基于PLC网络的控制系统通信设计初探

李洋洋

摘要：介绍了PLC网络常用的通信方法，并在此基础上对基于PLC网络的控制系统通信设计进行研究，以提高控制系统数据通信的质量。

关键词：PLC；网络；通信；控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）09－0132－02

1PLC网络常用的通信方法

现阶段，PLC在各个领域中获得了非常广泛的应用，其相关研究也更加深入和具体，这在极大程度上推动了PLC的应用和发展。PLC网络通信方式大体可以分为并行通信和串行通信两类，前者具体是指多处理器间的相互通信，多发生在PLC的内部，而本文重点分析后者即PLC网络的串行通信方式。根据PLC网络的实际功能，可将其分为控制网和通信网两种类型，其中控制网一般只负责开关量的传送，即on/off。该网络形式的特点是传输的数据量相对较少。通信网又被称为数据高速公路，其与一般的局域网较为类似，既可以传输开关量，也可以传输数字量，传输的数据量相对较大。目前，PLC网络比较常用的通信方法有以下几种。

1.1全局I/O通信

该通信方式归属于串行通信的范畴，常被用于带有连接存储区的PLC之间的通信，该方式的基本通信原理如图1所示。

在图1中，编号相同的发送与接收区域的容量大小完全相等，所占用的地址段也相同，其中只有一个区域为发送区，而其他区域全部都是接收区。全局I/O采用广播通信方式，即由PLC1将位于1#发送区内的数据信息经由PLC网络广播出去，然后由PLC2和PLC3将该数据信息接收下来，并存储在各自

的接收区域当中。同理，由PLC2广播出来的数据信息，则由PLC1和PLC3负责接收和存储。由于在全局网络中各个PLC链接区的大小都相同，加之所占用的地址段也一致，所以，当其中某一台PLC对自己所在的链接区进行访问时，便相当于访问了其他PLC的链接区，该过程实质上是PLC之间交换数据的过程。在全局网络中，链接区的划分是以PLC的I/O区为基础，通过等值化通信转换成为网络内所有PLC的共享区域。该通信方式可用读写指令对链接区内的数据信息进行读写，其特点是简单、快速和方便。

图1全局I/O通信原理示意图

1.21∶N通信

这种通信方式又被称之为主从总线通信，它是以PLC通信网为基础的一种网络通信方式。在通信过程中，运用目前较为先进的集中存取控制技术，并以该技术实现总线使用权限的分

3校园无线局域网安全性的未来发展

从校园无线局域网目前所反映出的问题得知，校园无线局域网未来发展的方向为“根据无线网络自身的技术特性和人们在管理和意识上的疏忽，来提高其安全性”。在未来的发展中，校园无线局域网必将更加普及，而有线网络将逐渐退居二线，作为辅助方式，这是大势所趋。因此，校园无线局域网的安全性显得尤为重要——如果安全性问题得不到解决，那么未来必然会有重大的信息泄露等安全事件发生。

4结束语

在当下的发展中，校园无线局域网虽然在逐渐普及，但是校园无线局域网的安全状况却得不到重视。目前，校园无线局域网的安全状况不容乐观，遇到的安全问题也是多种多样的，比如有硬件技术带来的问题，也有软件技术带来的问题，同时还有人员管理方面的问题。因此，我们应该对校园无线局域网的安全现状有一个完整、全面的认识，充分意识到网络安全问题的重要性和紧迫性。从目前的问题着手解决安全性问题，促使校园无线局域网的安全性问题得到很好的解决。

参考文献

［1］陈卓，洪帆.无线局域网认证协议及安全性证明［J］.计算机工程与科学，2006，28（1）：9-10.

［2］厉剑.无线局域网安全标准及技术浅析［J］.信息安全与通信保密，2008（10）：36-38.

［3］黄劲荣.无线局域网在校园网的应用［J］.教育信息化，2009（15）：23-25.

〔编辑：刘晓芳〕

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。为了确保通信传输的实时性，在该通信方式中，要求轮询表中所包含的从站号不得小于1，保证在周期轮询过程中，各个从站在一个周期内至少获得一次总线使用权。

1.3N∶N通信

由于该通信方式采用了令牌总线存取控制技术，所以又被称为令牌总线通信，具体是指在总线结构中的PLC子网上设N个从站，每个从站在网络中所处的地位全部平等，即无主次之分。该通信方式在物理链路上组成了一个逻辑环，借此使每个令牌都能够在相应的逻辑当中依据一定的方向流动，当令牌轮到某个站时，该站便获得了总线使用权。这种通信方式显著的特点是实时性较高，且组网过程简单、方便。

2基于PLC网络的控制系统通信设计研究

在PLC网络中，控制系统的通信非常重要，为了达到实时性的要求，对几种通信方式进行技术、经济性对比后，决定采用N∶N通信作为控制系统的通信方式，下面就通信网络的具体构建进行论述。

