基于VC的PLC數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)

摘 要：介紹基于VC++的工控機與多臺OMRON CJIG-H PLC組成的數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的實現(xiàn)。用RS 485連接上位機與現(xiàn)場10臺PLC，在上位機中建立數(shù)據(jù)庫和安裝數(shù)據(jù)采集管理軟件，通過總線將各臺PLC的數(shù)據(jù)采集到上位機的數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一管理。采用VC設(shè)計上位機界面、通信程序和作為數(shù)據(jù)庫管理的前臺開發(fā)語言；后臺數(shù)據(jù)庫軟件采用SQL Server2000；上位機與PLC之間采用OMRON的Host Link通信協(xié)議。將SQL Server 2000與PLC結(jié)合起來，彌補了PLC存儲、管理大量數(shù)據(jù)能力不足的缺陷。通過此系統(tǒng)，用戶可方便地在上位機中存儲、查看和打印下位機(PLC)中的信息，監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)?，F(xiàn)場的運行結(jié)果顯示該系統(tǒng)使用方便，性能可靠。
關(guān)鍵詞：上位機；OMRON PLC；VC6.O；數(shù)據(jù)采集；通信

0 引 言
    PLC具有可靠性高，系統(tǒng)設(shè)計靈活，編程簡單，易于安裝，抗干擾能力強等優(yōu)點，但單獨的PLC不能提供良好的人機界面和數(shù)據(jù)處理能力。在實際應(yīng)用中，往往需要將一組PLC的數(shù)據(jù)存儲、顯示和打印出來并對PLC進(jìn)行實時的監(jiān)控，應(yīng)用工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件可以解決此類問題。當(dāng)系統(tǒng)不是很大時，也可以采用VC等工具自己開發(fā)出上位機監(jiān)控通信軟件，相對于專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，它具有靈活、小巧、成本低等優(yōu)點。正是基于現(xiàn)場的應(yīng)用實際，使用VC開發(fā)出了一套滿足現(xiàn)場需要的數(shù)據(jù)采集管理軟件系統(tǒng)。

l 現(xiàn)場需求描述
    車間有10臺單獨的試驗臺(由OMRON CJlG-HPLC和觸摸屏組成)，負(fù)責(zé)檢驗4種類型制動閥產(chǎn)品的性能參數(shù)，并存入各自的DM，EM存儲區(qū)中，現(xiàn)要求用一臺工控機將各臺PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)采集進(jìn)去，實現(xiàn)產(chǎn)品信息的集中管理，可以靈活地查詢、修改、添加、導(dǎo)出所有的產(chǎn)品信息，并能打印出各種指定格式的產(chǎn)品記錄單和匯總單；同時需要對PLC工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
    該系統(tǒng)的硬件由1臺上位機(工控機)，11個RS 232/RS 485轉(zhuǎn)換模塊(該系統(tǒng)選用1個FS-485G模塊(需外接電源)連接工控機，10個UT-201型連接PLC)，10根CJIG-H自由口到RS 232的轉(zhuǎn)換電纜(該系統(tǒng)選用FS-CN26)，10臺CJIG-H PL及若干雙絞線組成，其示意圖如圖1所示。

3 上位機軟件的實現(xiàn)
3.1 通信部分的實現(xiàn)
3.1.1 功能描述
    自動將現(xiàn)場10臺試驗臺的緊急閥和主閥信息采集存人數(shù)據(jù)庫；較實時地監(jiān)視工控機與各試驗臺的通信狀態(tài)和通信內(nèi)容；并可設(shè)置COM口；配置待通信的試驗臺；編排試驗員姓名與其編號的對應(yīng)序列。通信部分的運行界面如圖2所示。
3.1.2 上位機與PLC之間的通信協(xié)議
    該系統(tǒng)采用Host Link通信協(xié)議，上位機與PLC組成1：N的Host Link通信系統(tǒng)。Host Link采用總線式通信方式，通信的主動權(quán)在上位機一方，上位機啟動通信；首先向PLC發(fā)出FINS命令，PLC收到后會自動識別并加以執(zhí)行，然后將執(zhí)行結(jié)果返回上位機，上位機以幀的形式發(fā)送命令(命令碼)，PLC也以幀的形式回送執(zhí)行結(jié)果(響應(yīng)碼)。在通信時，PLC與上位機的通信參數(shù)(如節(jié)點地址、通信波特率、數(shù)據(jù)格式)應(yīng)設(shè)為一致。上位機的通信設(shè)置在對應(yīng)的VC編寫的程序中進(jìn)行，PLC的通信設(shè)置在其對應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)定區(qū)進(jìn)行。FINS命令具體格式可在OMRON CJCS通信手冊中查找。
3．1．3 上位機的通信編程
    上位機通過串口與PLC相連，故使用VC的串口通信控件 MSComm，完成對串口的讀寫工作。在使用Mscomm控件進(jìn)行讀寫前，必須先初始化該控件的一些屬性，串口初始化代碼如下：
    ／／選擇串口，參數(shù)為整型變量m_nserialport的值，m_Com為CMSComm類的一個對象
    m Com．SetCommPort(m_nserialport)；

