1 引 言
PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機(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)的自動化程度的提高，對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，用計算機(jī)提供圖形顯示界面，同時對下位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。本文討論的是上位計算機(jī)與歐姆龍CPM2A型PLC的通信與監(jiān)控設(shè)計。
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)。工廠自動化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復(fù)合起來一起使用來實現(xiàn)工廠自動化系統(tǒng)要求的多級功能。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,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現(xiàn)上位機(jī)對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。
圖1 CPM2A與上位機(jī)的鏈接
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，發(fā)送格式如圖2所示。其中正文最多122個字符。當(dāng)命令塊內(nèi)容大于一幀時，由起始幀、中間幀、及結(jié)果幀組成。起始幀最多131個字符，中間幀及結(jié)束幀最多128個字符。起始幀由設(shè)備號、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?！ ?/p>
圖2 CPM2A 通信時命令塊的格式
命令塊中的校驗碼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，按照２位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應(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)。為了通過上位機(jī)改變PLC的輸出，在編寫下位機(jī)的程序時就要利用PLC的工作位，通過上位機(jī)改變工作位的狀態(tài)來改變PLC的輸出，從而達(dá)到上位機(jī)對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3.00，4.00置OFF，當(dāng)需要實現(xiàn)上位機(jī)控制時，把3.00置ON，使PLC的輸入端0.00失效，通過工作位4.00的通斷來控制系統(tǒng)的輸出。
圖3 實現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控的PLC編程
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，同時給上位機(jī)返回數(shù)據(jù)。串口通信流程如下圖。
圖4 通信流程圖
4.1 編寫上位通信程序
編寫通信程序可以采用高級語言或者匯編語言，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。通信界面如圖5。
//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，2位停止位，9600bps
MSComm.PortOpen:=True;//打開串口
end;
//FCS校驗
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
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)有問題');
//end;
end;
4.2 實現(xiàn)上位機(jī)對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”讀”指令讀取PLC的狀態(tài).從而對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上位機(jī)對PLC進(jìn)行控制.所以在需要上位機(jī)實施控制的系統(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)工作位就可以實現(xiàn)對PLC的控制.下圖為PLC上位機(jī)控制過程。圖a表示PLC 正常工作時輸出由輸入0.00控制，當(dāng)需要把PLC的控制轉(zhuǎn)由上位機(jī)控制時，只需要通過向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,4.00為ON,輸出位10.00產(chǎn)生輸出。
(a) PLC正常工作
(b)上位機(jī)控制
圖6 PLC的上位機(jī)控制
5 結(jié)束語
本文探討了實現(xiàn)PLC的上位鏈接系統(tǒng)通信的方法，以及要實現(xiàn)上位機(jī)對下PLC控制的PLC編程。通過上位機(jī)對PLC的監(jiān)視與控制，可用方便的實現(xiàn)工廠生產(chǎn)過程的自動化監(jiān)控。
參考文獻(xiàn)
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