技術(shù)頻道

      永宏FBs系列PLC的自由通訊協(xié)議及應用

      引言
      電子技術(shù)的日益發(fā)展,通訊接口給工業(yè)控制的自動化集中控制帶來巨大的變化,系統(tǒng)的分布控制,網(wǎng)絡的遠程監(jiān)控等都是通過通訊來實現(xiàn)監(jiān)控。各個智能設(shè)備之間要進行正常通訊,首先要保證以下3個條件一致:通訊硬件界面相同;通訊參數(shù)設(shè)置一致;以及通訊協(xié)議一致。在串口的通訊中,界面都已經(jīng)是標準化,參數(shù)設(shè)定亦可透過設(shè)定來保持一致。但在智能自動化設(shè)備中,由于品牌和產(chǎn)品都存在差異,對于同一種產(chǎn)品,不同的品牌就可能存在不同的通訊協(xié)議!所以,智能設(shè)備的通訊,設(shè)備的選擇是關(guān)鍵!但針對同種協(xié)議的產(chǎn)品,就有可能縮小設(shè)備選型范圍,勢必會對系統(tǒng)的組成存在影響。如造成成本的提升,系統(tǒng)得不到優(yōu)化等問題。
      現(xiàn)就針對通訊協(xié)議,介紹永宏P(guān)LC的自由口通訊協(xié)議做介紹。即通過自由協(xié)議,可以跟任何一個智能設(shè)備進行連接,進行數(shù)據(jù)的傳輸。大大方便了技術(shù)人員的選型,更有利控制系統(tǒng)的優(yōu)化,性價比的提升!

      1. 系統(tǒng)硬件要求

      1.1 永宏FBs-PLC通訊功能
      永宏FBs-PLC提供相當強大的通訊功能,SoC單晶片中集合5個高速通訊端口。主機自帶一個通訊端口。多樣的擴展方式,可以選擇通訊模塊或者通訊板實現(xiàn)通訊端口的擴展,單一主機可以最多擴展至5個通訊端口;數(shù)據(jù)傳輸可以選擇ASCII碼或者速度快一倍的二進制碼來傳輸;每個通訊端口通訊速率高達 921.6Kbps;支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面;通訊協(xié)議提供永宏標準通訊協(xié)議,工業(yè)界通用的ModBus標準協(xié)議,以及自由口協(xié)議。這里我們就永宏P(guān)LC的自由通訊協(xié)議做進一步探討。
      1.2 永宏P(guān)LC自由通訊協(xié)議簡介
      所謂自由通訊協(xié)議,永宏P(guān)LC作為主站,根據(jù)通訊的從站設(shè)備通訊格式來編寫通訊傳輸數(shù)據(jù)格式,以保證通訊格式的一致性。在符合從站設(shè)備的數(shù)據(jù)格式時設(shè)備才能識別主站發(fā)送出來的命令要求,再根據(jù)命令來進行處理數(shù)據(jù)、做響應回復等工作。這樣將大大提高PLC控制對象的通訊接口兼容。

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      圖1.1 RS-485單主多從通訊示意圖

      如圖1.1所示,一個永宏P(guān)LC可以跟多個智能從站進行通訊;智能從站可以同為一種設(shè)備不同品牌,或者不同設(shè)備不同品牌,例如其他品牌的PLC、變頻器、智能儀表等,只要符合RS-485通訊要求即可組網(wǎng)。

      2. 軟件系統(tǒng)要求與設(shè)計

      2.1 串行口通訊協(xié)議格式
      在串行通訊中,數(shù)據(jù)的格式一般如下圖所示:

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      圖1.2 串行口一般通訊數(shù)據(jù)格式

      在協(xié)議中,一些通訊協(xié)議要求命令請求碼,一些則不需要;從起始符到結(jié)束符,格式都相似。
      起始符:表示通訊命令的開始, 常用02H表示。
      地址:從站設(shè)備的地址, 范圍在“00H~7FH”。
      功能碼:從站設(shè)備所規(guī)定的功能碼,以響應主站的作動要求。
      數(shù)據(jù):根據(jù)命令碼執(zhí)行的數(shù)據(jù)區(qū)。
      校驗:為保證數(shù)據(jù)的準確可靠的通訊,協(xié)議中都設(shè)定校驗碼。常見的校驗有CRC,CHECKSUM。
      結(jié)束符:表示一筆通訊命令的完成。通常使用03H表示。
      在所使用的設(shè)備中會,做相關(guān)的協(xié)議規(guī)定和參數(shù)說明,所以我們只要依照設(shè)備的通訊格式編寫通訊命令,請求從站執(zhí)行命令,并根據(jù)主站是否要求做相關(guān)的回應,來完成響應。下面,我們會以與士林變頻器通訊為實例,做相關(guān)的介紹。

