實(shí)現(xiàn)WINDOWS下上位機(jī)與PLC網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊

　
[摘 要]
可編程控制器與PLC機(jī)組成的集散控制系統(tǒng)，越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域。本文就PC機(jī)與多臺(tái)PLC組成的網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)通訊的通用模式及軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案加以探討。
[關(guān)鍵詞]
計(jì)算機(jī) PLC 網(wǎng)絡(luò)通訊 軟硬件
一、引言
PLC以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。可實(shí)現(xiàn)順序控制、PID回路調(diào)節(jié)、高速數(shù)據(jù)采集分析、計(jì)算機(jī)上位管理PLC分散控制的集散管理系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段和發(fā)展方向。
WINDOWS操作系統(tǒng)以其圖形用戶(hù)界面、多任務(wù)、自動(dòng)內(nèi)存管理等特點(diǎn)，已取代了DOS操作系統(tǒng)的地位。WINDOWS操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供了API接口函數(shù)，但非專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)人員難以掌握。VB作為WINDOWS下的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)以其易學(xué)好用的優(yōu)點(diǎn)給程序員提供了強(qiáng)大的可視化編程工具。
在微機(jī)與PLC之間構(gòu)成的集散控制系統(tǒng)中，多數(shù)是由一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)與數(shù)臺(tái)PLC之間形成1-N的通信模式。該模式系統(tǒng)中PLC負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)高速數(shù)據(jù)采集、實(shí)現(xiàn)邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、PID調(diào)節(jié)等控制任務(wù)并通過(guò)串行通訊口向微機(jī)傳送PLC工作狀態(tài)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的管理，提高了PLC的控制能力的控制范圍。使其從設(shè)備級(jí)的控制發(fā)展到生產(chǎn)線級(jí)乃至工廠級(jí)的控制，從而實(shí)現(xiàn)工廠智能化的目標(biāo)。該集散控制系統(tǒng)中，PLC與微型計(jì)算機(jī)之間的通訊顯得尤為重要。因此如何提高保證它們之間的通訊準(zhǔn)確程度、可靠性及效率是通訊成功與否的關(guān)鍵技術(shù)之一，下面就對(duì)該關(guān)鍵技術(shù)做一些探討。
二、上位計(jì)算機(jī)與PLC之間的鏈接方式
本文介紹的是上位機(jī)與多臺(tái)PLC組成的多鏈系統(tǒng)，常用的連接方式有兩種：
方式一使用連接適配器較少，也不用信號(hào)轉(zhuǎn)換，但若中間一臺(tái)PLC出故障，其后續(xù)的PLC無(wú)法與上位機(jī)通訊。

方式二雖然使用了信號(hào)轉(zhuǎn)換，但可避免前級(jí)故障對(duì)后級(jí)的影響。

三、上位計(jì)算機(jī)與PLC的鏈路通訊
以O(shè)MRON公司CPM1A型PLC和上位計(jì)算機(jī)通訊為例，通訊協(xié)議如下：

按上圖順序發(fā)送/接受命令。每次通訊發(fā)送/接受的一組數(shù)據(jù)稱(chēng)為一“幀”。幀由少于131個(gè)字符的數(shù)據(jù)構(gòu)成，若發(fā)送數(shù)據(jù)要進(jìn)行分割幀發(fā)送，分割幀的結(jié)尾用CR碼（CHR(13)）一個(gè)字符的分界符（分段字符）來(lái)代替終端。發(fā)送幀的一方具有發(fā)送權(quán)，發(fā)送方發(fā)送完一幀后，將發(fā)送權(quán)交給接受方。
發(fā)送幀的基本格式為：
@機(jī)號(hào) 識(shí)別碼 正文 FCS *CR
其中：@ 為幀開(kāi)始標(biāo)志
機(jī)號(hào) 網(wǎng)絡(luò)通訊中每一臺(tái)PLC被分配給的唯一番號(hào)
識(shí)別碼 該幀的通訊命令碼
正文 用來(lái)設(shè)定命令參數(shù)
FCS 幀校驗(yàn)和
終端 命令結(jié)束符
響應(yīng)的基本格式為：
@機(jī)號(hào) 識(shí)別碼 結(jié)束碼 正文 FCS *CR
其中：@機(jī)號(hào) 識(shí)別碼 正文等同發(fā)送幀意義
結(jié)束碼 返回命令結(jié)束有無(wú)錯(cuò)誤等狀態(tài)
關(guān)于多于131個(gè)字符的分割幀這里不在贅述。

