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(chǔ)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omron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(guò)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(méi)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(guò)omron提供的專用電纜cqm1-cif01來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其硬件連接圖如圖1所示。
3plc與計(jì)算機(jī)間的通信規(guī)約
計(jì)算機(jī)與plc間的通信是以“幀”為單位進(jìn)行的，并且在通信的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)具有更高的優(yōu)先級(jí)。首先，計(jì)算機(jī)向plc發(fā)出命令幀，然后，plc作出響應(yīng)，向計(jì)算機(jī)發(fā)送回響應(yīng)幀。其中命令幀和響應(yīng)幀的格式如下:
（1）命令幀格式。為了方便計(jì)算機(jī)和plc的通訊，cpm1a對(duì)在計(jì)算機(jī)連接通信中交換的命令和響應(yīng)規(guī)定了相應(yīng)的格式。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)命令時(shí)，命令數(shù)據(jù)主準(zhǔn)備格式如圖2所示。
其中@放在首位，表示以@開(kāi)始，[emailprotected]?為命令代碼，用來(lái)設(shè)置用戶希望上位機(jī)完成的操作，fcs為幀檢驗(yàn)代碼，一旦通信出錯(cuò)，通過(guò)計(jì)算fcs可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。結(jié)束符為“＊”和cr回車(chē)符，表示命令結(jié)束。
（2）響應(yīng)幀格式。由plc發(fā)出的對(duì)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(xiě)程序來(lái)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(dòng)返回響應(yīng)。本文中采用vb來(lái)編寫(xiě)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(guò)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(hào)，程序必須指定所要使用的串行端口號(hào)，WINOOWs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(kāi)，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(duì)方傳送至輸入緩沖區(qū)的字符讀入到程序。
＊output:將字符寫(xiě)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(zhǎng)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(wú)論是錯(cuò)誤或事件發(fā)生，都會(huì)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(kāi)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:
functionfcs（byvalinputstrasstring）asstring
dimslen,i,xorresultasinteger
dimtempfesasstring
slen=len（inputstr）｀求輸入字符串長(zhǎng)度
xorresult=0
fori=1toslen
xorresult=xorresultxorasc（mid$（inputstr,i,1））｀按位異或
nexti
tempfes=hex$（xorresult）｀轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制
iflen（tempfes）=1thentempfes=“0”+tempfes
fcs=tempfes
endfunction
（3）計(jì)算機(jī)與plc通信程序。
主要是一個(gè)自定義函數(shù)。
functionreaddata（byvalinputstrasstring,byvalnumasinteger）asstring
dimoutputstrasstring
diminstringasstring
dimreturnstrasstring
dimendstringasstring
dimfcsstringasstring
dimreturnfcsstringasstring）
mscomm.inbuffercount=0
outputstr=inputstr+fcs（inputstr）+“＊”｀給出命令幀
mscomm.output=outputstr+chr$（13）｀向plc傳送命令幀
do
doevents
loopwhilemscomm.inbuffercount<15
instring=mscomm.input｀獲取plc的響應(yīng)幀
｀結(jié)束碼判斷
endstring=mid$（instring,len（instring）-
num-5,2）
ifendstring="13"then
readdata="error"
exitfunction
elseifendstring="14"then
readdata="error"
exitfunction
elseifendstring="15"then
readdata="error"
exitfunction
elseifendstring="18"then
readdata="error"
exitfunction
elseifendstring="a3"then
readdata="error"
exitfunction
elseifendstring="a8"then
readdata="error"
exitfunction
endif
｀響應(yīng)幀校驗(yàn)
endstring=mid$（instring,1,len（instring）-4）
returnfcsstring=mid$（instring,len（instring）-3,2）
fcsstring=fcs（endstring）
iffcsstring<>returnfcsstringthen
readdata="error"
exitfunction
endif
returnstr=mid$（instring,
len（instring）-num-3,num）
readdata=returnstr
endfunction
從上面程序可以看到，計(jì)算機(jī)對(duì)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(yǔ)
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(lái)，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(shì)互補(bǔ)的自動(dòng)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(chǎng)對(duì)各個(gè)被控對(duì)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(dòng)化系統(tǒng)向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的過(guò)渡。
