實(shí)現(xiàn)上位計(jì)算機(jī)與PLC的上位鏈接系統(tǒng)的通信設(shè)計(jì)

1、引 言

PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，其體積小，具有高可靠性和很強(qiáng)的抗干擾能力，因而在工業(yè)控制中得到了廣泛的使用。

隨著工業(yè)的自動(dòng)化程度的提高，對(duì)PLC的應(yīng)用提出了更高的要求：更快的處理速度，更高的可靠性，控制與管理功能一體化。控制與管理一體化也就是將計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用計(jì)算機(jī)提供圖形顯示界面，同時(shí)對(duì)下位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。本文討論的是上位計(jì)算機(jī)與歐姆龍CPM2A型PLC的通信與監(jiān)控設(shè)計(jì)。

2、 通信協(xié)議

2.1 CPM2A 的通信鏈接方式

CPM2A有三種通信聯(lián)系方式：上位鏈接系統(tǒng)、同位鏈接系統(tǒng)、ComPoBus通信系統(tǒng)。工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復(fù)合起來(lái)一起使用來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化系統(tǒng)要求的多級(jí)功能。復(fù)合型PLC網(wǎng)絡(luò)中，上位鏈接系統(tǒng)處于最高位，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化。

上位機(jī)與CMP2A的通信有兩種方式：上位機(jī)命令與PLC通信命令。上位機(jī)命令方式上位機(jī)處于主動(dòng)，命令由上位機(jī)發(fā)往PLC。采用上位機(jī)命令方式能方便的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)PLC的監(jiān)控。上位機(jī)與CPM2A采用RS-232端口進(jìn)行通信，串口接線如圖1所示。

2.2 CPM2A的上位通信協(xié)議

CPM2A的數(shù)據(jù)是以幀的格式發(fā)送的，當(dāng)通信命令小于一幀時(shí)，發(fā)送格式如圖2所示。其中正文最多122個(gè)字符。當(dāng)命令塊內(nèi)容大于一幀時(shí)，由起始幀、中間幀、及結(jié)果幀組成。起始幀最多131個(gè)字符，中間幀及結(jié)束幀最多128個(gè)字符。起始幀由設(shè)備號(hào)、命令碼、正文、 FCS、和分界符構(gòu)成。中間幀有正文、FCS、分界符組成。結(jié)束幀由正文FCS、結(jié)束符組成。上位機(jī)每發(fā)送完一幀，在收到PLC發(fā)回的分界符后再發(fā)送下一幀。

命令塊中的校驗(yàn)碼FCS是８位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成的２位ASCⅡ字符。這８位數(shù)據(jù)是將一幀數(shù)據(jù)中校驗(yàn)碼前的所有字符的ASCⅡ碼位按連續(xù)異或的結(jié)果。轉(zhuǎn)換成字符時(shí)，按照２位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字字符。

PLC接收到上位機(jī)發(fā)送的命令幀后，自動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng)塊，響應(yīng)塊的格式與圖２格式類似，只是在命令碼后面多了兩位的響應(yīng)碼，響應(yīng)碼表示了上位機(jī)命令的出錯(cuò)信息。響應(yīng)碼00表示PLC正常完成上位機(jī)命令。

３、PLC命令的編寫

在CPM2A的上位鏈接系統(tǒng)中，PLC接收指令并被動(dòng)地給上位機(jī)返回響應(yīng)塊。所以作為下位機(jī)的PLC不需要編寫通信程序。

上位機(jī)與PLC的通信不能改變PLC的輸入狀態(tài)。為了通過(guò)上位機(jī)改變PLC的輸出，在編寫下位機(jī)的程序時(shí)就要利用PLC的工作位，通過(guò)上位機(jī)改變工作位的狀態(tài)來(lái)改變PLC的輸出，從而達(dá)到上位機(jī)對(duì)PLC輸出的控制。

如圖3所示，在梯形圖中加入了工作位3.00，4.00。系統(tǒng)正常工作時(shí)3.00，4.00置OFF，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制時(shí)，把3.00置ON，使PLC的輸入端0.00失效，通過(guò)工作位4.00的通斷來(lái)控制系統(tǒng)的輸出。

