永宏FBs系列PLC的自由通訊協(xié)議及應(yīng)用

引言
電子技術(shù)的日益發(fā)展，通訊接口給工業(yè)控制的自動(dòng)化集中控制帶來巨大的變化，系統(tǒng)的分布控制，網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等都是通過通訊來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。各個(gè)智能設(shè)備之間要進(jìn)行正常通訊，首先要保證以下3個(gè)條件一致：通訊硬件界面相同；通訊參數(shù)設(shè)置一致；以及通訊協(xié)議一致。在串口的通訊中，界面都已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化，參數(shù)設(shè)定亦可透過設(shè)定來保持一致。但在智能自動(dòng)化設(shè)備中，由于品牌和產(chǎn)品都存在差異，對于同一種產(chǎn)品，不同的品牌就可能存在不同的通訊協(xié)議！所以，智能設(shè)備的通訊，設(shè)備的選擇是關(guān)鍵！但針對同種協(xié)議的產(chǎn)品，就有可能縮小設(shè)備選型范圍，勢必會(huì)對系統(tǒng)的組成存在影響。如造成成本的提升，系統(tǒng)得不到優(yōu)化等問題。
現(xiàn)就針對通訊協(xié)議，介紹永宏P(guān)LC的自由口通訊協(xié)議做介紹。即通過自由協(xié)議，可以跟任何一個(gè)智能設(shè)備進(jìn)行連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。大大方便了技術(shù)人員的選型，更有利控制系統(tǒng)的優(yōu)化，性價(jià)比的提升！

1. 系統(tǒng)硬件要求

1.1 永宏FBs-PLC通訊功能
永宏FBs-PLC提供相當(dāng)強(qiáng)大的通訊功能，SoC單晶片中集合5個(gè)高速通訊端口。主機(jī)自帶一個(gè)通訊端口。多樣的擴(kuò)展方式，可以選擇通訊模塊或者通訊板實(shí)現(xiàn)通訊端口的擴(kuò)展，單一主機(jī)可以最多擴(kuò)展至5個(gè)通訊端口；數(shù)據(jù)傳輸可以選擇ASCII碼或者速度快一倍的二進(jìn)制碼來傳輸；每個(gè)通訊端口通訊速率高達(dá) 921.6Kbps；支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面；通訊協(xié)議提供永宏標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，工業(yè)界通用的ModBus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以及自由口協(xié)議。這里我們就永宏P(guān)LC的自由通訊協(xié)議做進(jìn)一步探討。
1.2 永宏P(guān)LC自由通訊協(xié)議簡介
所謂自由通訊協(xié)議，永宏P(guān)LC作為主站，根據(jù)通訊的從站設(shè)備通訊格式來編寫通訊傳輸數(shù)據(jù)格式，以保證通訊格式的一致性。在符合從站設(shè)備的數(shù)據(jù)格式時(shí)設(shè)備才能識(shí)別主站發(fā)送出來的命令要求，再根據(jù)命令來進(jìn)行處理數(shù)據(jù)、做響應(yīng)回復(fù)等工作。這樣將大大提高PLC控制對象的通訊接口兼容。

圖1.1 RS-485單主多從通訊示意圖

如圖1.1所示，一個(gè)永宏P(guān)LC可以跟多個(gè)智能從站進(jìn)行通訊；智能從站可以同為一種設(shè)備不同品牌，或者不同設(shè)備不同品牌，例如其他品牌的PLC、變頻器、智能儀表等，只要符合RS-485通訊要求即可組網(wǎng)。

2. 軟件系統(tǒng)要求與設(shè)計(jì)

