一、可編程控制器控制網(wǎng)絡(luò)的“周期 I/O 方式”通信
可編程控制器的遠(yuǎn)程 I/O 鏈路就是一種可編程控制器控制網(wǎng)絡(luò)，在遠(yuǎn)程 I/O 鏈路中采用“周期 I/O 方式”交換數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程 I/O 鏈路按主從方式工作，可編程控制器帶的遠(yuǎn)程 I/O 主單元在遠(yuǎn)程 I/O 鏈路中擔(dān)任主站，其它遠(yuǎn)程 I/O 單元皆為從站。在主站中設(shè)立一個(gè)“遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)”，采用信箱結(jié)構(gòu)，劃分為 n 個(gè)分信箱與每個(gè)從站一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)分信箱再分為兩格，一格管發(fā)送，一格管接收。主站中負(fù)責(zé)通信的處理器采用周期掃描方式，按順序與各從站交換數(shù)據(jù)，把與其對(duì)應(yīng)的分箱中發(fā)送分格的數(shù)據(jù)送從站，從從站中讀取數(shù)據(jù)放入與其對(duì)應(yīng)的分信箱的接收分格中。這樣周而復(fù)始，使主站中的“遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)”得到周期性的刷新。
在主站中可編程控制器的 CPU 單元負(fù)責(zé)用戶程序的掃描，它按照循環(huán)掃描方式進(jìn)行處理，每個(gè)周期都有一段時(shí)間集中進(jìn)行 I/O 處理，這時(shí)它對(duì)本地 I/O 單元及遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)進(jìn)行讀寫操作。可編程控制器的 CPU 單元對(duì)用戶程序的周期性循環(huán)掃描，與可編程控制器負(fù)責(zé)通信的處理器對(duì)各遠(yuǎn)程 I/O 單元的周期性掃描是異步進(jìn)行的。
盡管可編程控制器的 CPU 單元沒有直接對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 單元進(jìn)行操作，但是由于遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)獲得周期性刷新，可編程控制器的 CPU 單元對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)的讀寫操作，就相當(dāng)于直接訪問(wèn)了遠(yuǎn)程 I/O 單元。
主站中負(fù)責(zé)通信的處理器采用周期掃描方式與各從站交換數(shù)據(jù)，使主站中“遠(yuǎn)程 I/O 緩沖區(qū)”得到周期性刷新，這樣一種通信方式既涉及到周期又涉及到 I/O ，因而被稱為“周期 I/O 方式”。這種通信方式要占用可編程控制器的 I/O 區(qū)，因此只適用于少量數(shù)據(jù)的通信。從表面看來(lái)遠(yuǎn)程 I/O 鏈路的通信就好像是可編程控制器直接對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 單元進(jìn)行讀寫操作，因此簡(jiǎn)單、方便。
二、可編程控制器控制網(wǎng)絡(luò)的“全局 I/O 方式”通信
“全局 I/O 方式”是一種串行共享存儲(chǔ)區(qū)通信方式，它主要用于帶有鏈接區(qū)的可編程控制器之間的通信。
全局 I/O 方式的通信原理如圖所示。在可編程控制器網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)可編程控制器的 I/O 區(qū)中劃出一個(gè)塊來(lái)作為鏈接區(qū)，每個(gè)鏈接區(qū)都采用圖中所表示的郵箱結(jié)構(gòu)。相同編號(hào)的發(fā)送區(qū)與接收區(qū)大小相同，占用相同的地址段，一個(gè)為發(fā)送區(qū)，其它皆為接收區(qū)。采用廣播方式通信�？删幊炭刂破靼� 1 ＃發(fā)送區(qū)的數(shù)據(jù)在可編程控制器網(wǎng)絡(luò)上廣播，可編程控制器 2 、可編程控制器 3 收聽到后把它接收下來(lái)存入各自的 1 ＃接收區(qū)中�？删幊炭刂破� 2 把 2 ＃發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)在可編程控制器網(wǎng)上廣播，可編程控制器 1 、可編程控制器 3 把它接收下來(lái)存入各自的 2 ＃接收區(qū)中�？