武漢大學(xué)動機(jī)學(xué)院自動化系 李志剛 張峰
[摘 要]
本文介紹了一個使用Visual C++編寫的通信程序，主要實(shí)現(xiàn)微機(jī)與OMRON PLC間的通信，并對它們間的通信協(xié)議作了闡述。
[關(guān)鍵詞]
PLC 鏈接通信 通訊控制 1、前言
可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出控制各種類型的機(jī)械的生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。早期的PLC以數(shù)字量的順序控制為主，提供了簡單的慢速的通信功能（只支持RS232、RS485、多采用Modbus協(xié)議），現(xiàn)在的PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作，而且還具有A / D、D / A轉(zhuǎn)換，數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理等功能。它既可以對開關(guān)量進(jìn)行控制，也可以對模擬量進(jìn)行控制，隨著PLC功能不斷擴(kuò)充，它還有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，舉例C200HX / HG / HE的OMRON PLC的CPU內(nèi)的RS - 232C端口和外設(shè)端口支持通信功能就有與編程設(shè)備（如編程器，LSS，或SSS （中文版））進(jìn)行通信、與個人計(jì)算機(jī)和其它外設(shè)進(jìn)行上位機(jī)鏈接通信、與個人計(jì)算機(jī)和其它外設(shè)進(jìn)行RS - 232C、與其它PC進(jìn)行1:1、再有是與裝有NT鏈接接口的可編程終端（PT）進(jìn)行NT鏈接通信（1:1、1:N），本課題就是基于OMRON PLC的鏈接通信（有通信協(xié)議），用VC++開發(fā)的上位機(jī)與PLC間的通信。 2、OMRON PLC的通信協(xié)議
目前，隨著PLC的快速發(fā)展，越來越多的PLC生產(chǎn)廠商開發(fā)了它與計(jì)算機(jī)的通信功能（主要是利用計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行通信），本文是以C200HE PLC為例，作詳細(xì)闡述，本文的通信協(xié)議采用的是上位機(jī)鏈接通信。上位機(jī)鏈接通信通過在上位機(jī)與PLC之間交換命令和應(yīng)答實(shí)現(xiàn)的。在一次交換中傳輸?shù)拿詈蛻?yīng)答數(shù)據(jù)稱為一幀，一個幀最多可包含131個數(shù)據(jù)字符。
命令幀格式
從上位機(jī)發(fā)送一個命令時(shí)，按下示的格式排列命令數(shù)據(jù)
 @符號必須置于每個命令的開頭，節(jié)點(diǎn)號是用來辨識每一臺PLC的節(jié)點(diǎn)，在本文中，它設(shè)置PLC的DM6558單元中，識別碼設(shè)置兩字符的命令代碼，設(shè)置通信是讀寫PLC的哪個寄存器單元，例讀寫IR / SR區(qū)時(shí)它的識別碼設(shè)置分別為RR和WR，讀寫DM區(qū)分別為RD和WD。正文設(shè)置命令參數(shù)，包括所要讀寫PLC寄存器單元的起始地址和字?jǐn)?shù)。FCS是設(shè)置兩字符的幀檢查順序碼，是一個轉(zhuǎn)換成2個ASCII字符的8位數(shù)據(jù)，這8位數(shù)據(jù)為從幀開始到正文結(jié)束（即FCS之前）所有數(shù)據(jù)執(zhí)行“異或”操作的結(jié)果。終止符設(shè)置“*”和回車（CHR $（13））兩字符，表示命令結(jié)束。命令幀可以有最多131個字符長。一個等于或大于132字符的命令必須分成若干幀。命令分段，使用回車定界符（CHR $（13））。
應(yīng)答幀格式
 識別碼和正文取決于接收到的上位機(jī)聯(lián)結(jié)命令，結(jié)束碼表示命令完成的狀態(tài)（即是否有錯誤發(fā)生），當(dāng)應(yīng)答超過132字符，它必須分成若干幀。結(jié)束碼是應(yīng)答幀中表示PLC應(yīng)答的信息。例結(jié)束代碼為00表示正常結(jié)束，13表示FCS錯誤，14表示格式錯誤，15表示入口碼數(shù)據(jù)錯誤，18表示幀長度錯誤，A3表示傳輸數(shù)據(jù)時(shí)因FCS錯誤引起終止，A8表示傳輸數(shù)據(jù)時(shí)因幀長度錯誤引起終止。
本文的上位機(jī)命令幀包括讀寫PLC單元中的數(shù)據(jù)的命令。讀命令幀為：@01RR0100000141* + CHR $（13），意思是上位機(jī)讀取節(jié)點(diǎn)為1的PLC中的IR0100單元中的內(nèi)容。寫命令幀為：@01WR0100000171* + CHR $（13），意思是寫一個數(shù)到節(jié)點(diǎn)為1的PLC的IR0100單元中。 3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
下圖是計(jì)算機(jī)與PLC通信的組成系統(tǒng)圖
