网络化通信是PLC(Programmable Logic Controller)的发展方向,而主从通信是PLC的基本通信方式,大量地应用在工业现场设备等控制系统中。主设备通过读取或写入从设备内存量,达到监控、协调各工业仪器设备运行的目的。而控制功能的日益繁杂和控制对象增多,使读写数据量剧增,导致通信效率低下无法满足系统要求。因此,研究基于PLC主从模式下高效的消息机制、协议策略和调度策略具有重要意义和价值,是近几年学术领域及国际大公司研究热点。　　 本文以实验室CASS-PLC平台为基础,主要工作包括以下几个方面:　　 (1)在分析PLC工作方式和主从通信特性的基础上,提出基于PLC的主从交换式通信架构(Master-Slaver Switched-Net Framework,CMSF),包括通信的四级层次设计描述,IEC61131-3标准扩展消息功能块属性的抽象定义,消息的状态驱动机制逻辑等。　　 (2)分析CMSF主从通信无效数据流产生的因为,建立主从协议性能描述模型,提出离散、块、混合协议策略,并对三种协议策略分别探讨寻找地址或消息集合主从通信问题域最优解的算法。完成贪心算法对离散协议策略地址集合问题域、动态规划对块协议策略地址/消息集合问题域求最优解的完备性证明,而将离散协议策略消息集合问题域归结为子集和NP难问题,提出一个多项式时间内的近似最优解算法。对混合协议,提出分优先级二元任务调度架构解决遗传算法在求解地址/消息合并问题域时实时性差的瓶颈,而对无多任务调度内核PLC、DCS提出一个多项式时间内的FDAG算法。　　 (3)抽象CMSF主从通信消息流过程,建立并行Fork-Join型主从异构消息调度模型,提出以消息的ηi为启发因子的HDCA调度算法,缩短异构消息集合的调度时间；建立串行Fork-Join型主从同构消息调度模型,提出以消息的σi为启发因子的IDRA调度算法,减少了同构消息集合调度的平均响应时间。　　 (4)通过仿真实验,阐明三种协议策略的消息集合主从通信问题域解约算法的优劣性,混合协议策略具有普适性,FDAG适应于轻量级PLC,CT-GA的架构适用于带任务调度内核的PLC；对比HDCA与FCFS异构消息调度算法,在消息数、从节点多的并行Fork-Join型下,HDCA将明显优于FCFS。将CMSF应用于CASS-PLC的通信设计中,通过探纱数据分散采集控制程序实例,从理论上对比CASS-PLC与Siemens-PLC通信性能,表明CASS-PLC通信具有无效数据流少、主从消息的处理并发度大的优点。