實現(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)，越來越廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)過程自動化領(lǐng)域。本文就PC機(jī)與多臺PLC組成的網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)通訊的通用模式及軟、硬件實現(xiàn)方案加以探討。
[關(guān)鍵詞]
計算機(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)過程現(xiàn)場、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點，被廣泛應(yīng)用。可實現(xiàn)順序控制、PID回路調(diào)節(jié)、高速數(shù)據(jù)采集分析、計算機(jī)上位管理PLC分散控制的集散管理系統(tǒng)，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段和發(fā)展方向。
WINDOWS操作系統(tǒng)以其圖形用戶界面、多任務(wù)、自動內(nèi)存管理等特點，已取代了DOS操作系統(tǒng)的地位。WINDOWS操作系統(tǒng)為用戶提供了API接口函數(shù)，但非專業(yè)開發(fā)人員難以掌握。VB作為WINDOWS下的應(yīng)用軟件開發(fā)平臺以其易學(xué)好用的優(yōu)點給程序員提供了強(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PC計算機(jī)與數(shù)臺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)場高速數(shù)據(jù)采集、實現(xiàn)邏輯、定時、計數(shù)、PID調(diào)節(jié)等控制任務(wù)并通過串行通訊口向微機(jī)傳送PLC工作狀態(tài)機(jī)有關(guān)數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)計算機(jī)對控制系統(tǒng)的管理，提高了PLC的控制能力的控制范圍。使其從設(shè)備級的控制發(fā)展到生產(chǎn)線級乃至工廠級的控制，從而實現(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，下面就對該關(guān)鍵技術(shù)做一些探討。
二、上位計算機(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，也不用信號轉(zhuǎn)換，但若中間一臺PLC出故障，其后續(xù)的PLC無法與上位機(jī)通訊。

方式二雖然使用了信號轉(zhuǎn)換，但可避免前級故障對后級的影響。

三、上位計算機(jī)與PLC的鏈路通訊
以O(shè)MRON公司CPM1A型PLC和上位計算機(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)稱為一“幀”。幀由少于131個字符的數(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)）一個字符的分界符（分段字符）來代替終端。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 識別碼 正文 FCS *CR
其中：@ 為幀開始標(biāo)志
機(jī)號 網(wǎng)絡(luò)通訊中每一臺PLC被分配給的唯一番號
識別碼 該幀的通訊命令碼
正文 用來設(shè)定命令參數(shù)
FCS 幀校驗和
終端 命令結(jié)束符
響應(yīng)的基本格式為：
@機(jī)號 識別碼 結(jié)束碼 正文 FCS *CR
其中：@機(jī)號 識別碼 正文等同發(fā)送幀意義
結(jié)束碼 返回命令結(jié)束有無錯誤等狀態(tài)
關(guān)于多于131個字符的分割幀這里不在贅述。

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

五、上位計算機(jī)WINDOWS下的通訊程序設(shè)計
上位機(jī)通訊軟件是用VB開發(fā)的，因VB具有強(qiáng)大的圖形顯示功能，可以開發(fā)出界面良好的WINDOWS標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的圖形用戶界面。同時VB還提供了串行端口控件MSCOMM，程序員在利用該控件時，只需設(shè)置、監(jiān)視其屬性和事件，即可完成對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個數(shù)
If i<10 then
S$ = "@"+"0"+str$(i)+"ts"+"abcd"
Else
S$ = "@"+str$(i)+ts"+"abcd" ；abcd為測試字符
Endif
… ；形成上位機(jī)測試命令數(shù)據(jù)塊sedata$;
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)+“測試通訊失敗，檢查線路后再測試”
Endif
Endsub

六、PLC方的通訊設(shè)置
計算機(jī)與PLC通訊的目的是實現(xiàn)計算機(jī)對PLC運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)區(qū)的監(jiān)控、PLC工的管理并可用計算機(jī)編程。一般來說，在通訊過程中PLC是被動的，每一次通訊都由計算機(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。

七、結(jié)束語
本文旨在探討用可視化編程語言實現(xiàn)PC機(jī)與PLC網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通訊的技術(shù)及軟硬件實現(xiàn)方案，合理充分利用系統(tǒng)的資源及特點，提高通訊效率。對同類系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)有一定的啟發(fā)和幫助。