2.1 串行口通訊協(xié)議格式
在串行通訊中，數(shù)據(jù)的格式一般如下圖所示：

圖1.2 串行口一般通訊數(shù)據(jù)格式

在協(xié)議中，一些通訊協(xié)議要求命令請求碼，一些則不需要；從起始符到結(jié)束符，格式都相似。
起始符：表示通訊命令的開始， 常用02H表示。
地址：從站設(shè)備的地址， 范圍在“00H~7FH”。
功能碼：從站設(shè)備所規(guī)定的功能碼，以響應(yīng)主站的作動(dòng)要求。
數(shù)據(jù)：根據(jù)命令碼執(zhí)行的數(shù)據(jù)區(qū)。
校驗(yàn)：為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠的通訊，協(xié)議中都設(shè)定校驗(yàn)碼。常見的校驗(yàn)有CRC,CHECKSUM。
結(jié)束符：表示一筆通訊命令的完成。通常使用03H表示。
在所使用的設(shè)備中會(huì)，做相關(guān)的協(xié)議規(guī)定和參數(shù)說明，所以我們只要依照設(shè)備的通訊格式編寫通訊命令，請求從站執(zhí)行命令，并根據(jù)主站是否要求做相關(guān)的回應(yīng)，來完成響應(yīng)。下面，我們會(huì)以與士林變頻器通訊為實(shí)例，做相關(guān)的介紹。

2.2 永宏P(guān)LC端軟件設(shè)計(jì)

永宏P(guān)LC在通訊編程方便提供相當(dāng)便利的指令和編程方法。在指令方式，使用一個(gè)功能指令配合通訊表格，即可完成通訊命令。下面就對指令與表格編輯做相關(guān)介紹。永宏P(guān)LC提供兩個(gè)通訊指令FUN150和FUN151，其中FUN150用于ModBus協(xié)議通訊用，這里就不做介紹，詳細(xì)請參考《永宏P(guān)LC使用手冊》介紹。FBs-PLC可由Por t 1、2、3 或4等四個(gè)通訊端口來作永宏多臺(tái)CPU LINK聯(lián)機(jī)或與具有RS-232/RS-485通訊接口的智能型外圍通過通訊方式作聯(lián)機(jī)整合應(yīng)用。
FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機(jī)便利指令可指定那個(gè)通訊端口以何種工作模式運(yùn)作共有Mode 0～ 3 四種工作模式， 其中的Mode 3 模式為〝高速LINK 網(wǎng)絡(luò)〞模式只允許Port 2使用，其余都為“一般LINK 網(wǎng)絡(luò)”，下表是高速LINK 與一般LINK 指令模式的差別說明。

2.3 FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機(jī)便利指令

FUN151通訊指令梯形圖符號(hào)如下：

圖2.1 FUN151指令符號(hào)

說明：
EN：執(zhí)行控制輸入
PAU：執(zhí)行暫停輸入
BAT：通訊放棄輸入
ACT：通訊正執(zhí)行中輸出
ERR：通訊出錯(cuò)指示輸出，可以在監(jiān)視中查找對應(yīng)的錯(cuò)誤碼。
DN：通訊正常完成指示輸出。

另外還有通訊端口的特殊繼電器和特殊寄存器，簡單介紹如下。

我們針對文章內(nèi)容，介紹一下MD1模式的工作。對于MD2模式，主要是當(dāng)要求永宏P(guān)LC被動(dòng)接收其他設(shè)備后再做響應(yīng)時(shí)使用，若只做接收不回應(yīng)，則就不需要該模式，所以我們重點(diǎn)講一下MD1的工作原理。

2.4 FUN151（CLINK）：MD1 通訊聯(lián)機(jī)便利指令(自由協(xié)議主動(dòng)模式)
FUN151（CLINK）：MD1 模式提供永宏P(guān)LC 主動(dòng)與具有RS-232/RS-485 通訊端口的智能
型外圍設(shè)備聯(lián)機(jī)；通訊格式由WinProladder程序編寫，必須與所要聯(lián)機(jī)的通訊設(shè)備一致，才能成功聯(lián)機(jī)。

2.4.1 MD1操作數(shù)SR 的說明
SR：數(shù)據(jù)傳送表格的起始寄存器。即與FUN151指令中的SR對應(yīng)，例如SR填寫“R5000”時(shí)，則RS+0就為R5000，而RS+1即是R5001，以此類推。

說明：1.在選擇“只傳送”模式時(shí)，接收信息的起始符+結(jié)束符無意義；
2.在使用“傳送后接收”時(shí)，要設(shè)定好起始符和結(jié)束符，以保證通訊接收無誤，通訊程序也簡單有效；
3.當(dāng)接收回應(yīng)信息時(shí)，接收完畢后CPU將計(jì)算總接收數(shù)據(jù)的長度，填到WR+8寄存器。

