1 引言
近年來,隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,可編程控制器得到了迅速的發(fā)展,并廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域中。由于可編程控制器具有自身的通訊端口和通信協(xié)議，這就使得工業(yè)現(xiàn)場的實時監(jiān)控和控制成為可能。所以在實際的運(yùn)用中，常常采用plc作為下位控制機(jī)實現(xiàn)整個過程的自動控制。而微機(jī)在數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面方面有得天獨厚的優(yōu)勢，因此采用微機(jī)為上位機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、控制參數(shù)的修改及過程的控制，這樣就不得不解決上位管理機(jī)與下位控制機(jī)之間的通訊問題。
由于串行通訊具有線路簡單、應(yīng)用靈活、可靠性高等優(yōu)點，并且普通微機(jī)上均都帶有串口，便于實現(xiàn)，所以微機(jī)與plc之間常采用串行異步通訊。vc具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法、簡單方便的串行通訊和實用性強(qiáng)等優(yōu)點，無需借用其他語言就可以開發(fā)出優(yōu)秀的控制系統(tǒng)通訊軟件。本文重點就是介紹在windows98環(huán)境下如何利用vc來實現(xiàn)pc機(jī)與永宏plc之間的串行通訊。并以實際控制系統(tǒng)“半自動化燈檢機(jī)”為例加以說明。
2 控制系統(tǒng)簡介
半自動化燈檢機(jī)系統(tǒng)的主要工藝流程:供瓶機(jī)供瓶→進(jìn)瓶輸送帶送瓶→氣缸放瓶→主傳動履帶式置瓶棍移送瓶→進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)工位旋瓶→進(jìn)入低速旋轉(zhuǎn)工位慢速旋瓶(同時也就進(jìn)入燈檢工位)→至出瓶輸送帶送瓶→進(jìn)入剔除工位分瓶(由電磁閥來控制氣缸動作)。下位機(jī)主要采用永宏plc完成現(xiàn)場的狀態(tài)檢測與控制。上位機(jī)則用一般的微機(jī)，通過rs-232與plc通信接受現(xiàn)場狀態(tài)的顯示并加以控制生產(chǎn)過程。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)通過plc控制，而電機(jī)的升降速則由變頻器調(diào)節(jié)。因此本系統(tǒng)軟件需要完成的主要任務(wù)是:從plc，變頻器循環(huán)接受現(xiàn)場的狀態(tài)，并根據(jù)不同的狀態(tài)控制變頻器及電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。主要的界面有:監(jiān)控畫面，密碼設(shè)置，參數(shù)設(shè)置和報警畫面等。其中監(jiān)控畫面設(shè)有:操作按鈕，如停止，啟動及產(chǎn)品合格數(shù)的實時顯示。畫面中的每一個按鈕或狀態(tài)顯示都需要上位機(jī)與下位機(jī)的通信來完成。
3 永宏plc的通訊格式
整個通訊采用上位機(jī)主動發(fā)送和接收的方式，plc內(nèi)部不需要特定的梯形圖編程來做下位機(jī)通訊程序。
3.1 通訊格式
計算機(jī)與永宏fb系列plc通訊必須遵從fb-plc通訊協(xié)議。無論是上位機(jī)發(fā)出的命令信息格式還是下位機(jī)發(fā)出的回應(yīng)信息格式均可分為6個資料位，如圖1所示。
(1) 起始字元(stx):ascii碼的起始字元stx對應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為02h。無論命令信息還是回應(yīng)信息，它們的起始字元均為stx，接收方以此來判知傳輸資料的開始。
(2) 從機(jī)站號:為兩位16進(jìn)制數(shù)。fb-plc的站號是什么，這個值就是多少。因為fb-plc的站號可以為1-255，所以這個值的范圍為01h-ffh。
(3) 命令號碼:為兩位16進(jìn)制數(shù)。所謂命令號碼是指上位機(jī)要求下位機(jī)所執(zhí)行的動作類別，例如要求讀取或?qū)懭雴吸c狀態(tài)、寫入或讀取暫存器資料、強(qiáng)制設(shè)定、運(yùn)行、停止等等。在回應(yīng)信息中，下位機(jī)會將從上位機(jī)接收到的命令號碼原原本本的隨同其它信息一同發(fā)送給上位機(jī)。
(4) 本文資料:可為0(無本文資料)-500個ascii字元。在命令信息中，此信息用于指定命令所要運(yùn)作或存取的對象及要寫入的數(shù)值。如果通訊正確，那么在回應(yīng)信息中此欄為0(30h)和從上位機(jī)接收到的本文資料;如果通訊異常，那么為錯誤碼。
(5) 校驗碼(checksum):校驗碼是將1-4各欄的所有ascii字元的16進(jìn)制數(shù)值以“l(fā)rc(longitudinal redundancy check)”法計算出1個byte長度(兩個16進(jìn)制數(shù)值00-ffh)的校驗碼。當(dāng)下位機(jī)接收到信息后，用同樣的方法計算出接收信息的校驗碼，如果兩個校驗碼相同，則說明傳送正。
(6) 結(jié)束字元(etx):ascii碼的結(jié)束字元etx對應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為03h。無論命令信息還是回應(yīng)信息，他們的結(jié)束字元均為etx，接收方以此來判知此次通訊已結(jié)束。
3.2 通訊命令
永宏系列plc有多種命令字，常用的幾種描述如附表所示。例如，上位機(jī)要讀取plc內(nèi)部繼電器m1和m2的狀態(tài)，則上位機(jī)發(fā)送的命令字符串格式為:
起始符(02h)＋站號(01)＋命令字(44)＋個數(shù)(02)＋起始地址(0001)＋校驗碼(3b)＋結(jié)束符
相應(yīng)下位機(jī)響應(yīng)的字符串為:
起始符(02h)＋站號(01)＋命令字(44)＋錯誤碼(0)＋m0,m1狀態(tài)(10)＋校驗碼(5c)＋結(jié)束符