四、通訊過(guò)程
通訊開(kāi)始先由上位計(jì)算機(jī)依次對(duì)網(wǎng)的PLC發(fā)出一串字符的測(cè)試幀命令。為充分利用上位機(jī)CPU的時(shí)間，可使上位機(jī)與PLC并行工作，在上位機(jī)等待PLC回答信號(hào)的同時(shí)，使CPU處理其它任務(wù)或線程。某PLC在接到上位機(jī)的一個(gè)完整幀以后，首先判斷是不是自己的代號(hào)，若不是就不予理睬，若是就發(fā)送呼叫回答信號(hào)。上位機(jī)接到回答信號(hào)后，與發(fā)送測(cè)試的數(shù)據(jù)比較，若兩者無(wú)誤，發(fā)出可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的信號(hào)，轉(zhuǎn)入正常數(shù)據(jù)通訊，否則提示用戶(hù)檢查線路重新測(cè)試或通訊失敗。

五、上位計(jì)算機(jī)WINDOWS下的通訊程序設(shè)計(jì)
上位機(jī)通訊軟件是用VB開(kāi)發(fā)的，因VB具有強(qiáng)大的圖形顯示功能，可以開(kāi)發(fā)出界面良好的WINDOWS標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的圖形用戶(hù)界面。同時(shí)VB還提供了串行端口控件MSCOMM，程序員在利用該控件時(shí)，只需設(shè)置、監(jiān)視其屬性和事件，即可完成對(duì)串行口的初始化和數(shù)據(jù)的傳輸工作。
Sub forml_load()
Mscomml.comport = 1
Mscomml.settings = "9600,n,8,1"
End sub
Sub commandl_click
Mscomml.inputlen = 0
If mscomml.portopen = false then
Mscomml.portopen = true
End if
For I = 1 to n ;N為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的PLC個(gè)數(shù)
If i<10 then
S$ = "@"+"0"+str$(i)+"ts"+"abcd"
Else
S$ = "@"+str$(i)+ts"+"abcd" ；abcd為測(cè)試字符
Endif
… ；形成上位機(jī)測(cè)試命令數(shù)據(jù)塊sedata$;
Mscomml.output = sedata$
Timerl_on = false
Timetl.enable = true
Do until (mscomml.inbuffercountá&ntilde;0)
or (timerl_on = true)
Domy = doevents()
Loop
Timerl.enable = false
…
Redata$ = mscomml.input
If redata$ = sedata$
… ；轉(zhuǎn)入正常通訊數(shù)據(jù)處理
Else
Labell.caption = str$(i)+“測(cè)試通訊失敗，檢查線路后再測(cè)試”
Endif
Endsub

六、PLC方的通訊設(shè)置
計(jì)算機(jī)與PLC通訊的目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)PLC運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)區(qū)的監(jiān)控、PLC工的管理并可用計(jì)算機(jī)編程。一般來(lái)說(shuō)，在通訊過(guò)程中PLC是被動(dòng)的，每一次通訊都由計(jì)算機(jī)發(fā)起與終止，但也可由PLC發(fā)起。
通訊前需用外部輸入設(shè)備在系統(tǒng)設(shè)定區(qū)域的DM6650-DM6653中進(jìn)行通訊條件設(shè)定。
通道地址 位 設(shè)定 功能說(shuō)明