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(diǎn)，即數(shù)據(jù)的計(jì)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(jì)算機(jī)恰好能彌補(bǔ)PLC的不足，它不但有很強(qiáng)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(jì)算機(jī)結(jié)合，可使系統(tǒng)達(dá)到既能及時(shí)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(jì)算機(jī)之間的通信。本文以O(shè)MRON公司的CPMIA小型PLC為例，詳細(xì)的討論了PLC與計(jì)算機(jī)通信的原理和用VB如何實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)的通信。
2 通行原理與方法
上位機(jī)要能夠通過PLC監(jiān)控下層設(shè)備的狀態(tài)，就要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC間的通信，一般工業(yè)控制中都是采用RS232C實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)首先向PLC發(fā)送查詢數(shù)據(jù)的指令(實(shí)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(jìn)行校驗(yàn)(FCS校驗(yàn)碼)，看其是否正確，如果正確，則向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)(包含首尾校驗(yàn)字節(jié))。否則，PLC拒絕向上位機(jī)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(shí)現(xiàn)通信。PLC與計(jì)算機(jī)之間的
連接是通過OMRON提供的專用電纜CQM1-CIF01來實(shí)現(xiàn)的，其硬件連接圖如圖1所示。

其中@放在首位，表示以@開始，設(shè)備號為上位機(jī)識別所連接的PLC的設(shè)備號。識別碼為命令代碼，用來設(shè)置用戶希望上位機(jī)完成的操作，F(xiàn)CS為幀檢驗(yàn)代碼，一旦通信出錯，通過計(jì)算FCS可以及時(shí)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(jì)算機(jī)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(shí)有返回。
4 通信程序的設(shè)計(jì)
為了充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理的強(qiáng)大功能，我們可以采用計(jì)算機(jī)有優(yōu)先權(quán)的方式，在計(jì)算機(jī)上編寫程序來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信， 計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)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，Windows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(yàn))， 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(shí)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(yàn)，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(jì)算校驗(yàn)碼FCS，計(jì)算FCS的VB自定義函數(shù)如下:
Function FCS(ByVal InputStr As String) As String
Dim Slen, i, Xorresult As Integer
Dim Tempfes As String
Slen=Len(InputStr) '求輸入字符串長度
Xorresult = 0
For i = 1 To Slen
Xorresult = Xorresult Xor Asc(Mid$(InputStr, i, 1)) '按位異或
Next i
Tempfes=Hex$(Xorresult) '轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制
If Len(Tempfes)=1Then Tempfes =“0”+Tempfes
FCS = Tempfes
End Function
(3) 計(jì)算機(jī)與PLC通信程序。
主要是一個(gè)自定義函數(shù)。
Function ReadData(ByVal InputStr As String, ByVal Num As Integer) As String
Dim OutputStr As String
Dim InString As String
Dim ReturnStr As String
Dim EndString As String
Dim FCSString As String
Dim ReturnFCSString As String)
MSComm.InBufferCount=0
OutputStr=InputStr+FCS(InputStr)+“*” '給出命令幀
MSComm.Output=OutputStr+Chr$(13) '向PLC傳送命令幀
Do
DoEvents
Loop While MSComm.InBufferCount < 15
InString=MSComm.Input '獲取PLC的響應(yīng)幀
'結(jié)束碼判斷
EndString = Mid$(InString, Len(InString) -
Num- 5, 2)
If EndString = "13" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
ElseIf EndString = "14" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
ElseIf EndString = "15" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
ElseIf EndString = "18" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
ElseIf EndString = "A3" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
ElseIf EndString = "A8" Then
ReadData = "Error"
Exit Function
End If
'響應(yīng)幀校驗(yàn)
EndString = Mid$(InString, 1, Len(InString) - 4)
ReturnFCSString = Mid$(InString,Len(InString) - 3, 2)
FCSString = FCS(EndString)
If FCSString <> ReturnFCSString Then
ReadData = "Error"
Exit Function
End If
ReturnStr = Mid$(InString,
Len(InString) - Num - 3, Num)
ReadData = ReturnStr
End Function
從上面程序可以看到，計(jì)算機(jī)對PLC返回的響應(yīng)幀要進(jìn)行FCS校驗(yàn)，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(jì)算機(jī)獲取信息的正確性，而且提高了計(jì)算機(jī)監(jiān)控的實(shí)時(shí)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(jī)電一體化設(shè)備中得到實(shí)施運(yùn)用，經(jīng)試驗(yàn)運(yùn)行，證明這種通信方法穩(wěn)定、可靠，確實(shí)是一種非常有效的方法。將PLC與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，PLC作為下位機(jī)，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，形成一個(gè)優(yōu)勢互補(bǔ)的自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“集中管理，分散控制”。其中各個(gè)PLC子系統(tǒng)或遠(yuǎn)程工作站在生產(chǎn)現(xiàn)場對各個(gè)被控對象進(jìn)行控制，利用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成一個(gè)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。