2.4.2 MD1操作數(shù)WR的說明
WR：通訊指令運(yùn)作占用寄存器，具體寄存器作用如下所示。

2.4.3泛用通訊表格的編輯
在SR的寄存器空間，對應(yīng)的建立一個(gè)通訊表格，在表格中依照從站設(shè)備的通訊協(xié)議，編寫通訊數(shù)據(jù)；這樣很直觀，很有效率就能完成從站設(shè)備通訊數(shù)據(jù)的編寫。當(dāng)然，用戶可以對寄存器做好各項(xiàng)運(yùn)算后，對應(yīng)的填寫正確數(shù)值，也能完成通訊命令的編寫。例如SR+1為R5001寄存器，假設(shè)設(shè)備的起始符為02H，結(jié)束符為03H，可以直接將數(shù)據(jù)“0203H”往5001里面送.但當(dāng)中運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等的計(jì)算較表格，比較復(fù)雜，建議還是采用表格編寫。
在WinProLadder程序的專案管理窗口中的“泛用通訊表格”標(biāo)簽上，點(diǎn)擊右鍵來建立一個(gè)表格；或者可以選擇FUN151指令，然后按“Z”建來建立。通過這樣的操作后，會(huì)彈出“自由通訊表格”的編輯框，如下圖所示。

圖2.3自由通訊表格

在通訊模式中，選擇“只傳送”或者“傳送后接收回應(yīng)”；即與SR中的SR+0相對應(yīng)。
起始碼和結(jié)束碼：設(shè)定接收信息的起始符和結(jié)束符；與SR中的SR+1對應(yīng)。
在“通訊命令表格編輯”中，即要依從站設(shè)備通訊協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式來輸入命令。通訊傳送的是ACSII碼，命令可以使用十進(jìn)制、十六進(jìn)制和字符來表示；在要用字符表示時(shí)，要使用“’”單引號(hào)引起來，表示字符的ACII碼。接下內(nèi)容，我們以實(shí)例應(yīng)用來介紹自由通訊口的MD1主動(dòng)模式的應(yīng)用。

3. 自由通訊協(xié)議的應(yīng)用

3.1 永宏P(guān)LC與士林(SS系列)變頻器通訊
3.1.1硬件配置
士林變頻器提供的是RS-422/485的通訊界面，在這里永宏P(guān)LC端增加一塊FBs-CB25來擴(kuò)充一個(gè)RS-485的通訊界面。硬件上配線如下圖所示。

圖3.1永宏P(guān)LC與士林變頻器通訊配線圖

另外在FBs-CB25端，請?jiān)O(shè)定終端電阻的撥動(dòng)開關(guān)到”O(jiān)”狀態(tài)，表示使用終端電阻。
變頻器端的通訊參數(shù)設(shè)定
控制方式來源:1(Pr31)為通訊控制
波特率：;9600(Pr32);
站號(hào)：1(Pr36);
數(shù)據(jù)位： 8BIT(Pr48);
停止位：1停止位(Pr49);
校驗(yàn)：無校驗(yàn)(Pr50);
CR校驗(yàn)(Pr51)
將波特率、停止位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)設(shè)定與PLC端的Por2口一致，其他參數(shù)根據(jù)需要做調(diào)整。

3.1.2士林變頻器通訊協(xié)議

○1上位機(jī)通訊請求；
○2等待時(shí)間
○3變頻器回應(yīng)數(shù)據(jù)
○4上位機(jī)處理時(shí)間
○5上位機(jī)回復(fù)數(shù)據(jù)
3.1.3變頻器通訊數(shù)據(jù)格式
1， 上位機(jī)至變頻器通訊要求(我們針對內(nèi)容只介紹格式A：寫資料至變頻器。其他從略)。

2， 資料寫入時(shí)，變頻器回應(yīng)數(shù)據(jù)格式

其他通訊格式請參考士林變頻器使用手冊。

3.1.4通訊控制字

停止命令 ：當(dāng)FAH的資料為“0”時(shí)變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下：

根據(jù)以上的命令 在軟件中編寫程