删幊炭刂破� 3 把 3 ＃發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)在可編程控制器網(wǎng)上廣播，可編程控制器 1 、可編程控制器 2 把它接收下來(lái)存入各自的 3 ＃接收區(qū)中。顯然通過(guò)上述廣播通信過(guò)程，可編程控制器 1 、可編程控制器 2 、可編程控制器 3 的各鏈接區(qū)中數(shù)據(jù)是相同的，這個(gè)過(guò)程稱為等值化過(guò)程。通過(guò)等值化的通信使得可編程控制器網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)可編程控制器的鏈接區(qū)中的數(shù)據(jù)保持一致。它既包含著自己送出去的數(shù)據(jù)，也包含著其它可編程控制器送來(lái)的數(shù)據(jù)。由于每臺(tái)可編程控制器的鏈接區(qū)大小一樣，占用的地址段相同，每臺(tái)可編程控制器只要訪問(wèn)自己的鏈接區(qū)，就等于訪問(wèn)其它可編程控制器的鏈接區(qū)，也就相當(dāng)于與其它可編程控制器交換了數(shù)據(jù)。這樣鏈接區(qū)就變成了名符其實(shí)的共享存儲(chǔ)區(qū)，共享區(qū)成為各可編程控制器交換數(shù)據(jù)的中介。
當(dāng)然這里的共享存儲(chǔ)區(qū)與并行總線的共享存儲(chǔ)區(qū)在結(jié)構(gòu)上有些差別，它把物理上分布在各站的鏈接區(qū)，通過(guò)等值化通信使其好像重疊在一起，在邏輯上變成一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)，大小與一個(gè)鏈接區(qū)一樣。這種共享存儲(chǔ)區(qū)稱為串行共享存儲(chǔ)區(qū)。
鏈接區(qū)可以采用異步方式刷新（等值化），也可以采用同步方式刷新。異步方式刷新與可編程控制器中用戶程序無(wú)關(guān)，由各可編程控制器所帶的通信處理器按順序進(jìn)行廣播通信，周而復(fù)始，使其所有鏈接區(qū)保持等值化。同步方式刷新是由用戶程序中對(duì)鏈接區(qū)的發(fā)送指令啟動(dòng)一次刷新。這種方式只有當(dāng)鏈接區(qū)的發(fā)送區(qū)數(shù)據(jù)變化時(shí)才刷新（等值化），這樣事半功倍。
全局 I/O 方式中的鏈接區(qū)是從可編程控制器的 I/O 區(qū)劃分出來(lái)的，經(jīng)過(guò)等值化通信變成所有可編程控制器共享（全局共享），因此稱為“全局 I/O 方式”。這種方式下可編程控制器直接用讀寫指令對(duì)鏈接區(qū)進(jìn)行讀寫操作，簡(jiǎn)單、方便、快速，但應(yīng)注意在一臺(tái)可編程控制器中對(duì)某地址的寫操作在其它可編程控制器中對(duì)同一地址只能進(jìn)行讀操作。與周期 I/O 方式一樣，全局 I/O 方式也要占用可編程控制器的 I/O 區(qū)，因而只適用于少量數(shù)據(jù)的通信。
三、主從總線 1:N 通信方式（可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)）
主從總線通信方式又稱為 1:N 通信方式，這是在可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)上采用的一種通信方式。在總線結(jié)構(gòu)的可編程控制器子網(wǎng)上有 N 個(gè)站，其中只有一個(gè)主站，其它皆是從站，也就是因?yàn)檫@個(gè)原因主從總線通信方式又稱為 1:N 通信方式。
主從總線通信方式采用集中式存取控制技術(shù)分配總線使用權(quán)，通常采用輪詢表法。所謂輪詢表法是一張從機(jī)號(hào)排列順序表，該表配置在主站中，主站按照輪詢表的排列順序?qū)恼具M(jìn)行詢問(wèn)，看它是否要使用總線，從而達(dá)到分配總線使用權(quán)的目的。
為了保證實(shí)時(shí)性，要求輪詢表包含每個(gè)從站號(hào)不能少于一次，這樣在周期輪詢時(shí)，每個(gè)從站在一個(gè)周期中至少有一次機(jī)會(huì)取得總線使用權(quán)，從而保證了每個(gè)站的基本實(shí)時(shí)性。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的站，可以在輪詢表中讓其從機(jī)號(hào)多出現(xiàn)幾次，這樣就用靜態(tài)的方式，賦予該站較高的通信優(yōu)先權(quán)。在有些主從總線中把輪詢表法與中斷法結(jié)合使用，讓緊急任務(wù)可以打斷正常的周期輪詢而插入，獲得優(yōu)先服務(wù)，這就是用動(dòng)態(tài)方式賦予某項(xiàng)緊急任務(wù)以較高優(yōu)先權(quán)。
