基于VC5.0的PC與松下PLC的通信及其應(yīng)用

1 引言
隨著PLC應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，PLC與PC之間通信技術(shù)的應(yīng)用需求越來(lái)越廣泛。通過(guò)PLC的編程口進(jìn)行通訊不僅可以減少系統(tǒng)的成本及復(fù)雜性，同時(shí)可以減少PLC方面軟件的復(fù)雜程度和編程量。本文根據(jù)實(shí)際工程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，介紹了利用VC++中MFC實(shí)現(xiàn)PC與松下FP0系列PLC編程口進(jìn)行串行通信的程序設(shè)計(jì)基本方法。

2 PC與FP0 PLC之間的通信協(xié)議和接口
在一個(gè)規(guī)模較大的紡織工業(yè)控制系統(tǒng)中，常常有幾十個(gè)、幾百個(gè)甚至更多的測(cè)溫和控制對(duì)象。即使速度很高的系統(tǒng)，也很難滿足要求。為了降低危險(xiǎn)，提高可靠性，必須將任務(wù)分散，而分散的設(shè)備需要通過(guò)一定的手段連接起來(lái)，其中數(shù)據(jù)通信和系統(tǒng)互連是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。松下FP0系列PLC具有較強(qiáng)的通信功能，可以適合各種工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的不同需要， 其中包括以太網(wǎng)協(xié)議及通用接口、H型鏈接通信系統(tǒng)(H-LINK)、P型鏈接系統(tǒng)(OPTICAL LINK)、W型鏈接系統(tǒng)(WIRE-LINK)和C-NET鏈接系統(tǒng)，還有遠(yuǎn)程I/O通信系統(tǒng)(REMOTE I/O)，它們通過(guò)RS-485、RS-232或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)插座在PLC-PLC、計(jì)算機(jī)與PLC之間進(jìn)行通信。但是要利用這些系統(tǒng)協(xié)議，必須采用專用高級(jí)通信單元，這勢(shì)必增加系統(tǒng)的成本。為了節(jié)省開(kāi)支，紡織工業(yè)系統(tǒng)可以直接采用松下電工最基礎(chǔ)的專用通信協(xié)議-NEWTOCOL。
NEWTOCOL分為兩部分:一是NEWTOCOL-COM，即關(guān)于計(jì)算機(jī)通信的協(xié)議;二是NEWTOCOL-DATA，即關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。
2.1 NEWTOCOL-COM的幀格式
(1) 命令發(fā)送幀

(2) 正確響應(yīng)幀
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(3) 錯(cuò)誤響應(yīng)幀
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2.2 NEWTOCOL-DATA的幀格式
(1) 命令發(fā)送幀
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(2) 正確響應(yīng)幀
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(3) 錯(cuò)誤響應(yīng)幀
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通過(guò)該協(xié)議可更加快捷地傳送系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，設(shè)置PLC所需的參數(shù)。FP0 PLC與上位機(jī)鏈接通信協(xié)議如圖1所示:

