1引言

    在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC作為一種穩(wěn)定可靠的控制器得到廣泛的應(yīng)用。但它也有自身的一些缺點，即數(shù)據(jù)的計算處理和管理能力較弱，不能給用戶提供良好的界面等。而計算機恰好能彌補plc的不足，它不但有很強的數(shù)據(jù)處理和管理能力，而且能給用戶提供非常美觀而又易于操作的界面。將plc與計算機結(jié)合，可使系統(tǒng)達到既能及時地采集、存儲數(shù)據(jù)，又可處理和使用好數(shù)據(jù)，兩者結(jié)合的關(guān)鍵是plc與計算機之間的通信。本文以omron公司的cpmia小型plc為例，詳細的討論了plc與計算機通信的原理和用vb如何實現(xiàn)plc與計算機的通信。

    2通行原理與方法

    上位機要能夠通過plc監(jiān)控下層設(shè)備的狀態(tài)，就要實現(xiàn)上位機與plc間的通信，一般工業(yè)控制中都是采用rs232c實現(xiàn)。上位機首先向plc發(fā)送查詢數(shù)據(jù)的指令（實際上是查詢plc中端子的狀態(tài)和dm區(qū)的值等），plc接收了上位的指令后，進行校驗（fcs校驗碼），看其是否正確，如果正確，則向上位機傳送數(shù)據(jù)（包含首尾校驗字節(jié)）。否則，plc拒絕向上位機傳送數(shù)據(jù)。上位接收到plc傳送的數(shù)據(jù)，也要判斷正確與否，如果正確，則接收，否則，拒絕接收。

    由于cpm1a沒有提供串行通信口，我們利用其提供的外設(shè)端口實現(xiàn)通信。plc與計算機之間的連接是通過omron提供的專用電纜cqm1-cif01來實現(xiàn)的，其硬件連接圖如圖1所示。

    3plc與計算機間的通信規(guī)約

    計算機與plc間的通信是以“幀”為單位進行的，并且在通信的過程中，計算機具有更高的優(yōu)先級。首先，計算機向plc發(fā)出命令幀，然后，plc作出響應(yīng)，向計算機發(fā)送回響應(yīng)幀。其中命令幀和響應(yīng)幀的格式如下:

    （1）命令幀格式。為了方便計算機和plc的通訊，cpm1a對在計算機連接通信中交換的命令和響應(yīng)規(guī)定了相應(yīng)的格式。當(dāng)計算機發(fā)送一個命令時，命令數(shù)據(jù)主準(zhǔn)備格式如圖2所示。

    其中@放在首位，表示以@開始，[emailprotected]?為命令代碼，用來設(shè)置用戶希望上位機完成的操作，fcs為幀檢驗代碼，一旦通信出錯，通過計算fcs可以及時發(fā)現(xiàn)。結(jié)束符為“＊”和cr回車符，表示命令結(jié)束。

    （2）響應(yīng)幀格式。由plc發(fā)出的對應(yīng)于命令格式的響應(yīng)幀格式如圖3所示。

    其中，異常碼可以確定計算機發(fā)送的命令是否正確執(zhí)行。其它的與正文中的含義相同。正文僅在有讀出數(shù)據(jù)時有返回。

    4通信程序的設(shè)計

    為了充分利用計算機數(shù)據(jù)處理的強大功能，我們可以采用計算機有優(yōu)先權(quán)的方式，在計算機上編寫程序來實現(xiàn)計算機與plc的通信，計算機向plc發(fā)出命令發(fā)起通信，plc自動返回響應(yīng)。本文中采用vb來編寫計算機與plc間的通訊程序。在vb中提供了通信控件—應(yīng)用通信控件（mscomm），實現(xiàn)通過串行端口傳送和接受的功能。

    下面介紹mscomm控件的屬性:

    ＊commport:設(shè)定通信連接端口代號，程序必須指定所要使用的串行端口號，WINOOWs系統(tǒng)使用所設(shè)定的端口與外界通信。

    ＊portopen:設(shè)定通信口狀態(tài)，若為真，通信端口打開，否則關(guān)閉。

    ＊settings:設(shè)定通信口參數(shù)，其格式是"bbbb,p

    ,d,s"，其中bbbb為通信速率（波特率），p為通信檢查方式（奇偶校驗），d為數(shù)據(jù)位數(shù)，s為停止位數(shù)，其設(shè)定應(yīng)與plc的設(shè)定一致。

