通信質(zhì)量較好，受外界干擾較小，有助于確保數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，最重要的是確保通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定可靠運行，符合控制系統(tǒng)的要求。

參考文獻

［1］余貞金.基于CC-LINK現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)的研究與設計［D］.武漢：武漢理工大學，2010.

［2］陶權(quán).謝彤.基于PLC的過程控制實驗裝置溫度模糊PID控制［J］.自動化技術與應用，2010（10）.

〔編輯：李玨〕

Design of PLC-based Communications Network Control System

Li Yangyang

Abstract: The PLC network communication method used, and on this basis, the research design PLC control system communication network based control system to improve the quality of data communications.

Key words: PLC; networks; communication; control system

圖2N∶N通信網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)示意圖

2.3通信組網(wǎng)

N∶N通信網(wǎng)絡的構(gòu)建主要是對各個PLC站點使用編程的方式設置相應的網(wǎng)絡參數(shù)，分為主站點網(wǎng)絡參數(shù)設置和從站點網(wǎng)絡參數(shù)設置。對于主站點而言，采用編程方式進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，實質(zhì)上就是在程序起始的第0步，向數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)寫入相應的參數(shù)。對于從站點的網(wǎng)絡參數(shù)設置則更加簡單，一般只需要從第0步向寄存器寫入站點的編號即可。該網(wǎng)絡通信參數(shù)的設置具體可由主站負責實現(xiàn)，也就是說在設置網(wǎng)絡參數(shù)時不需要從站參與，但是各個站號的設置則必須由從站自行完成。

2.4編程要點

在具體編程的過程中，應該注意以下事項：①編程時，要保證網(wǎng)絡參數(shù)設定的程序從第0步開始寫入，并在設備執(zhí)行時結(jié)束。該程序一般情況下不需要執(zhí)行，當將之編入到指定位置時，程序會自動生效。②從站點不需要設置刷新范圍，同時可按照網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)信息交換量的不同，選擇與之相適應的模式，在選定模式下的網(wǎng)絡元件會被所有PLC站點所占用。③利用數(shù)據(jù)寄存器對重試次數(shù)進行設定，具體范圍可在0～10之間選擇，一般在沒有特殊要求的情況下，可以直接默認為3，從站點不需要進行此項設定。如果主站試圖通過該重試次數(shù)與從站之間通信，則會導致該站點出現(xiàn)通信錯誤。④借助數(shù)據(jù)寄存器設定通信超時值，具體范圍可以確定在5～255之間，在無特殊要求的前提下，可直接默認為5，該值乘以10 ms的積就是通信超時的持續(xù)駐留時間。⑤網(wǎng)絡中的全部從站點，只需要設置相應的站點編號即可。

2.5通信網(wǎng)絡連接

在網(wǎng)絡安裝前，應當將所有電源全部斷開，并將各個從站的PLC插在通信板上；各個站點之間采用屏蔽雙絞線進行連接，接線時應將終端站接于110 Ω的電阻上；當通信網(wǎng)絡中各個站點PLC的網(wǎng)絡參數(shù)全部完成設置時，且網(wǎng)絡連接好之后，將PLC的工作電源接通。如果通信板上的相應指示燈全亮，則表明通信網(wǎng)絡構(gòu)建成功。

2.6網(wǎng)絡特點及應用注意事項

由于該通信網(wǎng)絡是以通信接口模塊為基礎構(gòu)建的，所以在網(wǎng)絡中的任意一個站點的PLC都能接收到來自于其他站點傳輸出來的數(shù)據(jù)，并且也可以向其他站點的PLC發(fā)送數(shù)據(jù)。當網(wǎng)絡中的各個站點都需要從其他站點當中接收數(shù)據(jù)時，會使程序變得復雜。為了避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)交疊的現(xiàn)象，必須合理配置變址寄存器，并對變址的范圍進行有效控制，這有助于提高PLC控制系統(tǒng)的安全性。

3結(jié)束語

綜上所述，本文選用N∶N通信方式對基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)進行了通信設計。由于該通信方式不需要對網(wǎng)絡中的從站點進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，所以設計過程得以簡化。同時，該網(wǎng)絡的通信質(zhì)量較好，受外界干擾較小，有助于確保數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，最重要的是確保通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定可靠運行，符合控制系統(tǒng)的要求。

參考文獻

［1］余貞金.基于CC-LINK現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)的研究與設計［D］.武漢：武漢理工大學，2010.

［2］陶權(quán).謝彤.基于PLC的過程控制實驗裝置溫度模糊PID控制［J］.自動化技術與應用，2010（10）.

