串行通訊的PLC遠(yuǎn)程控制

二、通訊協(xié)議及處理方法
（一）主站與子站的通訊協(xié)議
主站采用電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)循環(huán)規(guī)約與子站進(jìn)行通信，但遠(yuǎn)動(dòng)循環(huán)規(guī)約中僅有主站對(duì)子站的單點(diǎn)遙控命令，為此主站端必須對(duì)CDT規(guī)約進(jìn)行擴(kuò)展，我們借用遙信報(bào)文的格式，將主站端需要控制的低壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)，用遙信報(bào)文下發(fā)到子站，為此僅需將下發(fā)的遙信報(bào)文中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)內(nèi)容分析出來(lái)，分別放置在yk_road[0]、 yk_road[1]、yk_road[2]、yk_road[3]四個(gè)字節(jié)中，支持對(duì)32路低壓斷路器的控制。報(bào)文由同步字、控制字和信息字三部分組成，其格式如下：
同步字為6個(gè)字節(jié)：0dbh，09h，0dbh，09h，0dbh，09h；控制字為6個(gè)字節(jié)：控制字節(jié)、幀類別、幀長(zhǎng)度、源站址、目的站址、CRC校驗(yàn)；信息字為幀長(zhǎng)度×6個(gè)字節(jié)，本文因?yàn)榭刂泣c(diǎn)數(shù)在32個(gè)以內(nèi)，所以信息字僅為6個(gè)字節(jié)：功能碼、1到8組開(kāi)關(guān)柜控制狀態(tài)、9到16組開(kāi)關(guān)柜控制狀態(tài)、17到24組開(kāi)關(guān)柜控制狀態(tài)、備用開(kāi)關(guān)柜控制狀態(tài)、CRC校驗(yàn)。整個(gè)控制報(bào)文18個(gè)字節(jié)，這樣既符合CDT規(guī)約的通信格式，又不增加RTU的通信報(bào)文分析負(fù)擔(dān)。
在該規(guī)約處理中，關(guān)鍵為實(shí)時(shí)判斷出同步字頭，然后根據(jù)幀類別區(qū)別遙控選擇命令、遙控執(zhí)行命令、遙控轍消命令、系統(tǒng)對(duì)時(shí)和成組開(kāi)關(guān)控制命令，分析出遙控?cái)?shù)據(jù)存放在yk_road[0]～yk_road[3]中，并置相應(yīng)標(biāo)志，再由遠(yuǎn)動(dòng)測(cè)量裝置將命令進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換發(fā)給
PLC。實(shí)現(xiàn)該規(guī)約的分析方法voidinterruptCntReach1（）函數(shù)如下：
voidinterruptCntReach1（）/*串口1每收到一個(gè)字節(jié)中 斷一次的中斷處理程序*/
{ cntreach[1]++； /*每接收一個(gè)字節(jié)，中斷 接收計(jì)數(shù)器加1*/
stat=sio_read（p[1]，data，1）；/*從串口1緩沖區(qū)讀入一 個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)放到data[0]中*/
if（ok[1]==0）{/*如未判斷到同步字節(jié)，以下分析同步 字頭*/
switch（tp[1]）{
case0：if（data[0]==0xd7）tp[1]++； break；
case1：if（data[0]==0x09）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case2：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case3：if（data[0]==0x09）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case4：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；
else tp[1]=0； break；
case5：if（data[0]==0x09）
{ ok[1]=1；cntreach[1]=0； }
else tp[1]=0； break；
default：break； } }
if（（ok[1]==1）&&（cntreach[1]、=0））/*已判斷到同步字頭后，以下分析報(bào)文內(nèi)容*/
{Rx_buf[1][cntreach[1]-1]=data[0]；
if（cntreach[1]==3）LGn[1]=Rx_buf[1][2]；
if（cntreach[1]>=（LGn[1]*6+6））
{step_flag[1]=1；/*置報(bào)文同步標(biāo)志*/
CODE[1]=Rx_buf[1][1]； /*幀類別*/
switch（CODE[1]）{
case0x61：…/*遙控選擇命令處理*/
case0xc2：…/*遙控執(zhí)行命令處理*/
case0xb3：…/*遙控轍消命令處理*/
case0x7a：…/*系統(tǒng)對(duì)時(shí)，*/
case0xf4：if（Rx_buf[1][6]==0xf0）/*分析出遙控?cái)?shù) 據(jù)，并置相應(yīng)標(biāo)志*/
if（Rx_buf[1][2]==1）
{yk_road[0]=Rx_buf[1][7]；
yk_road[1]=Rx_buf[1][8]；
yk_road[2]=Rx_buf[1][9]；
yk_road[3]=Rx_buf[1][10]；
yk.road=1；yx1_state[0]=1；} break；
default：break；
}reset_point（1）；/*復(fù)位各種標(biāo)志的函數(shù)*/
} }sio_flush（p[1]，0）； }
（二）子站與松下PLC的通信協(xié)議
松下PLC通信協(xié)議MEWTOCOL2COM為廠家專門設(shè)計(jì)的協(xié)議，采用ASCII碼的方式傳送，用應(yīng)答方式實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與松下Fp1PLC之間的通信。由子站端RTU發(fā)出/命令信息0，F(xiàn)P1PLC響應(yīng)，其基本格式如圖2。