    ＊input:將對方傳送至輸入緩沖區(qū)的字符讀入到程序。

    ＊output:將字符寫入輸出緩沖區(qū)。

    ＊inbuffercount:傳回接收緩沖區(qū)中的字符數(shù)。

    ＊outbuffercount:傳回輸出緩沖區(qū)中的字符數(shù)。

    ＊inputlen:設(shè)定串行端口讀入字符串的長度。

    ＊inputmode:設(shè)定接收數(shù)據(jù)的方式。

    ＊rthreshold:設(shè)定引發(fā)接收事件的字符數(shù)。

    ＊commevent:傳回oncomm事件發(fā)生時的數(shù)值碼

    ＊oncomm事件:無論是錯誤或事件發(fā)生，都會觸發(fā)此事件。

    （1）控件參數(shù)的初始化。

    初始化程序如下:

    mscomm.comport=2｀使用串口com2

    mscomm.settings="9600,e,7,2"｀波特率9600，偶校驗，7位數(shù)據(jù)位，2位停止位

    mscomm.portopen=true｀打開通信端口，準(zhǔn)備通信

    （2）計算校驗碼fcs，計算fcs的vb自定義函數(shù)如下:

    functionfcs（byvalinputstrasstring）asstring

    dimslen,i,xorresultasinteger

    dimtempfesasstring

    slen=len（inputstr）｀求輸入字符串長度

    xorresult=0

    fori=1toslen

    xorresult=xorresultxorasc（mid$（inputstr,i,1））｀按位異或

    nexti

    tempfes=hex$（xorresult）｀轉(zhuǎn)化為16進制

    iflen（tempfes）=1thentempfes=“0”+tempfes

    fcs=tempfes

    endfunction

    （3）計算機與plc通信程序。

    主要是一個自定義函數(shù)。

    functionreaddata（byvalinputstrasstring,byvalnumasinteger）asstring

    dimoutputstrasstring

    diminstringasstring

    dimreturnstrasstring

    dimendstringasstring

    dimfcsstringasstring

    dimreturnfcsstringasstring）

    mscomm.inbuffercount=0

    outputstr=inputstr+fcs（inputstr）+“＊”｀給出命令幀

    mscomm.output=outputstr+chr$（13）｀向plc傳送命令幀

    do

    doevents

    loopwhilemscomm.inbuffercount<15

    instring=mscomm.input｀獲取plc的響應(yīng)幀

    ｀結(jié)束碼判斷

    endstring=mid$（instring,len（instring）-

    num-5,2）

    ifendstring="13"then

    readdata="error"

    exitfunction

    elseifendstring="14"then

    readdata="error"

    exitfunction

    elseifendstring="15"then

    readdata="error"

    exitfunction

    elseifendstring="18"then

    readdata="error"

    exitfunction

    elseifendstring="a3"then

    readdata="error"

    exitfunction

    elseifendstring="a8"then

    readdata="error"

    exitfunction

    endif

    ｀響應(yīng)幀校驗

    endstring=mid$（instring,1,len（instring）-4）

    returnfcsstring=mid$（instring,len（instring）-3,2）

    fcsstring=fcs（endstring）

    iffcsstring<>returnfcsstringthen

    readdata="error"

    exitfunction

    endif

    returnstr=mid$（instring,

    len（instring）-num-3,num）

    readdata=returnstr

    endfunction

    從上面程序可以看到，計算機對plc返回的響應(yīng)幀要進行fcs校驗，并利用異常碼排除返回的異常數(shù)據(jù)，這樣不但可以提高計算機獲取信息的正確性，而且提高了計算機監(jiān)控的實時性。

    5結(jié)束語

    本文介紹的通信方法在我校cims研究中心自行研制的一套機電一體化設(shè)備中得到實施運用，經(jīng)試驗運行，證明這種通信方法穩(wěn)定、可靠，確實是一種非常有效的方法。將plc與計算機通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，plc作為下位機，計算機作為上位機，形成一個優(yōu)勢互補的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“集中管理，分散控制”。其中各個plc子系統(tǒng)或遠程工作站在生產(chǎn)現(xiàn)場對各個被控對象進行控制，利用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成一個plc綜合控制，滿足了現(xiàn)代自動化系統(tǒng)向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的過渡。