摘要：如今，我国的社会经济快速发展，PLC技术的应用范围越来越广。传统通信设备控制系统在实际应用中性能较差，本文的主要分析方向是在PLC技术基础上对通讯设备进行优化分析。
关键词：PLC；控制系统；通讯
1.PLC技术的介绍
1.1PLC技术的含义
通常来说，PLC是一种可编程的逻辑控制器，普遍用于工业的控制工作当中。PLC能够较好地取代继电器的位置来有效地进行逻辑控制，并且通过储存程序来完成一定的指令工作，其中主要是一些顺序控制、计算操作和逻辑运算的工作。此外，PLC真正用途还在于能够使用数字和模拟的形式来输入或者输出，从而较好地控制不同型号的机械装置。PLC的硬件结构由电源、CPU、存储器、功能模块等组成，在这一点上像极了微型的计算机。
1.2PLC技术使用的原理
PLC技术在实际使用的过程中，需要通过采样的输入、执行相应程序、输出并刷新3个步骤，3个步骤组成了一个完整的扫描周期。PLC控制系统运作的全程将重复这3个步骤。首先，输入采样时，需要PLC逐个对接收来的状态及相关信息数据进行扫描。其次，执行相应的程序，使用PLC技术一次按前后顺序扫描用户的程序。最后，输出并刷新是指全部程序完成之后PLC就实行相应的输出刷新工作。
2.案例分析
三菱的通讯协议分为协议通讯和非协议通PLC讯。基于传输距离、准确性，为降低出错率，提高通讯质量，在设计中采用协议通讯方式。三菱讯。基于传输距离、准确性，为降低出错率，提高通讯质量，在设计中采用协议通讯方式。三菱PLC的串行通讯协议可通过特殊数据寄存器进行设置。其4D8120差别在于协议格式比协议格式在每个传输数据块41上多加了＋，即多加了回车换行符，这里采CRLF用协议格式，三菱传输数据的协议基本格式如图所示。
协议格式
3.PLC控制系统通信
3.1网络拓扑结构
PLC从其功能角度出发，可以分为公司管理级、工厂及过程管理级、过程监控级、过程反馈与控制，这四个部分数据量依次递减。对前面的层级而言，容纳了后面数个子级系统，因此其数据量要求偏高，但是由于子系统具有自我诊断、调整能力，所以越是靠前的层级对及时性的要求越少。因为前后层级对通信的需求不同，加入采取一级网的措施，设置单一的通信协议，无法同时保证数据传输的多种性质。因此需要搭建多个层级的复合拓扑结构，在各个级别中应用符合各自特征的通信协议，这样可以有效的满足不同层级对数据的不同需求。PLC通信过程与不同的层级并不是完全一对一的，在不同层级中，信息传输要求相似的类型可以就近合并，统一由一共通信协议去完成。使用拓扑的多层级网络通信结构可以增加通信功能的普遍适用性，能够从功能层面延伸、拓展。通过此结构PLC可以最终实现从单一子系统到中枢控制系统的通信。
3.2可编程控制器通信
数据通信是不同的设备之间进行数据交换的过程，这种过程可以是单向也可以双向。通信功能一般信息产生设备、信息控制设备、信息软件等组成。数据再传输时根据时态可以分为两种：第一，并行通信。这种通信模式是指数据通过不同的接口同时传输。第二，串行通信。数据按照其值逐位传输。虽然在通信模式上并行通信更占优势，传输速度更快，但是其成本高、带宽大，在短途通信中效果较好。串行通信通过对信息的每一位进行传输，这种模式传输速度相对较慢，但是其传输成本低、受影响程度低，在长途信息传输中有着广泛的应用。可编程控制系统的通信是进行集中中枢控制的关键因素，一般的数据传输的两种模式在不同场景下应用均非常广泛。
4.PLC控制系统通信系统设计
4.1自动化模块设计