圖1 FP0 PLC 與上位機(jī)鏈接通信協(xié)議

3 通信程序設(shè)計(jì)
在PC機(jī)和松下FP0系列PLC進(jìn)行串行通信時(shí)，由于PC與PLC之間的信息傳送是通過(guò)PLC編程口實(shí)現(xiàn)的，采用的是FP0 PLC專用協(xié)議通信指令。因此，在PC編程方面需要嚴(yán)格的遵循PLC編程口通訊協(xié)議。具體實(shí)現(xiàn)介紹如下:
3.1 串口設(shè)備的打開(kāi)
在Visual C++中，利用MFC CFile類來(lái)實(shí)現(xiàn)串行通訊。這種通信方式與訪問(wèn)磁盤普通文件沒(méi)有太大不同。打開(kāi)串口設(shè)備需作以下操作:
CFile file;
CFileException e
File.open(
portName, // example "com1",com2"
CFile::modeReadWrite,
&e);
3.2 串口設(shè)備的初始化
串行端口創(chuàng)建時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行設(shè)置以匹配與其對(duì)話的設(shè)備。FP0系列PLC的波特率為固定的9600bps，奇偶校驗(yàn)采用奇校驗(yàn)，1位停止位，8位數(shù)據(jù)位。一般地，可用如下程序設(shè)置它們:
DCB dcb;
::GetCommState((HANDLE)file.m_hFile,&dcb);
dcb.BaudRate=9600;
dcb.StopBits=1;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity=1;
::setCommState((HANDLE)file.m_hFile,&dcb);
為了更好的控制端口可以利用SetCommTimeouts()函數(shù)打開(kāi)或關(guān)閉串口超時(shí)功能，具體程序如下:
COMMTIMEOUTS cto;
::GetCommTimeouts((HANDLE)file.m_hFile,&ct0);
cto.ReadIntervalTimeout=0;
cto.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
cto.ReadTotalTimeoutConstant=0;
cto.WriteTotalTimeoutMultiplier=0;
cto.WriteTotalTimeoutConstant=0;
::SetCommTimeouts((HANDLE)file.m_hFile,&cto);
3.3 PC與FP0 PLC之間的通信實(shí)現(xiàn)
在FX2系列PLC與PC機(jī)的通信中，數(shù)據(jù)是以幀為單位發(fā)送和接收的。其中字符ENQ(0x05)、ACK(0x06)、
和NAK(0x15)作為單個(gè)字符，可以構(gòu)成單字符幀。若通訊正常，則應(yīng)答字符$;若通信有錯(cuò)，則應(yīng)答字符!。其余的字符在發(fā)送和接收時(shí)必須用字符%和CR分別表示該字符幀的起始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志，否則將構(gòu)成幀錯(cuò)。一個(gè)多字符幀由%、地址碼、站號(hào)、數(shù)據(jù)、和校驗(yàn)以及CR五部分組成，其中和校驗(yàn)值是其初值為０，然后從起始符開(kāi)始與該幀報(bào)文中每一字節(jié)按位進(jìn)行異或運(yùn)算得到。
(1) 應(yīng)用MFC CFile類實(shí)現(xiàn)對(duì)串口設(shè)備的讀、寫操作的代碼
//讀串口
char m_Readbuff[UINT n];
uint nByte=file.read(
&m_ReadBuff, //緩存儲(chǔ)沖
UINT nCount //所讀字節(jié)數(shù)
//寫串口
char m_WriteBuff[UINT n];
file.Write(
&m_WriteBuff, //存儲(chǔ)緩沖
UINT nCount //縮寫字節(jié)數(shù)
);
(2) PC機(jī)實(shí)現(xiàn)與PLC通信的程序代碼
char m_WriteBuff[10];
char m_ReadBuff[10];
UINT nByte=0;
m_WriteBuff[0]=0x05 //ENQ
//寫串口
file.Write(
m_WriteBuff, //存儲(chǔ)緩沖
//所讀字節(jié)數(shù)
);
//讀串口
nByte=file.Read(
m_ReadBuff, //存儲(chǔ)緩沖
//所寫字節(jié)數(shù)
);
switch (m_ReadBuff[0])
{
case : 0x24 //應(yīng)答$，通信正常
//添加相關(guān)處理代碼
break;
case : 0x21
//應(yīng)答!，通訊故障
//添加相關(guān)處理代碼
break;
}
3.4 PC對(duì)PLC內(nèi)各軟設(shè)備進(jìn)行讀、寫操作
FP0系列PLC的所有開(kāi)關(guān)量輸入、輸出以及各軟設(shè)備對(duì)PC機(jī)都是透明的，只有當(dāng)PLC的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值采用常數(shù)時(shí)，以及文件寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)，PC機(jī)不能對(duì)其進(jìn)行讀寫。不論P(yáng)LC處在“STOP”狀態(tài)還是“RUN”狀態(tài)，PC機(jī)都可以按1.1所列的命令對(duì)PLC進(jìn)行讀、寫操作。這里僅給出PC機(jī)與PLC通信所用多字符幀的格式及簡(jiǎn)單示例，實(shí)際應(yīng)用時(shí)只需將多字符幀中的字符ASCII碼(十六進(jìn)制)按順序賦予相應(yīng)的字符數(shù)組
m_WriteBuff，m_ReadBuff，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的操作。
(1) 讀操作

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(2) 寫操作
微機(jī)對(duì)PLC軟設(shè)備進(jìn)行寫操作的多字符幀的編制格式如下表所示:

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PLC接收到寫操作多字符幀格式后，若接收到數(shù)據(jù)有效，則應(yīng)答$(0x24)，該字符幀如下表所示:

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若接收數(shù)據(jù)無(wú)效或和校驗(yàn)出錯(cuò)，則應(yīng)答字符!(0X21)，該字符幀如下表所示:

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3.5 關(guān)閉串口設(shè)備
PC機(jī)與PLC通信完畢后，PC機(jī)關(guān)閉一個(gè)已打開(kāi)的串口設(shè)備只需如下一條語(yǔ)句即可完成。
File.Close();

4 應(yīng)用實(shí)例
以上介紹了利用MFC實(shí)現(xiàn)PC與FX2系列PLC串行通訊的基本方法及其關(guān)鍵部分程序代碼。上面的程序代碼為基礎(chǔ)，不僅可以編制用于以PLC為現(xiàn)場(chǎng)主控機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，而且可編制出微機(jī)與其他具有串行通信能力設(shè)備的串行通信程序。本人已成功使用VC5.0實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的通信，并應(yīng)用于青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院開(kāi)發(fā)的掉毛量測(cè)試儀。該測(cè)試儀控制系統(tǒng)采用PLC 控制步進(jìn)電機(jī)方案，有效地提高了工作效率，使操作人員通過(guò)PC的顯示可以監(jiān)測(cè)并控制儀器的工作。兔毛織物掉毛量測(cè)試儀已可靠運(yùn)行一年，實(shí)踐證明它具有控制靈活、使用簡(jiǎn)單、功能擴(kuò)充方便、抗干擾性能強(qiáng)的特點(diǎn)。沒(méi)有出現(xiàn)任何通訊連接的問(wèn)題。