其命令代碼Commandcode由2～3個(gè)ASCII字符組成，共26種，主要有：RCS為讀一個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)；WCS為寫一個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)；RCP為讀多個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)；WCP為寫多個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)；RS為讀定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值；WS為寫定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值；RCC為將多個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)以字方式讀入；WCC為將多個(gè)觸點(diǎn)數(shù)據(jù)以字方式寫入；因此，通過(guò)對(duì)這26種命令組合分析，可以完全構(gòu)成由遠(yuǎn)程對(duì)PLC進(jìn)行控制，而PLC本身無(wú)需編寫任何梯形圖。通過(guò)分析測(cè)試，例如對(duì) PLC下發(fā)ASCII數(shù)據(jù)串“%01#RCCX00000001**\xod”，共19個(gè)字節(jié)，其中X是輸入數(shù)據(jù)類型，Y是輸出數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)串末尾是回車符，必須用\xod代替，其中報(bào)文可以不計(jì)算BCH校驗(yàn)碼，用**代替，該報(bào)文實(shí)現(xiàn)了以字方式讀01號(hào)PLC中的輸入從0000到0001數(shù)據(jù)，共32 路輸入數(shù)據(jù)。PLC收到該報(bào)文后，立即回17個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)串，前6個(gè)數(shù)據(jù)為/%01#RC0，后8個(gè)數(shù)據(jù)為2個(gè)字的輸入點(diǎn)數(shù)據(jù)，每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)用4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字符可表示4位輸入點(diǎn)的狀態(tài)，設(shè)計(jì)了Read_fp1_input（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)報(bào)文分析轉(zhuǎn)換方法。
對(duì)PLC的輸出控制用WCC命令實(shí)現(xiàn)，其基本數(shù)據(jù)串格式為“%01#WCCY000000030000000000000000**/xod”，該報(bào)文實(shí)現(xiàn)了以字方式置01號(hào)PLC中的輸出點(diǎn)從0000到0003數(shù)據(jù)，控制數(shù)據(jù)內(nèi)容為16個(gè)字節(jié)，每個(gè)字符可表示4位輸出點(diǎn)的狀態(tài)，共64路輸出數(shù)據(jù)。因?yàn)槊總€(gè)低壓開(kāi)關(guān)柜需要“開(kāi)”、“斷”2 路輸出控制，實(shí)際此命令只可控制32路開(kāi)關(guān)。為了系統(tǒng)可靠，低壓開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)為脈沖控制型，為此必須用通信命令
來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC輸出觸點(diǎn)的同時(shí)輸出，延時(shí)一段后再對(duì)PLC進(jìn)行求反輸出控制。設(shè)計(jì)Write_fp1_output（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)了具體報(bào)文轉(zhuǎn)換成輸出數(shù)據(jù)下發(fā)給PLC的方法。
Read_fp1_input（） /*讀FP1PLC輸入數(shù)據(jù)的 處理函數(shù)*/
{unsignedcharfp1_read[19]=/%01#RCCX00000001* *\x0d0；intn；
memcpy（SendBuffer，fp1_read，19）；
receive_ok=0； termintrr=0；count=0；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，19）；
while（count<wait_time）
{if（termintrr）
{if（Test_buf[6][3]==0x24）
{Test_buf[6][6]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][6]）；
Test_buf[6][7]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][7]）；
Test_buf[6][8]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][8]）；
Test_buf[6][9]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][9]）；
Test_buf[6][10]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][10]）；
Test_buf[6][11]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][11]）；
Test_buf[6][12]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][12]）；
Test_buf[6][13]=Asc_to_Hex（Test_buf[6][13]）；
yx_road[0]=（（Test_buf[6][6]&0x0f）*16+Test_buf [6][7]）；
yx_road[1]=（（Test_buf[6][8]&0x0f）*16+Test_buf [6][9]）；
yx_road[2]=（（Test_buf[6][10]&0x0f）*16+Test_ buf[6][11]）；
yx_road[3]=（（Test_buf[6][12]&0x0f）*16+Tes buf[6][13]）；
step_flag[6]=1； count = wait_time+1；
} } }}
Asc_to_Hex（charx）/*ASCII碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù) */
{ if（x<=0x39）x=x&0x0f； else x=x-“A”+ return x；}
Hex_to_Asc（charx，inthigh）/*十六進(jìn)制數(shù)的高、 轉(zhuǎn)換成ASCII碼*/
{if（high==1）x=（（x&0xf0）>>4）&0x0f； else x&0x0f；