2.1通信协议

对于N∶N通信网络而言，它的通信协议是固定不变的，即半双工通讯，波特率为38 400 bps。除此之外，数据长度、终结字符和奇偶校验等也都是固定的。位于网络中的各个PLC站点均指定一个链接存储区，各站之间的存储区地址段全部相同，其中任何一台PLC发送出来的数据信息都能够被网络中其他PLC站点接收，由此可以数据共享。

2.2系统配置

N∶N通信网络的框架结构如图2所示。在该网络中，各个PLC站点之间的连接采用的是屏蔽双绞线，这样可以有效防止外界干扰，有助于确保数据通信的质量。数据传输标准采用的是RS485，最大的延伸距离为50 m，PLC站点的最大连接数量为8个，最为适宜的PLC机型为FX2N.该机型是FX系列PLC中最先进的一种，其突出的特点是全面补充了通信功能，且程序执行速度较快，可以为工业自动化提供更加灵活的控制力。

图2N∶N通信网络框架结构示意图

2.3通信组网

N∶N通信网络的构建主要是对各个PLC站点使用编程的方式设置相应的网络参数，分为主站点网络参数设置和从站点网络参数设置。对于主站点而言，采用编程方式进行网络参数设置，实质上就是在程序起始的第0步，向数据寄存器内写入相应的参数。对于从站点的网络参数设置则更加简单，一般只需要从第0步向寄存器写入站点的编号即可。该网络通信参数的设置具体可由主站负责实现，也就是说在设置网络参数时不需要从站参与，但是各个站号的设置则必须由从站自行完成。

2.4编程要点

在具体编程的过程中，应该注意以下事项：①编程时，要保证网络参数设定的程序从第0步开始写入，并在设备执行时结束。该程序一般情况下不需要执行，当将之编入到指定位置时，程序会自动生效。②从站点不需要设置刷新范围，同时可按照网络中数据信息交换量的不同，选择与之相适应的模式，在选定模式下的网络元件会被所有PLC站点所占用。③利用数据寄存器对重试次数进行设定，具体范围可在0～10之间选择，一般在没有特殊要求的情况下，可以直接默认为3，从站点不需要进行此项设定。如果主站试图通过该重试次数与从站之间通信，则会导致该站点出现通信错误。④借助数据寄存器设定通信超时值，具体范围可以确定在5～255之间，在无特殊要求的前提下，可直接默认为5，该值乘以10 ms的积就是通信超时的持续驻留时间。⑤网络中的全部从站点，只需要设置相应的站点编号即可。

2.5通信网络连接

在网络安装前，应当将所有电源全部断开，并将各个从站的PLC插在通信板上；各个站点之间采用屏蔽双绞线进行连接，接线时应将终端站接于110 Ω的电阻上；当通信网络中各个站点PLC的网络参数全部完成设置时，且网络连接好之后，将PLC的工作电源接通。如果通信板上的相应指示灯全亮，则表明通信网络构建成功。

2.6网络特点及应用注意事项

由于该通信网络是以通信接口模块为基础构建的，所以在网络中的任意一个站点的PLC都能接收到来自于其他站点传输出来的数据，并且也可以向其他站点的PLC发送数据。当网络中的各个站点都需要从其他站点当中接收数据时，会使程序变得复杂。为了避免出现数据交叠的现象，必须合理配置变址寄存器，并对变址的范围进行有效控制，这有助于提高PLC控制系统的安全性。

3结束语

综上所述，本文选用N∶N通信方式对基于PLC网络的控制系统进行了通信设计。由于该通信方式不需要对网络中的从站点进行网络参数设置，所以设计过程得以简化。同时，该网络的通信质量较好，受外界干扰较小，有助于确保数据通信的质量，最重要的是确保通信网络的稳定可靠运行，符合控制系统的要求。

参考文献

［1］余贞金.基于CC-LINK现场总线的PLC控制系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2010.

［2］陶权.谢彤.基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制［J］.自动化技术与应用，2010（10）.

〔编辑：李珏〕

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

图2N∶N通信网络框架结构示意图

2.3通信组网

N∶N通信网络的构建主要是对各个PLC站点使用编程的方式设置相应的网络参数，分为主站点网络参数设置和从站点网络参数设置。对于主站点而言，采用编程方式进行网络参数设置，实质上就是在程序起始的第0步，向数据寄存器内写入相应的参数。对于从站点的网络参数设置则更加简单，一般只需要从第0步向寄存器写入站点的编号即可。该网络通信参数的设置具体可由主站负责实现，也就是说在设置网络参数时不需要从站参与，但是各个站号的设置则必须由从站自行完成。

2.4编程要点

在具体编程的过程中，应该注意以下事项：①编程时，要保证网络参数设定的程序从第0步开始写入，并在设备执行时结束。该程序一般情况下不需要执行，当将之编入到指定位置时，程序会自动生效。②从站点不需要设置刷新范围，同时可按照网络中数据信息交换量的不同，选择与之相适应的模式，在选定模式下的网络元件会被所有PLC站点所占用。③利用数据寄存器对重试次数进行设定，具体范围可在0～10之间选择，一般在没有特殊要求的情况下，可以直接默认为3，从站点不需要进行此项设定。如果主站试图通过该重试次数与从站之间通信，则会导致该站点出现通信错误。④借助数据寄存器设定通信超时值，具体范围可以确定在5～255之间，在无特殊要求的前提下，可直接默认为5，该值乘以10 ms的积就是通信超时的持续驻留时间。⑤网络中的全部从站点，只需要设置相应的站点编号即可。