若要對字元件進(jìn)行寫操作，那么命令碼改為47。表明該指令要向plc內(nèi)部寄存器寫入數(shù)據(jù)，同時要給出寫入的數(shù)據(jù)個數(shù)、開始寄存器和數(shù)據(jù)內(nèi)容。
校驗和在信息幀的尾部，用來判斷傳輸?shù)恼_與否。當(dāng)數(shù)據(jù)從信息源出發(fā)，由于信道總是有一定的噪聲存在，在信號達(dá)到信宿之前會與噪聲發(fā)生疊加，使接收端收到的二進(jìn)制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)位不一致，因而產(chǎn)生差錯。進(jìn)行差錯檢驗的方法很多，常用的有奇偶校驗碼，水平垂直冗余校驗lrc，目前廣泛使用的是lrc校驗碼，它可以查出99%以上18位或更長的突出錯誤，因而在計算機(jī)與plc進(jìn)行點對點的短程通訊時，采用這種校驗方法出錯的幾率較小。plc接收到計算機(jī)發(fā)送的命令后，如果沒有錯誤，plc會發(fā)出確認(rèn)碼“0”;若有錯誤，plc會發(fā)出錯誤代碼“1”。
4 軟件編程
軟件編程采用微軟的vc++6.0作為開發(fā)工具。系統(tǒng)主監(jiān)控畫面要求不斷掃描下位機(jī)的信號的通斷狀態(tài)，以及讀取plc的內(nèi)部存取單元加以顯示。此外手動按鈕可以直接控制，由此主程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。
為了確保通信的成功，在pc機(jī)和永宏plc之間開始數(shù)據(jù)傳送前，常采用握手通訊的方法，即pc機(jī)發(fā)送特征字符，下位機(jī)接收并回送同一特征字符，由pc機(jī)進(jìn)行檢測正確后開始數(shù)據(jù)傳送，以保證串行通訊數(shù)據(jù)的可靠。此外在通訊過程中，常因某些原因不能保證每次通訊成功，遇到這種情況，不能簡單地宣布通訊失敗，本程序設(shè)置了通訊重復(fù)次數(shù)計數(shù)器，只有在規(guī)定次數(shù)后握手通訊仍未完成時，才宣布通訊失敗，從而大大提高了通訊的成功率和系統(tǒng)的容錯能力。另外，程序中應(yīng)用定時器對通訊時間加以限制，以免發(fā)生死鎖情況。定時器的打開和關(guān)閉由程序進(jìn)行控制。握手通訊成功后，設(shè)置握手連接成功標(biāo)志位，這樣，pc機(jī)和永宏plc之間就可以開始數(shù)據(jù)傳送。握手通訊程序如下:
void cscommplcdlg::onscommstart()
{ m_mscomm.setcommport(1); file://選擇com1
m_mscomm.setportopen(true); file://打開串口
m_mscomm.setsettings("9600,e,7,1");
file://波特率9600，偶校驗，7個數(shù)據(jù)位，1個停止位
m_mscomm.setinputmode(1);
file://1:表示以二進(jìn)制方式檢取數(shù)據(jù)
m_mscomm.setrthreshold(1); file://參數(shù)1表示每 file://當(dāng)收到一只字符時引發(fā)一個接收數(shù)據(jù)的oncomm事件
m_mscomm.setinputlen(0); file://設(shè)置當(dāng)前接收區(qū) file://數(shù)據(jù)長度為0
cstring sendstr="";//設(shè)置要發(fā)送的字符串
sendstr+=0x02;
sendstr+="014eabcdefgb8";
sendstr+=0x03;
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr));
file://發(fā)送數(shù)據(jù)
char sendcount=0;
while(m_mscomm.getinbuffercount==0)
{ sendcount+=1;
if(sendcount<10)
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr)); file://再次發(fā)送數(shù)據(jù)
else
afxmessagebox("communication fail!"); return; }
variant data;
char s;
char *recstr=&s;
short l=m_mscomm.getinbuffercount();
if(l>0)
{ data=m_mscomm.getinput();
recstr=(char *)(unsigned char *)data.parray->pvdata;
if(strcmp(sendstr,recstr)==0)
{ linksuccess=1; file://設(shè)置連接成功標(biāo)志
m_timer=settimer(1,1000,null);
file://開啟定時器
}
}
}
4.1 實時數(shù)據(jù)監(jiān)控的實現(xiàn)
在本系統(tǒng)的主監(jiān)控畫面上,如圖3所示。要求實時監(jiān)控現(xiàn)實合格產(chǎn)品數(shù)。在下位機(jī)plc程序中，每當(dāng)合格產(chǎn)品經(jīng)過特定傳動待時，光電開關(guān)便感應(yīng)信號，plc對此信號計數(shù)，存放于一內(nèi)存單元。上位機(jī)就要定時不斷讀取此單元內(nèi)容顯示。
程序代碼如下:
void cscommplcdlg::ontimer(uint nidevent)
{ cstring sendstr="";//設(shè)置要發(fā)送的字符串
sendstr+=0x02;
sendstr+="014601r0001273";
sendstr+=0x03;
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr));//發(fā)送數(shù)據(jù)
sleep(50);
variant data;
char s;
char *recstr=&s;
short recdata=0;
short l=m_mscomm.getinbuffercount();
if(l>0)
{ data=m_mscomm.getinput();
recstr=(char *)(unsigned char *)data.parray->pvdata;
recstr[l]='