if（x>9）x=x+-A。-10； elsex=x+0x30；
return（x）；}
Write_fp1_output（）/*控制FP1PLC輸出，并合成 沖的處理函數(shù)*/
{unsignedcharfp1_write[35]=/%01#WCCY0000 00000000000000**\x0d0；
intn；
memcpy（SendBuffer，fp1_write，35）；
receive_ok=0； termintrr=0； count=0；
SendBuffer[16]=Hex_to_Asc（～yk_road[0]，1）；
SendBuffer[17]=Hex_to_Asc（～yk_road[0]，0）；
SendBuffer[18]=Hex_to_Asc（～yk_road[1]，1）；
SendBuffer[19]=Hex_to_Asc（～yk_road[1]，0）；
SendBuffer[20]=Hex_to_Asc（yk_road[2]，0）；
SendBuffer[21]=Hex_to_Asc（～yk_road[2]，0）；
SendBuffer[28]=Hex_to_Asc（yk_road[0]，1）；
SendBuffer[29]=Hex_to_Asc（yk_road[0]，0）；
SendBuffer[30]=Hex_to_Asc（yk_road[1]，1）；
SendBuffer[31]=Hex_to_Asc（yk_road[1]，0）；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，35）；
while（count<wait_time）
{if（termintrr） count=count+1；}
count=0；
while（count<36）{if（count>30）
{memcpy（SendBuffer，fp1_write，35）；
receive_ok=0； termintrr=0；
sio_putb（p[6]，SendBuffer，35）；
count=40；
}}sleep（1）；
Read_fp1_input（）；/*讀PLC得觸點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)*/
yx_duiwei（）；/*遙信數(shù)據(jù)對(duì)位*/
Send_yx（）；} /*將遙信數(shù)據(jù)上送*/
（三）控制的實(shí)現(xiàn)
我們?yōu)橄到y(tǒng)操作員在主站端設(shè)計(jì)了兩種控制方式，第1種為手動(dòng)遙控：在后臺(tái)的圖形界面中，點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)的變電站，再進(jìn)入路燈和景觀燈所在的控制界面，界面中每一組路燈對(duì)應(yīng)變電站的一個(gè)低壓抽屜柜，操作員用鼠標(biāo)選擇路燈和景觀燈的“開(kāi)”、“滅”狀態(tài)，再將所有的開(kāi)滅狀態(tài)組成字節(jié)數(shù)據(jù)，用CDT報(bào)文下發(fā)給變電站的 RTU。RTU收到路燈控制命令后，將報(bào)文解析和重組，用MEWTOCOL2COM通信協(xié)議將控制數(shù)據(jù)傳送給PLC。PLC將按照系統(tǒng)操作員在后臺(tái)的設(shè)置執(zhí)行控制命令，RTU將控制結(jié)果及時(shí)反饋給主站端，主站端將這一控制過(guò)程作為一條記錄存入數(shù)據(jù)庫(kù)，可以事后查詢。第2種控制方式為時(shí)控：操作員用鼠標(biāo)選擇在××年××月××日××?xí)r××分或星期幾時(shí)的路燈和景觀燈的/開(kāi)0、/滅0狀態(tài)，將這些數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)設(shè)定時(shí)間到達(dá)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以根據(jù)RTU的反饋信息確定控制是否成功，并可決定是否重發(fā)。
因?yàn)閷?duì)PLC的控制是在子站RTU完成的，為控制的實(shí)時(shí)性，我們采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)PLC的通信控制，確保PLC中無(wú)需編寫任何梯形圖邏輯。由于系統(tǒng)主站與子站之間的通信是基于十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的CDT規(guī)約，而 MEWTOCOL2COM通信協(xié)議是基于ASCII碼的數(shù)據(jù)通信，為此設(shè)計(jì)了兩個(gè)函數(shù)用于基于ASCII字符數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。其中發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù) Sio_putb（），其使用格式見(jiàn)Read_fp1_input（）程序。另一個(gè)數(shù)據(jù)接收中斷處理處理函數(shù)為本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，為方便和可靠，本文設(shè)計(jì)的中斷觸發(fā)信號(hào)為“串行口收到回車符（十六進(jìn)制的0dH）”，確保PLC每應(yīng)答完一幀完整的報(bào)文，RTU才進(jìn)入中斷處理，并在中斷處理程序中完成報(bào)文數(shù)據(jù)的分析，大大提高了快速性和可靠性。這種方法在基于ASCII字符的通信中極為有效。本文RTU有6個(gè)串口，串口1為與主站的全雙工通信通道，串口6為與 PLC通信通道，用sio_term_irq（p[6]，TermCome，0x0d）；函數(shù)指明串口6只有收到回車符（0x0d）才響應(yīng)中斷 voidinterruptTerm2Come（），其他的為變電站內(nèi)的微機(jī)保護(hù)監(jiān)控裝置、發(fā)電機(jī)、直流電源屏、變壓器通信通道，本文不做贅述。其中斷函數(shù)初始化及中斷處理程序參見(jiàn)文獻(xiàn)。
三、結(jié)語(yǔ)
利用串行通信實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的遠(yuǎn)程控制，可以方便在主站后臺(tái)端改變對(duì)底端設(shè)備的控制邏輯和運(yùn)行方式，PLC中無(wú)需編寫任何梯形圖程序，這在設(shè)備遠(yuǎn)程控制中有重要意義。該項(xiàng)目2004年在廈門海滄大橋多個(gè)變電站正式投運(yùn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了全橋低壓設(shè)備的遠(yuǎn)方控制.