串行通訊的PLC遠程控制

二、通訊協議及處理方法
（一）主站與子站的通訊協議
主站采用電力系統遠動循環規約與子站進行通信，但遠動循環規約中僅有主站對子站的單點遙控命令，為此主站端必須對CDT規約進行擴展，我們借用遙信報文的格式，將主站端需要控制的低壓開關狀態，用遙信報文下發到子站，為此僅需將下發的遙信報文中的開關狀態內容分析出來，分別放置在yk_road[0]、 yk_road[1]、yk_road[2]、yk_road[3]四個字節中，支持對32路低壓斷路器的控制。報文由同步字、控制字和信息字三部分組成，其格式如下：
同步字為6個字節：0dbh，09h，0dbh，09h，0dbh，09h；控制字為6個字節：控制字節、幀類別、幀長度、源站址、目的站址、CRC校驗；信息字為幀長度×6個字節，本文因為控制點數在32個以內，所以信息字僅為6個字節：功能碼、1到8組開關柜控制狀態、9到16組開關柜控制狀態、17到24組開關柜控制狀態、備用開關柜控制狀態、CRC校驗。整個控制報文18個字節，這樣既符合CDT規約的通信格式，又不增加RTU的通信報文分析負擔。
在該規約處理中，關鍵為實時判斷出同步字頭，然后根據幀類別區別遙控選擇命令、遙控執行命令、遙控轍消命令、系統對時和成組開關控制命令，分析出遙控數據存放在yk_road[0]～yk_road[3]中，并置相應標志，再由遠動測量裝置將命令進行分析轉換發給
PLC。實現該規約的分析方法voidinterruptCntReach1（）函數如下：
voidinterruptCntReach1（）/*串口1每收到一個字節中 斷一次的中斷處理程序*/
{ cntreach[1]++； /*每接收一個字節，中斷 接收計數器加1*/
stat=sio_read（p[1]，data，1）；/*從串口1緩沖區讀入一 個字節數據放到data[0]中*/
if（ok[1]==0）{/*如未判斷到同步字節，以下分析同步 字頭*/
switch（tp[1]）{
case0：if（data[0]==0xd7）tp[1]++； break；
case1：if（data[0]==0x09）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case2：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case3：if（data[0]==0x09）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case4：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case5：if（data[0]==0x09）
{ ok[1]=1；cntreach[1]=0； }
else tp[1]=0； break；
default：break； } }
if（（ok[1]==1）&&（cntreach[1]、=0））/*已判斷到同步字頭后，以下分析報文內容*/
{Rx_buf[1][cntreach[1]-1]=data[0]；
if（cntreach[1]==3）LGn[1]=Rx_buf[1][2]；
if（cntreach[1]>=（LGn[1]*6+6））
{step_flag[1]=1；/*置報文同步標志*/
CODE[1]=Rx_buf[1][1]； /*幀類別*/
switch（CODE[1]）{
case0x61：…/*遙控選擇命令處理*/
case0xc2：…/*遙控執行命令處理*/
case0xb3：…/*遙控轍消命令處理*/
case0x7a：…/*系統對時，*/
case0xf4：if（Rx_buf[1][6]==0xf0）/*分析出遙控數 據，并置相應標志*/
if（Rx_buf[1][2]==1）
{yk_road[0]=Rx_buf[1][7]；
yk_road[1]=Rx_buf[1][8]；
yk_road[2]=Rx_buf[1][9]；
yk_road[3]=Rx_buf[1][10]；
yk.road=1；yx1_state[0]=1；} break；
default：break；
}reset_point（1）；/*復位各種標志的函數*/
} }sio_flush（p[1]，0）； }
（二）子站與松下PLC的通信協議
松下PLC通信協議MEWTOCOL2COM為廠家專門設計的協議，采用ASCII碼的方式傳送，用應答方式實現PC機與松下Fp1PLC之間的通信。由子站端RTU發出/命令信息0，FP1PLC響應，其基本格式如圖2。