存取控制只解決了誰(shuí)使用總線的問(wèn)題，獲得總線的從站還有如何使用總線的問(wèn)題，即采用什么樣的數(shù)據(jù)傳送方式。主從總線通信方式中有兩種基本的數(shù)據(jù)傳送方式。一種是只允許主從通信，不允許從從通信，從站與從站要交換數(shù)據(jù)，必須經(jīng)主站中轉(zhuǎn)。另一種是既允許主從通信也允許從從通信，從站獲得總線使用權(quán)后先安排主從通信，再安排自己與其它從站（即從從）之間的通信。
四、令牌總線 N : N 通信方式（可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)）
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令牌總線通信方式又稱為 N : N 通信方式。在總線結(jié)構(gòu)上的可編程控制器子網(wǎng)上有 N 個(gè)站，它們地位平等沒有主站與從站之分，也可以說(shuō) N 個(gè)站都可以是主站，所以稱之為 N ： N 通信方式。
N : N 通信方式采用令牌總線存 取 控制技術(shù)。在物理總線上組成一個(gè)邏輯環(huán)，讓一個(gè)令牌在邏輯環(huán)中按一定方向依次流動(dòng)，獲得令牌的站就取得了總線使用權(quán)。令牌總線存取控制方式限定每個(gè)站的令牌持有時(shí)間，保證在令牌循環(huán)一周時(shí)每個(gè)站都有機(jī)會(huì)獲得總線使用權(quán)，并提供優(yōu)先級(jí)服務(wù)，因此令牌總線存取控制方式具有較好的實(shí)時(shí)性。
取得令牌的站采用什么樣的數(shù)據(jù)傳送方式對(duì)實(shí)時(shí)性影響非常明顯。如果采用無(wú)應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式，取得令牌的站可以立即向目的站發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送結(jié)束，通信過(guò)程也就完成了。如果采用有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式，取得令牌的站向目的站發(fā)送完數(shù)據(jù)后并不算通信完成，必須等目的站獲得令牌并把應(yīng)答幀發(fā)給發(fā)送站后，整個(gè)通信過(guò)程才結(jié)束。這樣一來(lái)響應(yīng)時(shí)間明顯增長(zhǎng)，而使實(shí)時(shí)性下降。
有些令牌總線型可編程控制器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送方式固定為一種，有些則可由用戶選擇。
五、浮動(dòng)主站 N: M 通信方式（可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)）
浮動(dòng)主站通信方式又稱 N : M 通信方式，它適用于總線結(jié)構(gòu)的可編程控制器網(wǎng)絡(luò)。設(shè)在總線上有 M 個(gè)站，其中 N 個(gè)為主站，其余為從站（ N<M ） , 故稱之為 N : M 通信方式。
N : M 通信方式采用令牌總線與主從總線相結(jié)合的存取控制技術(shù)。首先把 N 個(gè)主站組成邏輯環(huán)，通過(guò)令牌在邏輯環(huán)中依次流動(dòng)，在 N 個(gè)主站之間分配總線使用權(quán)，這就是浮動(dòng)主站的含義。獲得總線使用權(quán)的主站再按照主從方式來(lái)確定在自己的令牌持有時(shí)間內(nèi)與哪些站通信。一般在主站中配置有一張輪詢表，可按照輪詢表上排列的其它主站號(hào)及從站號(hào)進(jìn)行輪詢循。獲得令牌的主站對(duì)于用戶隨機(jī)提出的通信任務(wù)可按優(yōu)先級(jí)安排在輪詢之前或之后進(jìn)行。
獲得總線使用權(quán)的主站可以采用多種數(shù)據(jù)傳送方式與目的站的通信，其中以無(wú)應(yīng)答無(wú)連接方式速度最快。
六、令牌環(huán)通信方式（可編程控制器通信網(wǎng)絡(luò)）