〔編輯：李玨〕

Design of PLC-based Communications Network Control System

Li Yangyang

Abstract: The PLC network communication method used, and on this basis, the research design PLC control system communication network based control system to improve the quality of data communications.

Key words: PLC; networks; communication; control system

圖2N∶N通信網(wǎng)絡框架結(jié)構(gòu)示意圖

2.3通信組網(wǎng)

N∶N通信網(wǎng)絡的構(gòu)建主要是對各個PLC站點使用編程的方式設置相應的網(wǎng)絡參數(shù)，分為主站點網(wǎng)絡參數(shù)設置和從站點網(wǎng)絡參數(shù)設置。對于主站點而言，采用編程方式進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，實質(zhì)上就是在程序起始的第0步，向數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)寫入相應的參數(shù)。對于從站點的網(wǎng)絡參數(shù)設置則更加簡單，一般只需要從第0步向寄存器寫入站點的編號即可。該網(wǎng)絡通信參數(shù)的設置具體可由主站負責實現(xiàn)，也就是說在設置網(wǎng)絡參數(shù)時不需要從站參與，但是各個站號的設置則必須由從站自行完成。

2.4編程要點

在具體編程的過程中，應該注意以下事項：①編程時，要保證網(wǎng)絡參數(shù)設定的程序從第0步開始寫入，并在設備執(zhí)行時結(jié)束。該程序一般情況下不需要執(zhí)行，當將之編入到指定位置時，程序會自動生效。②從站點不需要設置刷新范圍，同時可按照網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)信息交換量的不同，選擇與之相適應的模式，在選定模式下的網(wǎng)絡元件會被所有PLC站點所占用。③利用數(shù)據(jù)寄存器對重試次數(shù)進行設定，具體范圍可在0～10之間選擇，一般在沒有特殊要求的情況下，可以直接默認為3，從站點不需要進行此項設定。如果主站試圖通過該重試次數(shù)與從站之間通信，則會導致該站點出現(xiàn)通信錯誤。④借助數(shù)據(jù)寄存器設定通信超時值，具體范圍可以確定在5～255之間，在無特殊要求的前提下，可直接默認為5，該值乘以10 ms的積就是通信超時的持續(xù)駐留時間。⑤網(wǎng)絡中的全部從站點，只需要設置相應的站點編號即可。

2.5通信網(wǎng)絡連接

在網(wǎng)絡安裝前，應當將所有電源全部斷開，并將各個從站的PLC插在通信板上；各個站點之間采用屏蔽雙絞線進行連接，接線時應將終端站接于110 Ω的電阻上；當通信網(wǎng)絡中各個站點PLC的網(wǎng)絡參數(shù)全部完成設置時，且網(wǎng)絡連接好之后，將PLC的工作電源接通。如果通信板上的相應指示燈全亮，則表明通信網(wǎng)絡構(gòu)建成功。

2.6網(wǎng)絡特點及應用注意事項

由于該通信網(wǎng)絡是以通信接口模塊為基礎構(gòu)建的，所以在網(wǎng)絡中的任意一個站點的PLC都能接收到來自于其他站點傳輸出來的數(shù)據(jù)，并且也可以向其他站點的PLC發(fā)送數(shù)據(jù)。當網(wǎng)絡中的各個站點都需要從其他站點當中接收數(shù)據(jù)時，會使程序變得復雜。為了避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)交疊的現(xiàn)象，必須合理配置變址寄存器，并對變址的范圍進行有效控制，這有助于提高PLC控制系統(tǒng)的安全性。

3結(jié)束語

綜上所述，本文選用N∶N通信方式對基于PLC網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)進行了通信設計。由于該通信方式不需要對網(wǎng)絡中的從站點進行網(wǎng)絡參數(shù)設置，所以設計過程得以簡化。同時，該網(wǎng)絡的通信質(zhì)量較好，受外界干擾較小，有助于確保數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量，最重要的是確保通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定可靠運行，符合控制系統(tǒng)的要求。

參考文獻

［1］余貞金.基于CC-LINK現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)的研究與設計［D］.武漢：武漢理工大學，2010.

［2］陶權(quán).謝彤.基于PLC的過程控制實驗裝置溫度模糊PID控制［J］.自動化技術與應用，2010（10）.

〔編輯：李玨〕

Design of PLC-based Communications Network Control System

Li Yangyang

Abstract: The PLC network communication method used, and on this basis, the research design PLC control system communication network based control system to improve the quality of data communications.

Key words: PLC; networks; communication; control system