其命令代碼Commandcode由2～3個ASCII字符組成，共26種，主要有：RCS為讀一個觸點數據；WCS為寫一個觸點數據；RCP為讀多個觸點數據；WCP為寫多個觸點數據；RS為讀定時器和計數器的設定值；WS為寫定時器和計數器的設定值；RCC為將多個觸點數據以字方式讀入；WCC為將多個觸點數據以字方式寫入；因此，通過對這26種命令組合分析，可以完全構成由遠程對PLC進行控制，而PLC本身無需編寫任何梯形圖。通過分析測試，例如對 PLC下發ASCII數據串“%01#RCCX00000001**\xod”，共19個字節，其中X是輸入數據類型，Y是輸出數據類型，數據串末尾是回車符，必須用\xod代替，其中報文可以不計算BCH校驗碼，用**代替，該報文實現了以字方式讀01號PLC中的輸入從0000到0001數據，共32 路輸入數據。PLC收到該報文后，立即回17個字節的數據串，前6個數據為/%01#RC0，后8個數據為2個字的輸入點數據，每個字數據用4個字節，每個字符可表示4位輸入點的狀態，設計了Read_fp1_input（）函數實現報文分析轉換方法。
對PLC的輸出控制用WCC命令實現，其基本數據串格式為“%01#WCCY000000030000000000000000**/xod”，該報文實現了以字方式置01號PLC中的輸出點從0000到0003數據，控制數據內容為16個字節，每個字符可表示4位輸出點的狀態，共64路輸出數據。因為每個低壓開關柜需要“開”、“斷”2 路輸出控制，實際此命令只可控制32路開關。為了系統可靠，低壓開關設計為脈沖控制型，為此必須用通信命令
來實現PLC輸出觸點的同時輸出，延時一段后再對PLC進行求反輸出控制。設計Write_fp1_output（）函數實現了具體報文轉換成輸出數據下發給PLC的方法。
Read_fp1_input（） /*讀FP1PLC輸入數據的 處理函數*/
{unsignedcharfp1_read[19]=/%01#RCCX00000001* *\x0d0；intn；
memcpy（SendBuffer，fp1_read，19）；
receive_ok=0； termintrr=0；count=0；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，19）；
while（count<wait_time）
{if（termintrr）
{if（Test_buf[6][3]==0x24）
{Test_buf[6][6]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][6]）；
Test_buf[6][7]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][7]）；
Test_buf[6][8]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][8]）；
Test_buf[6][9]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][9]）；
Test_buf[6][10]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][10]）；
Test_buf[6][11]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][11]）；
Test_buf[6][12]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][12]）；
Test_buf[6][13]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][13]）；
yx_road[0]=（（Test_buf[6][6]&0x0f）*16+Test_buf [6][7]）；
yx_road[1]=（（Test_buf[6][8]&0x0f）*16+Test_buf [6][9]）；
yx_road[2]=（（Test_buf[6][10]&0x0f）*16+Test_ buf[6][11]）；
yx_road[3]=（（Test_buf[6][12]&0x0f）*16+Tes buf[6][13]）；
step_flag[6]=1； count = wait_time+1；
} } }}
Asc_to_Hex（charx）/*ASCII碼轉換成十六進制數 */
{ if（x<=0x39）x=x&0x0f； else x=x-“A”+ return x；}
Hex_to_Asc（charx，inthigh）/*十六進制數的高、 轉換成ASCII碼*/
{if（high==1）x=（（x&0xf0）>>4）&0x0f； else x&0x0f；
if（x>9）x=x+-A。-10； elsex=x+0x30；