有少量的可編程控制器網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其存取控制采用令牌法，具有較好的實(shí)時(shí)性。如圖所示，其表示了令牌環(huán)工作過(guò)程及其幀結(jié)構(gòu)。在圖中，令牌在物理環(huán)中按箭頭指向，一站接一站地傳送，獲得令牌的站才有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè) B 站要向 D 站發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)令牌傳送到 B 站時(shí)， B 站把令牌變?yōu)闀憾ㄗC，然后把等待發(fā)送數(shù)據(jù)按圖中表示的格式加在暫停證后面從 B 站發(fā)送出去，最后再加上令牌一起發(fā)往 C 站。此幀信息經(jīng) C 站中轉(zhuǎn)后到達(dá) D 站， D 站把自己的本站地址與幀格式中目的地址相比較，發(fā)現(xiàn)兩者相同，表明此幀信息是發(fā)給 D 站的，然后對(duì)此幀信息做差錯(cuò)校驗(yàn)，并把校驗(yàn)結(jié)果以肯定應(yīng)答或否定應(yīng)答填在 ACK 段中。同時(shí)把此幀信息復(fù)制下來(lái)，再把帶有應(yīng)答的幀繼續(xù)向下傳送，經(jīng) A 站中轉(zhuǎn)到達(dá) B 。 B 站用自己的本站地址與幀中源地址相比較，發(fā)現(xiàn)兩者相同，表明此幀是自己發(fā)出的，再檢查 ACK 。若為否定應(yīng)答，要組織重發(fā)；若為肯定應(yīng)答，則把此幀從環(huán)上吸收掉，只剩下令牌在環(huán)中繼續(xù)流動(dòng)。
在圖中的幀格式的最后為一令牌，因而當(dāng)某站獲得此令牌后也同樣可發(fā)送數(shù)據(jù)，把此令牌變?yōu)闀和ＷC，后面帶上發(fā)送的幀，最后再加上令牌，這時(shí)的幀格式就變成兩個(gè)暫停證、兩幀，再加令牌，其傳送過(guò)程與一幀相似，這里不再重復(fù)。從上述傳送過(guò)程可見，令牌環(huán)通信方式采用的是有應(yīng)答數(shù)據(jù)傳送方式。
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七、 CSMA/CD (carrier-sense multiple access with collision detection) 通信方式
這是一種隨機(jī)通信方式，適用于總線結(jié)構(gòu)的可編程控制器網(wǎng)絡(luò)，總線上各站地位平等，沒有主從之分。采用 CSMA/CD 存取控制方式，此控制方式用通俗的語(yǔ)言描述為“先聽后講，邊講邊聽”。所謂先聽后講是指要求使用總線的各站，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須先監(jiān)聽，看看總線是否空閑，確認(rèn)總線空閑后再向總線發(fā)送數(shù)據(jù)�！跋嚷牶笾v”并不能完全避免沖突，如果仍發(fā)生了沖突，則不能等到差錯(cuò)校驗(yàn)時(shí)再發(fā)現(xiàn)，這樣對(duì)通信資源浪費(fèi)太嚴(yán)重，而要采用“邊講邊聽”。發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一邊發(fā)送，一邊監(jiān)聽，若發(fā)現(xiàn)沖突，立即停止發(fā)送，并發(fā)出阻塞音，通知網(wǎng)上其它站發(fā)生了沖突，然后沖突雙方采用取隨機(jī)數(shù)代入指數(shù)函數(shù)的退避算法來(lái)決定重新上網(wǎng)時(shí)間，解決沖突。
CSMA/CD 存取控制方式不能保證在一定時(shí)間周期內(nèi)，可編程控制器網(wǎng)上每個(gè)站都可獲得總線使用權(quán)，也不能用靜態(tài)方式賦予某些站以較高優(yōu)先權(quán)，不能用動(dòng)態(tài)方式賦予某些緊急通信任務(wù)以較高優(yōu)先權(quán)，因此這是一種不能保證實(shí)時(shí)性的存取控制方式。但是它采用隨機(jī)方式，方法本身簡(jiǎn)單，而且見縫插針，只要總線空閑就搶著上網(wǎng)，通信資源利用率高，因而在可編程控制器網(wǎng)絡(luò)中 CSMA/CD 通信法適合用于上層生產(chǎn)管理子網(wǎng)。
CSMA/CD 通信方式的數(shù)據(jù)傳送方式可以選用有連接、無(wú)連接、有應(yīng)答、無(wú)應(yīng)答及廣播通信中的每一種，這可按對(duì)通信速度及可靠性的要求取舍。
八、多種通信方式的集成
在新近推出的一些現(xiàn)場(chǎng)總線中，常常把多種通信方式集成配置在某一級(jí)子網(wǎng)上。從通信方法上看，都是一些原來(lái)常用的，但如何自動(dòng)地從一種通信方式切換到另一種，如何按優(yōu)先級(jí)調(diào)度，則成為多種通信方式集成的關(guān)鍵。