 上位計(jì)算機(jī)與多個PLC進(jìn)行通信，必須連接一個RS232 / 422電平轉(zhuǎn)換器，RS422采用平衡發(fā)送接收方式，它具有傳輸距離長、抗干擾能力強(qiáng)和多點(diǎn)通信能力，最多可以接32臺PLC，如圖1所示，每一臺PLC都必須掛一個COM06單元進(jìn)行RS422方式連接，所有的PLC與計(jì)算機(jī)間的通訊采用的是PLC上位機(jī)鏈接通信協(xié)議。
3.1 硬件設(shè)置
RS232 / 422轉(zhuǎn)換器的設(shè)置開關(guān)撥到422方式，OMRON PLC上的COM06通信板單元同樣設(shè)置為422方式和四線制。
3.2 參數(shù)設(shè)置
上下位機(jī)的通信波特率設(shè)置為9600，數(shù)據(jù)格式設(shè)置為E，7，2。
3.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)置
在PLC的DC6558單元中設(shè)置節(jié)點(diǎn)號00（初始值）~ 31（號機(jī)）。 4、用Visual C++6.0編寫串行通信程序
本文的上位機(jī)鏈接通信程序是用Visual C++6.0編寫的，主要是利用VC++中的一個通信控件來實(shí)現(xiàn)的。
首先利用MFC AppWizard ( exe ) 建立一個基于對話框，支持Activex控件，命名為Transcomn的應(yīng)用程序。然后在對話框中加入一些控件，其中那個電話形狀的控件必須是在系統(tǒng)中注冊過的Microsoft Communications Control，由它進(jìn)行通訊時(shí)首先得設(shè)置它的一些屬性如表1。 屬 性 設(shè) 定 值 說 明
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CommPort 1 通訊協(xié)議為 PLC 上位機(jī)鏈接通信，利用微機(jī)的串口1
InputMode 0 接收數(shù)據(jù)類型為文本形式
Rthreshold 1 每接收一個字符就產(chǎn)生一個事件
Settings 9600, E, 7, 2 參數(shù)依次為波特率、奇偶檢驗(yàn)數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)
5、程序編寫
在程序中需添加的代碼如下：
// TranscommDlg.cpp:implementation file
BOOL CTranscommDlg::OnInitDialog ()
{
最后要在ClassWizard中添加變量和響應(yīng)函數(shù)如表2。 控制名稱 控制 ID 對應(yīng)變量或函數(shù)
通訊地址文本框 ID - ADDRESS m_address
DM 區(qū)文本框 ID - DM m_dmbox
LR 區(qū)文本框 ID - LR m_lrbox
HR 區(qū)文本框 ID - HR m_hrbox
IR 區(qū)文本框 ID - IR m_irbox
應(yīng)答幀文本框 ID - RESPONSE m_response
通訊控件 ID - MSCOMM M - comm.
發(fā)送命令按鈕 ID - SEND OnSend ( )
// TODO:Add extra initialization here
// 打開通信端口1
m_comm..SetCommPort (1);
IF_(m_comm..GetPortOper ())
m_comm..SetPortOper (FALSE);
m_comm.SetPortOpen (TRUE);
// 初始狀態(tài)為選中地址為1的PLC，并對它的DM0100單元實(shí)行操作
m_address= “1”
m_dmbox=“0100”
return TRUE;}
// 發(fā)送事件
void CTranscommDlg::OnSend ()
{
// TODO:Add your control notification handler code here
// 按本文第二部分介紹的，寫出需要傳出的命令碼字符串CString m_send
// 將這個字符串發(fā)送到串行口
Cstring m_send;
m_comm.SetOutput (COleVariant (m_send));
}
// 接收事件
void CTranscommDlg::OnComm ()
{
// TODO:Add your control notification handler code here
if (m_comm..GetCommEvent () = 2)
{
COle Variant m_input = m_comm.GetInput ();
m_input.ChangeType (VT_BSTR);
m_response = m_input.bstrVal; // 把接收到的變量賦給應(yīng)答幀文本框變量
UpdateData (FALSE);
}
} 6、結(jié)論
按照類似的方法，選擇不同的地址和單元區(qū)，可以編寫出其它命令的控制指令，以上的程序已在我所在的武漢大學(xué)PLC控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室作過實(shí)驗(yàn)，得到驗(yàn)證。
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