    if(m_Com．GetPortOpen()) ／／打開串口
    m_LCom．SetPortOpen(FALSE)；
    m_Com．SetPortOpen(TRUE)；
    m_Com．SetSettings(''9600，E，7，2'')；
    ／／設(shè)置通信參數(shù)，必須與PLC設(shè)置一致
    m_com．SetInputMode(O)； ／／輸入方式為文本傳輸方式
    m_Com．SetRThreshold(78)；
    ／／接收緩沖區(qū)有78個字符時觸發(fā)OnComm事件
    m_Com．SetInputLen(O)；／／參數(shù)為O表示讀取接收緩沖區(qū)中全部內(nèi)容
    m_com．GetInput()； ／／先預(yù)讀緩沖區(qū)，以清除殘留數(shù)據(jù)
    該程序中使用事件驅(qū)動(Event-driven)的方法來接收數(shù)據(jù)，當(dāng)串口接收緩沖區(qū)中有字符到達(dá)時，MsComm控件的Oncomm事件處理函數(shù)捕獲到相關(guān)的通信事件，并被自動調(diào)用，在OnComm函數(shù)中加入自己的處理代碼，即可把PLC中傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲等；通過MSComm控件的SetRThreshold函數(shù)設(shè)置產(chǎn)生OnComm事件之前要接收的字符數(shù)，在OnComm函數(shù)中用Switch語句，即可實現(xiàn)對不同的響應(yīng)碼的不同處理。
    通過定時函數(shù)和循環(huán)控制函數(shù)，周期地依次向各個PLC發(fā)送讀寫PLC的FINs命令碼，再在OnComm函數(shù)中加入對不同PLC響應(yīng)碼的處理函數(shù)，就可實時地完成對PLC數(shù)據(jù)的采集。同時根據(jù)響應(yīng)碼的內(nèi)容監(jiān)視PLC的運行狀態(tài)。PLC自動將檢驗的產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)連續(xù)存入D存儲區(qū)中，當(dāng)存儲區(qū)滿時自動從頭循環(huán)覆蓋存放，上位機定時將PLC的D存儲區(qū)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)讀入、處理并存人數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)中上位機1 min內(nèi)可依次讀完10臺PLC的各自1條產(chǎn)品性能信息，而PLC檢驗完1個產(chǎn)品需15 min左右，故可滿足相對的實時性。為保證上位機完整且不重復(fù)地讀取PLC的所有產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)，在各臺PLC中對每種產(chǎn)品都定義了A，B兩個存儲單元，A單元存放上位機讀取過的最后一條信息地址，當(dāng)上位機每讀完1條信息，就由上位機對此單元的內(nèi)容更新；B單元存放最新的產(chǎn)品信息存放地址，當(dāng)PLC每產(chǎn)生1條新信息時，就由PLC更改該單元內(nèi)容；上位機在讀取產(chǎn)品信息前，先對比A，B單元的內(nèi)容，決定是否進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和讀取哪個地址的數(shù)據(jù)。這樣即使上位機與PLC斷開一定時間后，當(dāng)重新連接上，也可將以前沒讀到的信息讀入。程序流程圖如圖3所示。

    在上位機中向PLC發(fā)送命令碼時，必須加相應(yīng)的FCS校驗碼。該校驗碼是8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成的2位ASCII字符。這8位數(shù)據(jù)是將1幀中校驗碼前所有字符的ASCII碼按位連續(xù)異或的結(jié)果，轉(zhuǎn)換為字符時，按照2位16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字字符。同時，當(dāng)接收到PLC自動發(fā)回的響應(yīng)碼時，為確保接收數(shù)據(jù)的正確性，也必須用響應(yīng)碼中的FCS進(jìn)行校驗。系統(tǒng)中的發(fā)送命令碼、接收響應(yīng)碼、生成命令碼和檢驗響應(yīng)碼的代碼如下：
    (1)發(fā)送命令碼