2.5通信网络连接

在网络安装前，应当将所有电源全部断开，并将各个从站的PLC插在通信板上；各个站点之间采用屏蔽双绞线进行连接，接线时应将终端站接于110 Ω的电阻上；当通信网络中各个站点PLC的网络参数全部完成设置时，且网络连接好之后，将PLC的工作电源接通。如果通信板上的相应指示灯全亮，则表明通信网络构建成功。

2.6网络特点及应用注意事项

由于该通信网络是以通信接口模块为基础构建的，所以在网络中的任意一个站点的PLC都能接收到来自于其他站点传输出来的数据，并且也可以向其他站点的PLC发送数据。当网络中的各个站点都需要从其他站点当中接收数据时，会使程序变得复杂。为了避免出现数据交叠的现象，必须合理配置变址寄存器，并对变址的范围进行有效控制，这有助于提高PLC控制系统的安全性。

3结束语

综上所述，本文选用N∶N通信方式对基于PLC网络的控制系统进行了通信设计。由于该通信方式不需要对网络中的从站点进行网络参数设置，所以设计过程得以简化。同时，该网络的通信质量较好，受外界干扰较小，有助于确保数据通信的质量，最重要的是确保通信网络的稳定可靠运行，符合控制系统的要求。

参考文献

［1］余贞金.基于CC-LINK现场总线的PLC控制系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2010.

［2］陶权.谢彤.基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制［J］.自动化技术与应用，2010（10）.

〔编辑：李珏〕

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

图2N∶N通信网络框架结构示意图

2.3通信组网

N∶N通信网络的构建主要是对各个PLC站点使用编程的方式设置相应的网络参数，分为主站点网络参数设置和从站点网络参数设置。对于主站点而言，采用编程方式进行网络参数设置，实质上就是在程序起始的第0步，向数据寄存器内写入相应的参数。对于从站点的网络参数设置则更加简单，一般只需要从第0步向寄存器写入站点的编号即可。该网络通信参数的设置具体可由主站负责实现，也就是说在设置网络参数时不需要从站参与，但是各个站号的设置则必须由从站自行完成。

2.4编程要点

在具体编程的过程中，应该注意以下事项：①编程时，要保证网络参数设定的程序从第0步开始写入，并在设备执行时结束。该程序一般情况下不需要执行，当将之编入到指定位置时，程序会自动生效。②从站点不需要设置刷新范围，同时可按照网络中数据信息交换量的不同，选择与之相适应的模式，在选定模式下的网络元件会被所有PLC站点所占用。③利用数据寄存器对重试次数进行设定，具体范围可在0～10之间选择，一般在没有特殊要求的情况下，可以直接默认为3，从站点不需要进行此项设定。如果主站试图通过该重试次数与从站之间通信，则会导致该站点出现通信错误。④借助数据寄存器设定通信超时值，具体范围可以确定在5～255之间，在无特殊要求的前提下，可直接默认为5，该值乘以10 ms的积就是通信超时的持续驻留时间。⑤网络中的全部从站点，只需要设置相应的站点编号即可。

2.5通信网络连接

在网络安装前，应当将所有电源全部断开，并将各个从站的PLC插在通信板上；各个站点之间采用屏蔽双绞线进行连接，接线时应将终端站接于110 Ω的电阻上；当通信网络中各个站点PLC的网络参数全部完成设置时，且网络连接好之后，将PLC的工作电源接通。如果通信板上的相应指示灯全亮，则表明通信网络构建成功。

2.6网络特点及应用注意事项

由于该通信网络是以通信接口模块为基础构建的，所以在网络中的任意一个站点的PLC都能接收到来自于其他站点传输出来的数据，并且也可以向其他站点的PLC发送数据。当网络中的各个站点都需要从其他站点当中接收数据时，会使程序变得复杂。为了避免出现数据交叠的现象，必须合理配置变址寄存器，并对变址的范围进行有效控制，这有助于提高PLC控制系统的安全性。

3结束语

综上所述，本文选用N∶N通信方式对基于PLC网络的控制系统进行了通信设计。由于该通信方式不需要对网络中的从站点进行网络参数设置，所以设计过程得以简化。同时，该网络的通信质量较好，受外界干扰较小，有助于确保数据通信的质量，最重要的是确保通信网络的稳定可靠运行，符合控制系统的要求。

参考文献

［1］余贞金.基于CC-LINK现场总线的PLC控制系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2010.

［2］陶权.谢彤.基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制［J］.自动化技术与应用，2010（10）.

〔编辑：李珏〕

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