return（x）；}
Write_fp1_output（）/*控制FP1PLC輸出，并合成 沖的處理函數*/
{unsignedcharfp1_write[35]=/%01#WCCY0000 00000000000000**\x0d0；
intn；
memcpy（SendBuffer，fp1_write，35）；
receive_ok=0； termintrr=0； count=0；
SendBuffer[16]=Hex_to_Asc（～yk_road[0]，1）；
SendBuffer[17]=Hex_to_Asc（～yk_road[0]，0）；
SendBuffer[18]=Hex_to_Asc（～yk_road[1]，1）；
SendBuffer[19]=Hex_to_Asc（～yk_road[1]，0）；
SendBuffer[20]=Hex_to_Asc（yk_road[2]，0）；
SendBuffer[21]=Hex_to_Asc（～yk_road[2]，0）；
SendBuffer[28]=Hex_to_Asc（yk_road[0]，1）；
SendBuffer[29]=Hex_to_Asc（yk_road[0]，0）；
SendBuffer[30]=Hex_to_Asc（yk_road[1]，1）；
SendBuffer[31]=Hex_to_Asc（yk_road[1]，0）；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，35）；
while（count<wait_time）
{if（termintrr） count=count+1；}
count=0；
while（count<36）{if（count>30）
{memcpy（SendBuffer，fp1_write，35）；
receive_ok=0； termintrr=0；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，35）；
count=40；
}}sleep（1）；
Read_fp1_input（）；/*讀PLC得觸點狀態數據*/
yx_duiwei（）；/*遙信數據對位*/
Send_yx（）；} /*將遙信數據上送*/
（三）控制的實現
我們為系統操作員在主站端設計了兩種控制方式，第1種為手動遙控：在后臺的圖形界面中，點擊進入相應的變電站，再進入路燈和景觀燈所在的控制界面，界面中每一組路燈對應變電站的一個低壓抽屜柜，操作員用鼠標選擇路燈和景觀燈的“開”、“滅”狀態，再將所有的開滅狀態組成字節數據，用CDT報文下發給變電站的 RTU。RTU收到路燈控制命令后，將報文解析和重組，用MEWTOCOL2COM通信協議將控制數據傳送給PLC。PLC將按照系統操作員在后臺的設置執行控制命令，RTU將控制結果及時反饋給主站端，主站端將這一控制過程作為一條記錄存入數據庫，可以事后查詢。第2種控制方式為時控：操作員用鼠標選擇在××年××月××日××時××分或星期幾時的路燈和景觀燈的/開0、/滅0狀態，將這些數據存入數據庫，當設定時間到達時系統自動發出這些數據，系統可以根據RTU的反饋信息確定控制是否成功，并可決定是否重發。
因為對PLC的控制是在子站RTU完成的，為控制的實時性，我們采用C語言編程實現了對PLC的通信控制，確保PLC中無需編寫任何梯形圖邏輯。由于系統主站與子站之間的通信是基于十六進制數據的CDT規約，而 MEWTOCOL2COM通信協議是基于ASCII碼的數據通信，為此設計了兩個函數用于基于ASCII字符數據的發送和接收。其中發送數據函數 Sio_putb（），其使用格式見Read_fp1_input（）程序。另一個數據接收中斷處理處理函數為本設計的關鍵，為方便和可靠，本文設計的中斷觸發信號為“串行口收到回車符（十六進制的0dH）”，確保PLC每應答完一幀完整的報文，RTU才進入中斷處理，并在中斷處理程序中完成報文數據的分析，大大提高了快速性和可靠性。這種方法在基于ASCII字符的通信中極為有效。本文RTU有6個串口，串口1為與主站的全雙工通信通道，串口6為與 PLC通信通道，用sio_term_irq（p[6]，TermCome，0x0d）；函數指明串口6只有收到回車符（0x0d）才響應中斷 voidinterruptTerm2Come（），其他的為變電站內的微機保護監控裝置、發電機、直流電源屏、變壓器通信通道，本文不做贅述。其中斷函數初始化及中斷處理程序參見文獻。
三、結語
利用串行通信實現對PLC的遠程控制，可以方便在主站后臺端改變對底端設備的控制邏輯和運行方式，PLC中無需編寫任何梯形圖程序，這在設備遠程控制中有重要意義。該項目2004年在廈門海滄大橋多個變電站正式投運，達到了設計要求，實現了全橋低壓設備的遠方控制.