      2.2 永宏P(guān)LC端軟件設(shè)計

      永宏P(guān)LC在通訊編程方便提供相當便利的指令和編程方法。在指令方式,使用一個功能指令配合通訊表格,即可完成通訊命令。下面就對指令與表格編輯做相關(guān)介紹。永宏P(guān)LC提供兩個通訊指令FUN150和FUN151,其中FUN150用于ModBus協(xié)議通訊用,這里就不做介紹,詳細請參考《永宏P(guān)LC使用手冊》介紹。FBs-PLC可由Por t 1、2、3 或4等四個通訊端口來作永宏多臺CPU LINK聯(lián)機或與具有RS-232/RS-485通訊接口的智能型外圍通過通訊方式作聯(lián)機整合應用。
      FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機便利指令可指定那個通訊端口以何種工作模式運作共有Mode 0~ 3 四種工作模式, 其中的Mode 3 模式為〝高速LINK 網(wǎng)絡〞模式只允許Port 2使用,其余都為“一般LINK 網(wǎng)絡”,下表是高速LINK 與一般LINK 指令模式的差別說明。

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      2.3 FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機便利指令

      FUN151通訊指令梯形圖符號如下:

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      圖2.1 FUN151指令符號

      說明:
      EN:執(zhí)行控制輸入
      PAU:執(zhí)行暫停輸入
      BAT:通訊放棄輸入
      ACT:通訊正執(zhí)行中輸出
      ERR:通訊出錯指示輸出,可以在監(jiān)視中查找對應的錯誤碼。
      DN:通訊正常完成指示輸出。

      另外還有通訊端口的特殊繼電器和特殊寄存器,簡單介紹如下。

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      我們針對文章內(nèi)容,介紹一下MD1模式的工作。對于MD2模式,主要是當要求永宏P(guān)LC被動接收其他設(shè)備后再做響應時使用,若只做接收不回應,則就不需要該模式,所以我們重點講一下MD1的工作原理。

      2.4 FUN151(CLINK):MD1 通訊聯(lián)機便利指令(自由協(xié)議主動模式)
      FUN151(CLINK):MD1 模式提供永宏P(guān)LC 主動與具有RS-232/RS-485 通訊端口的智能
      型外圍設(shè)備聯(lián)機;通訊格式由WinProladder程序編寫,必須與所要聯(lián)機的通訊設(shè)備一致,才能成功聯(lián)機。

      2.4.1 MD1操作數(shù)SR 的說明
      SR:數(shù)據(jù)傳送表格的起始寄存器。即與FUN151指令中的SR對應,例如SR填寫“R5000”時,則RS+0就為R5000,而RS+1即是R5001,以此類推。

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      說明:1.在選擇“只傳送”模式時,接收信息的起始符+結(jié)束符無意義;
      2.在使用“傳送后接收”時,要設(shè)定好起始符和結(jié)束符,以保證通訊接收無誤,通訊程序也簡單有效;
      3.當接收回應信息時,接收完畢后CPU將計算總接收數(shù)據(jù)的長度,填到WR+8寄存器。

      2.4.2 MD1操作數(shù)WR的說明
      WR:通訊指令運作占用寄存器,具體寄存器作用如下所示。

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      2.4.3泛用通訊表格的編輯
      在SR的寄存器空間,對應的建立一個通訊表格,在表格中依照從站設(shè)備的通訊協(xié)議,編寫通訊數(shù)據(jù);這樣很直觀,很有效率就能完成從站設(shè)備通訊數(shù)據(jù)的編寫。當然,用戶可以對寄存器做好各項運算后,對應的填寫正確數(shù)值,也能完成通訊命令的編寫。例如SR+1為R5001寄存器,假設(shè)設(shè)備的起始符為02H,結(jié)束符為03H,可以直接將數(shù)據(jù)“0203H”往5001里面送.但當中運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等的計算較表格,比較復雜,建議還是采用表格編寫。
      在WinProLadder程序的專案管理窗口中的“泛用通訊表格”標簽上,點擊右鍵來建立一個表格;或者可以選擇FUN151指令,然后按“Z”建來建立。通過這樣的操作后,會彈出“自由通訊表格”的編輯框,如下圖所示。