硬件系统所涉及的设备有：电源、CPU、存储器、输入/出接口、通信端口。其中，电源的主要作用是为PLC供能；CPU作为系统的大脑主要作用是处理相关数据及发号指令；存储器的主要作用是保存PLC的各项数据；输入/出端口的主要作用是传输信号；通信端口的主要作用是将各项通信装置连接起来。软件模块主要涉及用户和执行程序。通过软件模块的优化设计，进一步深化逻辑控制能力。PLC自动化控制模块主要包括这三个阶段：采样与输入，程序执行，输出更新。第一个阶段的主要功能是采集与处理通讯设备中的信息；第二阶段的主要功能是控制通讯设备执行相关指令；第三个阶段的只要功能是更新和输出相关执行指令。PLC技术在自动化模块中的运行模式主要为循环扫描，PLC技术以逐条扫描的形式读取和采集输入端口的全部信息来完成采样与输入这一阶段的工作。PLC技术是根据特定任务进行相关运算，并且按照任务顺序逐一进行控制与执行来完成执行阶段的工作。PLC技术是通过控制信号的更新和输出，实现载信息设备的驱动来完成更新与输出阶段的工作的。将上述所介绍的三个阶段结合起来就是一个扫描周期，PLC技术通过不断进行扫描周期的循环来完成特定的任务。通常情况下，一个扫描周期大概耗时十秒左右。到这里，自动化模块的设计就完成了。
4.2控制模块设计
将PLC技术作为通讯设备控制模块的核心，其主体就是接收到的特定任务的逻辑点和相关数据。车载控制系统实现数据交换及控制信号设定主要是通过两个控件来完成的，在控制模块的设定中，首要任务就是要对数据的本质进行设置，其设置依据主要为：数据的先后顺序、数据长度、数据的标识码以及数据的识别码等；下一步运用PLC技术的格式写入相关数据，并且排好数据输出的顺序待发来完成解掉命令；最后，输出指令信息。通过利用PLC技术的格式对控制模块进行数据编辑，来实现自动化控制部分的系统设计。
4.3通信系统设计
通讯收发天线和模块是通讯体统的两大构成部分。通信收发天线是通过辐射的方式，来进行无线电波的接受和发送。在通讯收发模块中的核心部分就是收发器，通俗而言就是通过反馈信息内容来实现系统的自动控制，其所发挥的作用就是让车辆总线之间实现相互通信以及对接收到的无线电波进行调制解调。按照其作用的不同收发器可以划分为：PLC控制单元、调制解调单元、总接线口、控制接口、发送电路、接收电路、拨码开关以及电源等。通信单元通过用户程序和反馈系统程序共同作用来设定的，高速单片机是调制解调单元与上位机两者之间实现通信的桥梁；调制解调单元的主要工作任务就是对反馈单元发出的通信信息进行调制解调；控制接口的主要任务就是发出相应的指令让控制单元进行传输；接收电路的任务就是准确的找出有用电波；串口通信主要是通过多个端口渠道将相关指令出输出去；发送电路的主要任务就是为信号的传输提供电能，处理调制解调后的电波信号，然后将其传送到特定端，实现信号的互通。
5.结束语
基于PLC技术设计的控制单元可以解决传统只能单一通信协议进行通信的问题。通信协议的接口形式主要有：自由通信接口、多点接口、单点接口等。在通信程序中对PLC技术的通信端口和协议进行设置需要借助调制解调单元软件中的设计功能。能够传输的字节越多通信系统的功能越强；数据的传输地址就是传输目标；通过字节的调整来进行端口配置设置，完成端口通信通信系统的设计。进一步优化通讯设备的信息传递质量。
参考文献
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[2]陈中启.计算机监控系统LCU网络结构及PLC程序完善的研究与应用[J].无线互联科技，2016（24）：64-65.
论文作者:莫露莹,黄文泉,韦传江
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
标签：通信论文; 数据论文; 技术论文; 模块论文; 层级论文; 程序论文; 控制系统论文; 《基层建设》2019年第9期论文;