通信越快越好嗎？

通信速度往往被認為是越快越好。但對于上位機系統(tǒng)來說，是否同樣如此呢？

一、通信分類

在自動化系統(tǒng)中，通信通?？煞譃閮纱箢悾?/p>

1.現(xiàn)場控制層與現(xiàn)場設備層之間的通信

這一層級主要涉及PLC、DCS等控制器與伺服驅動器、變頻器、遠程I/O等現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)交互，對實時性要求較高。近年來工業(yè)通信技術的發(fā)展也印證了這一點——以太網(wǎng)逐步取代串口RS485，Profinet廣泛應用并替代Profibus，以及EtherCAT等高速總線技術的普及，都體現(xiàn)了對實時性能的持續(xù)追求。

2.過程監(jiān)控層與現(xiàn)場控制層之間的通信

這一層級主要指上位機與PLC、DCS等控制系統(tǒng)之間的通信。相較于控制層與設備層，其對實時性的要求相對寬松，通常毫秒到秒級的延遲即可滿足應用需求。在該場景下，通信的穩(wěn)定性和兼容性往往比高速傳輸更為重要。

二、通信速度

通信速度主要取決于所采用的技術方案與系統(tǒng)設計。一旦技術方案確定，通信速度的大致范圍也就基本確定。

例如，若采用RS485接口并基于Modbus RTU協(xié)議進行通信，其通信周期通?？蛇_幾十毫秒，且這一數(shù)值可通過計算得出。通信周期（T）可表示為：

通信周期（T）＝ 請求幀傳輸時間 + 響應幀傳輸時間 + 從站響應時間 + 超時余量

其中，幀傳輸時間 = 幀字節(jié)數(shù) × 每字節(jié)傳輸時間。

以波特率9600（無校驗、8位數(shù)據(jù)、1位停止位）下讀取10個寄存器為例：

幀字節(jié)數(shù) = 8（請求幀） + 25（響應幀） = 33 Byte

每字節(jié)總位數(shù) = 起始位1位 + 數(shù)據(jù)位8位 + 停止位1位 = 10位

每字節(jié)傳輸時間 = 10 bit ÷ 9600 bps ≈ 1.04 ms

幀傳輸時間 = 33 × 1.04 ms ≈ 34.32 ms

從站響應時間設為30 ms，超時余量設為30 ms

則總通信周期 ≈ 34.32 ms + 30 ms + 30 ms = 94.32 ms。

即使在此基礎上進行各類優(yōu)化，通信周期最快也只能控制在幾十毫秒級別。這就好比在普通城市道路上，即便是頂級賽車，也無法發(fā)揮其高速性能——通信速率本質上受制于底層通道的能力。

三、通信優(yōu)化

技術方案確定后，通信的單次交互時間也隨之基本確定。在此基礎上，整個通信周期的計算公式可表示為：

通信周期 = 單次交互時間 × 交互次數(shù)

因此，若要縮短通信周期，關鍵在于減少交互次數(shù)。以下是幾種可行的優(yōu)化思路：

方案一：變量連續(xù)性優(yōu)化

以協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）為標準，盡可能將需要訪問的變量地址規(guī)劃在連續(xù)區(qū)域。

例如，在三菱PLC系統(tǒng)中，單次通信最多可讀取960個字或2000個位。在某實際項目中，共有400多個變量分布于D區(qū)和M區(qū)，通過與PLC工程師協(xié)作，將變量集中為300個D寄存器和200個M區(qū)地址，最終僅需2次交互即可完成采集，通信周期縮短至5–10 ms。

方案二：利用協(xié)議特性

部分通信協(xié)議支持非連續(xù)地址的合并讀取，如可在單次請求中同時讀取D區(qū)和M區(qū)的數(shù)據(jù)。在變量分布難以連續(xù)化時，可充分利用該功能以減少交互次數(shù)。

方案三：優(yōu)先級分組采集

根據(jù)變量的重要性與更新需求，將其劃分為不同優(yōu)先級。例如，關鍵變量每周期讀取，次要變量可設置為3秒或5秒讀取一次，從而降低高頻交互的數(shù)據(jù)量。

方案四：界面驅動通信

將變量按功能界面分組，僅在打開對應界面時，才讀取該界面所需的變量。這種方式可實現(xiàn)通信負載的按需分配，避免無效數(shù)據(jù)交互。

在實際應用中，方案一因實現(xiàn)簡單、效果顯著而最為常用。若其無法完全滿足需求，再依次考慮其他輔助方案，以實現(xiàn)通信效率的階梯優(yōu)化。

四、通訊測試

在維持上述優(yōu)化不變的前提下，將通信鏈路替換為目標無線網(wǎng)絡，并重點監(jiān)測其平均通信周期、周期抖動及通信成功率等關鍵指標的變化，以評估無線環(huán)境對通信效率的實際影響。

因此我們以三菱PLC系統(tǒng)為例，介紹多臺FX5u PLC無線連接下的以太網(wǎng)無線通訊實現(xiàn)過程。無線組網(wǎng)系統(tǒng)如下：

通過“優(yōu)化-測試-分析-再優(yōu)化”的閉環(huán)，我們就能將無線通信從一種靈活的連接手段，錘煉成足以支撐關鍵應用的可靠鏈路。