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      圖2.2自由通訊表格
      此時的表格類別固定為“泛用通訊表格”;
      在表格名稱中給表格起名稱“自由口通訊”;不能重復。
      起始地址輸入與FUN151的SR起始地址一致(若是使用“Z”時,則自動為SR的起始值”)。
      表格容量設(shè)定一般為動態(tài)分配,這樣在添加命令時系統(tǒng)會自動分配空間;使用空間也不能與程序其他地方重復使用。
      另外在連接PLC后,“資料由PLC加載”和“資料由ROR加載”才能生效;即表示表格資料將從PLC中提取上來。在完成上面的設(shè)定以后,表格即完成建立。

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      圖2.3自由通訊表格

      在通訊模式中,選擇“只傳送”或者“傳送后接收回應”;即與SR中的SR+0相對應。
      起始碼和結(jié)束碼:設(shè)定接收信息的起始符和結(jié)束符;與SR中的SR+1對應。
      在“通訊命令表格編輯”中,即要依從站設(shè)備通訊協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式來輸入命令。通訊傳送的是ACSII碼,命令可以使用十進制、十六進制和字符來表示;在要用字符表示時,要使用“’”單引號引起來,表示字符的ACII碼。接下內(nèi)容,我們以實例應用來介紹自由通訊口的MD1主動模式的應用。

      3. 自由通訊協(xié)議的應用

      3.1 永宏P(guān)LC與士林(SS系列)變頻器通訊
      3.1.1硬件配置
      士林變頻器提供的是RS-422/485的通訊界面,在這里永宏P(guān)LC端增加一塊FBs-CB25來擴充一個RS-485的通訊界面。硬件上配線如下圖所示。

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      圖3.1永宏P(guān)LC與士林變頻器通訊配線圖

      另外在FBs-CB25端,請設(shè)定終端電阻的撥動開關(guān)到”O(jiān)”狀態(tài),表示使用終端電阻。
      變頻器端的通訊參數(shù)設(shè)定
      控制方式來源:1(Pr31)為通訊控制
      波特率:;9600(Pr32);
      站號:1(Pr36);
      數(shù)據(jù)位: 8BIT(Pr48);
      停止位:1停止位(Pr49);
      校驗:無校驗(Pr50);
      CR校驗(Pr51)
      將波特率、停止位、數(shù)據(jù)位、校驗設(shè)定與PLC端的Por2口一致,其他參數(shù)根據(jù)需要做調(diào)整。

      3.1.2士林變頻器通訊協(xié)議

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      ○1上位機通訊請求;
      ○2等待時間
      ○3變頻器回應數(shù)據(jù)
      ○4上位機處理時間
      ○5上位機回復數(shù)據(jù)
      3.1.3變頻器通訊數(shù)據(jù)格式
      1, 上位機至變頻器通訊要求(我們針對內(nèi)容只介紹格式A:寫資料至變頻器。其他從略)。

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      2, 資料寫入時,變頻器回應數(shù)據(jù)格式

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      其中句柄說明(ASCII CODE)
      STX----H02 ETX----H03 ENQ----H05 ACK----H06
      CR-----H0D NAK---H15 LF------ H0A
      另外,SUM-CHECK計算范圍為:從站號開始到資料的的低字節(jié)結(jié)束數(shù)據(jù)的ASCII碼總和;取低字節(jié)部分。計算范例如下:

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      其他通訊格式請參考士林變頻器使用手冊。

      3.1.4通訊控制字

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      依據(jù)以上通訊協(xié)議規(guī)定,可以得到控制變頻的運行和停止控制命令如下。
      3.1.5 PLC程序輸入
      正轉(zhuǎn)命令 :當FAH的資料為“2”時變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下:

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      停止命令 :當FAH的資料為“0”時變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下:

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      根據(jù)以上的命令 在軟件中編寫程

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