可編程邏輯控制器(PLC)主機(jī)是通過(guò)背板總線(xiàn)支持?jǐn)U展模塊的連接， 背板總線(xiàn)是PLC 主機(jī)同I/O擴(kuò)展模塊之間的高速數(shù)據(jù)通路，支持主機(jī)和擴(kuò)展模塊之間的I/O 數(shù)據(jù)刷新。背板總線(xiàn)的技術(shù)水平?jīng)Q定了PLC 產(chǎn)品的I/O 擴(kuò)展能力，是PLC 設(shè)計(jì)制造的核心技術(shù)。目前，PLC 大多采用串行通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)背板總線(xiàn)，串行總線(xiàn)引線(xiàn)少、硬件成本低，跟并行總線(xiàn)相比不容易受干擾，串行總線(xiàn)可以提高在惡劣的工廠(chǎng)和工業(yè)環(huán)境下自動(dòng)化設(shè)備的可靠性。用于串行通信技術(shù)的可選類(lèi)型包括I2C、UART、SPI、USB 和以太網(wǎng)等，一般來(lái)說(shuō)，很多作為PLC 主芯片的單片機(jī)自身都集成了這些外設(shè)部件。但是單片機(jī)內(nèi)部集成的I2C、UART、SPI 外設(shè)通信速率太慢，根本不能滿(mǎn)足底板總線(xiàn)的通信速度要求。USB 和以太網(wǎng)的通信速度雖然很快但由于它們都是通用的接口，在通信協(xié)議處理時(shí)需要單片機(jī)的干預(yù)， 單片機(jī)處理數(shù)據(jù)速度較慢，因此整體通信速度仍然很慢。一臺(tái)大型的PLC 采集上千點(diǎn)I/O 數(shù)據(jù)的時(shí)間一般不到1ms,要滿(mǎn)足如此高速的通信要求必須設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的背板總線(xiàn)。

　　1 背板總線(xiàn)工作原理

　　如圖1 所示，基于背板總線(xiàn)的數(shù)據(jù)通信流程如下：

　　(1)PLC 主機(jī)的命令通過(guò)主機(jī)協(xié)議芯片發(fā)送到背板總線(xiàn);(2)從機(jī)協(xié)議芯片把接收到的命令給擴(kuò)展模塊的單片機(jī)， 某一個(gè)擴(kuò)展模塊的單片機(jī)做出應(yīng)答，通過(guò)從機(jī)協(xié)議芯片把應(yīng)答數(shù)據(jù)送往背板總線(xiàn);(3)主機(jī)協(xié)議芯片收到應(yīng)答數(shù)據(jù)，并送往PLC主機(jī)的單片機(jī)。

圖1 背板總線(xiàn)通信框圖

　　PLC 主機(jī)發(fā)往背板總線(xiàn)的數(shù)據(jù)可以分成兩類(lèi)：一類(lèi)是I/O 刷新數(shù)據(jù)，具有周期性，數(shù)據(jù)交換非常頻繁;另一類(lèi)是診斷性數(shù)據(jù)，具有非周期性，出現(xiàn)機(jī)會(huì)較少。