3．1．4 設(shè)置COM口、配置試驗臺、編排試驗員的實現(xiàn)程序
    設(shè)置COM口、配置試驗臺、編排試驗員的實現(xiàn)程序還需有以下功能：設(shè)置通信的COM口；配置實驗臺，根據(jù)PLC的工作狀態(tài)，選擇需進(jìn)行通信的PLC；編排試驗員，由于PLC中存放的是試驗人員的工號，故需在程序中建立一張表將工號對應(yīng)為姓名，再將該姓名存入數(shù)據(jù)庫。
    以上功能的實現(xiàn)，是通過在程序中寫配置文件，將配置信息存入硬盤，程序啟動時再從硬盤讀取相應(yīng)的配置信息。VC中用GetPrivateProfileInt和WritePri-vateProfileString函數(shù)實現(xiàn)配置文件的讀寫。
3．2 查詢打印部分的實現(xiàn)
    用戶登陸后，可對從PLC中采集到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、打印、刪除、修改、備份，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL等，系統(tǒng)管理員可對一般用戶進(jìn)行相應(yīng)的管理。查詢部分的界面如圖4所示。

3．2．1 VC與SQL Server 2000的連接
    該系統(tǒng)中VC通過ADO訪問數(shù)據(jù)庫，ADO是最新的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，由3個主要對象Connection，Command，Recordset和幾個輔助對象組成。Con-nection對象提供OLE/DB數(shù)據(jù)源和對話對象之間的關(guān)聯(lián)；Command對象封裝了數(shù)據(jù)源可以解釋的命令；Recordset用于表示從數(shù)據(jù)源中返回的表格數(shù)據(jù)；為了方便地在程序中訪問數(shù)據(jù)庫，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆庋b，該系統(tǒng)中定義了一個類ADOConn封裝了對數(shù)據(jù)庫的基本操作，在此后的數(shù)據(jù)庫訪問中可以方便地用ADOConn類的對象進(jìn)行操作。
    利用SQL Servet 2000的企業(yè)管理器，在數(shù)據(jù)庫中為PLC上的各種產(chǎn)品的檢驗報告各建立一張表，以存儲PLC上傳來的各項信息，此外還需建立一張用戶表來管理用戶的帳號和密碼。然后在VC程序中對每張表定義一個類，類的成員變量對應(yīng)表的列，類的成員函數(shù)是對成員變量和表的操作，以方便程序?qū)@些表的操作。
3．2．2 各功能在VC中的實現(xiàn)
    查詢、修改、添加功能是在連接上數(shù)據(jù)庫后通過執(zhí)行相應(yīng)的delete，insert，update語句來實現(xiàn)的；可在SQL Server2000的企業(yè)管理企中設(shè)置備份調(diào)度來實現(xiàn)備份，也可在程序中寫B(tài)ACKUP DATABASE命令來實現(xiàn)備份；VC中實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與Excel表格數(shù)據(jù)的互導(dǎo)，可以充分利用Exeel處理數(shù)據(jù)的強大功能，增強程序的數(shù)據(jù)處理能力和與外部數(shù)據(jù)的交互性，程序中采用這種方式來導(dǎo)出產(chǎn)品數(shù)據(jù)匯總表，以便存檔、復(fù)制和打印，具體的實現(xiàn)代碼較長，讀者可參照相關(guān)VC資料來實現(xiàn)。
    VC中實現(xiàn)打印功能的方法有：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel，World中進(jìn)行打??；安裝第三方的打印控件(如水晶報表)實現(xiàn)；若是基于單/多文檔的程序可通過其封裝的打印功能實現(xiàn)。該系統(tǒng)中，通過將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel中的方式來打印匯總表，而各個產(chǎn)品的報告單則通過編寫基于對話框的打印程序來打印，其方法是通過CPrintDialog類的GetPrinterDC函數(shù)得到打印機的設(shè)備環(huán)境，再通過CDC類的StartDoc，DrawText，Selec-tObject等函數(shù)繪制打印的圖表并打印輸出。系統(tǒng)中用CDC類的開始打印新頁函數(shù)StartPage和結(jié)束當(dāng)前打印頁函數(shù)EndPage來實現(xiàn)連續(xù)打印多張報告單。

4 結(jié) 語
    Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序編程是目前的主要趨勢，PLC與上位機的通信是目前工業(yè)自動化發(fā)展方向之一。利用Visual C++6．O和SQL Server 2000,在Windows XP環(huán)境下開發(fā)了OMRON PLC的數(shù)據(jù)采集、存儲和查詢軟件，其投資少，可靠性高，具有強大的數(shù)據(jù)庫功能，現(xiàn)已成功運用于某廠的產(chǎn)品檢驗車間。若需要控制各PLC的設(shè)備，只需修改相應(yīng)的命令碼即可實現(xiàn)。