4 、編寫上位機(jī)通信程序

在上位鏈接系統(tǒng)中，通信一般都是由上位機(jī)發(fā)起的，按PLC標(biāo)準(zhǔn)通信進(jìn)行連接。上位機(jī)給PLC發(fā)送操作指令，PLC按照指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，同時(shí)給上位機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)。串口通信流程如下圖。

4.1 編寫上位通信程序

編寫通信程序可以采用高級(jí)語(yǔ)言或者匯編語(yǔ)言，下面給出的例子是用Delphi編寫的上位機(jī)與CPM2A型PLC通信程序。通信采用標(biāo)準(zhǔn)通信模式。

//程序初始化：

procedure TForm1.Init_PLC（nPort:integer）;

begin

if MSComm.PortOpen then

MSComm.PortOpen：=False;

MSComm.Commport：=nPort;

//通信端口選擇

MSComm.Settings：=‘9600，e，7，1’;

//1位起始位，7位數(shù)據(jù)位，偶效驗(yàn)，2位停止位，9600bps

MSComm.PortOpen：=True;//打開串口

end;

//FCS校驗(yàn)

funcTIon FCS（s:string）：variant;

var

i，len，tmpVar:integer;

DataCheck:byte;

f1，f2:byte;

begin

f1：=0;

f2：=0;

DataCheck：=0;

len：=length（s）;

tmpVar：=0;

for i：=1 to len do

begin

DataCheck：=ord（DataCheck） xor ord（s［i］）;

end;

f1：=DataCheck and $0f;

f2：=DataCheck and $f0;

f2：=f2 shr 4;

result：=inttostr（f2）+inttostr（f1）;

end;

// 調(diào)用MSComm控件實(shí)現(xiàn)PLC通信

procedure TForm1.HandShake_PLC;

var

tmpByte1，tmpByte2:char;

tmpVar:string;

s:string;

begin

Init_PLC（1）;

&nbs

p; s：=Edit1.text;

tmpVar：=s+inttostr（FCS（s））+‘*’+chr（13）;

MSComm.RThreshold：=0;

MSComm.Output：=tmpVar;

//向串口輸出數(shù)據(jù)

sleep（1000）;// 延時(shí)

tmpVar：=MSComm.Input;

//從串口讀取數(shù)據(jù)

tmpByte1：=tmpVar［5］;

tmpByte2：=tmpVar［6］;

if tmpByte1=chr（48）& tmpByte2：=chr（48）;

//校驗(yàn)碼等于00，PLC正常完成操作

then

begin

Showmessage（‘發(fā)送的數(shù)據(jù)正確’）;

else

Showmessage（‘發(fā)送的數(shù)據(jù)有問(wèn)題’）;

//end;

end;

4.2 實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)PLC的監(jiān)控

編寫通信程序建立了上位機(jī)與PLC的連接。在PLC的任何工作方式下都可以通過(guò)”讀”指令讀取PLC的狀態(tài)。從而對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)視。只有當(dāng)PLC的工作方式為監(jiān)視的情況下才可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行控制。所以在需要上位機(jī)實(shí)施控制的系統(tǒng)里面PLC都必須設(shè)置為監(jiān)視工作方式。

上位機(jī)只需要設(shè)置PLC的相應(yīng)工作位就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的控制。下圖為PLC上位機(jī)控制過(guò)程。圖a表示PLC 正常工作時(shí)輸出由輸入0.00控制，當(dāng)需要把PLC的控制轉(zhuǎn)由上位機(jī)控制時(shí)，只需要通過(guò)向PLC輸入@00RR00030001，置3.00為ON，切斷0.00的通路，這樣輸出10.00就轉(zhuǎn)由4.00控制，當(dāng)輸入@00WR00040001時(shí)，4.00為ON，輸出位10.00產(chǎn)生輸出。

5、 結(jié)束語(yǔ)

本文探討了實(shí)現(xiàn)PLC的上位鏈接系統(tǒng)通信的方法，以及要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)下PLC控制的PLC編程。通過(guò)上位機(jī)對(duì)PLC的監(jiān)視與控制，可用方便的實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化監(jiān)控。