利用編程口實(shí)現三菱PLC遠距離通訊的方法

　MITSUBISHI PLC是三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器，由于該產(chǎn)品體積小，結構緊湊，性能可靠，易編程，系列全（根據被控對象的復雜程度，選用相應容量的PLC）等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應用于各種場(chǎng)合和生產(chǎn)過(guò)程的現地控制中，可實(shí)現開(kāi)關(guān)量采集、輸出，模擬量采集和輸出等功能。在實(shí)際應用中，有時(shí)往往需要實(shí)現遠方控制和監視，因此PLC的長(cháng)距離通訊問(wèn)題具有實(shí)用性。這里介紹兩種PLC遠距離通訊方法。

　　我們先來(lái)分析一下PLC的特性。

一、FX2系列PLC通訊接口的物理特性

　　PLC裝置上帶有一個(gè)25針RS-422編程口，該口主要用于對PLC進(jìn)行編程和調試。接口如示：

圖1

　　端口信號定義如下：
　　RXD：接收數據（Received Data)
　　TXD： 發(fā)送數據 Transmitted Data)
　　DTR： 數據終端準備就緒（Data Terminal Ready)
　　DSR：數據裝置就緒（Data Set Ready)
　　PWE: PLC數據接收允許

　　在用PC機或便攜機對PLC進(jìn)行編程和調試時(shí)，必須用一根專(zhuān)用通信電纜與之通信，當編程調試結束后，該口即處于閑置狀態(tài)。要想實(shí)現PLC長(cháng)距離數據通訊，一種方法是采用PLC通訊擴展模件，這要增加額外的開(kāi)銷(xiāo)，另一種方法就是利用其自身的編程口，也能達到同樣的效果，同時(shí)可節省開(kāi)銷(xiāo)。出于保密等某種因素，PLC編程電纜的接口電路部分用強力膠密封，用戶(hù)無(wú)法查看。通過(guò)對其接口的分析和試驗，找到了用四線(xiàn)制方式實(shí)現PLC通訊的連接方法，即用PLC的4個(gè)引腳RXD（R+、R-）、TXD（T+、T-）經(jīng)長(cháng)線(xiàn)與PC側的長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器相連接，通過(guò)長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器把信號轉換為RS-232后與PC的串口相連。其接口如圖2如示。

　　應當指出的是為了使PLC始終處于“數據裝置就緒”狀態(tài)，我們人為將4腳和7腳短接，同樣為了使PLC能接受主機的命令，也將21腳和20腳短接。

　　在實(shí)際應用中，PC機通常要與若干個(gè)PLC通訊，單個(gè)串口是實(shí)現不了的，此時(shí)需擴展端口來(lái)實(shí)現。選用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡帶Opt8F連接盒可實(shí)現與8個(gè)PLC相連。

　　Opt8F 是一個(gè)8串口RS-422、DB25孔式連接盒，帶光電隔離 。信號定義: TxD+(3)/-(16), RxD+(2)/-(14), GND(7) ，具備LED可監看每個(gè)串口的TxD, RxD ；含1.5m DB62轉DB62接頭的電纜線(xiàn)，光電隔離最大可達500V ，數據傳輸速率: 50 bps ~ 115.2 Kbps。
硬件連接如圖所示：

　　如果PLC超過(guò)8個(gè)，可再擴展一塊C218卡。

　　這里，也可以選用MOXA系列C168卡，不過(guò)它的8串口是RS-232口，需外加長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器將 RS-422轉為RS-232后才能連到8串口上，連接方式同圖-2。

　　MITSUBISHI PLC是三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器，由于該產(chǎn)品體積小，結構緊湊，性能可靠，易編程，系列全（根據被控對象的復雜程度，選用相應容量的PLC）等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應用于各種場(chǎng)合和生產(chǎn)過(guò)程的現地控制中，可實(shí)現開(kāi)關(guān)量采集、輸出，模擬量采集和輸出等功能。在實(shí)際應用中，有時(shí)往往需要實(shí)現遠方控制和監視，因此PLC的長(cháng)距離通訊問(wèn)題具有實(shí)用性。這里介紹兩種PLC遠距離通訊方法。

　　我們先來(lái)分析一下PLC的特性。

一、FX2系列PLC通訊接口的物理特性

　　PLC裝置上帶有一個(gè)25針RS-422編程口，該口主要用于對PLC進(jìn)行編程和調試。接口如示：

圖1

　　端口信號定義如下：
　　RXD：接收數據（Received Data)
　　TXD： 發(fā)送數據 Transmitted Data)
　　DTR： 數據終端準備就緒（Data Terminal Ready)
　　DSR：數據裝置就緒（Data Set Ready)
　　PWE: PLC數據接收允許

　　在用PC機或便攜機對PLC進(jìn)行編程和調試時(shí)，必須用一根專(zhuān)用通信電纜與之通信，當編程調試結束后，該口即處于閑置狀態(tài)。要想實(shí)現PLC長(cháng)距離數據通訊，一種方法是采用PLC通訊擴展模件，這要增加額外的開(kāi)銷(xiāo)，另一種方法就是利用其自身的編程口，也能達到同樣的效果，同時(shí)可節省開(kāi)銷(xiāo)。出于保密等某種因素，PLC編程電纜的接口電路部分用強力膠密封，用戶(hù)無(wú)法查看。通過(guò)對其接口的分析和試驗，找到了用四線(xiàn)制方式實(shí)現PLC通訊的連接方法，即用PLC的4個(gè)引腳RXD（R+、R-）、TXD（T+、T-）經(jīng)長(cháng)線(xiàn)與PC側的長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器相連接，通過(guò)長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器把信號轉換為RS-232后與PC的串口相連。其接口如圖2如示。

　　應當指出的是為了使PLC始終處于“數據裝置就緒”狀態(tài)，我們人為將4腳和7腳短接，同樣為了使PLC能接受主機的命令，也將21腳和20腳短接。

　　在實(shí)際應用中，PC機通常要與若干個(gè)PLC通訊，單個(gè)串口是實(shí)現不了的，此時(shí)需擴展端口來(lái)實(shí)現。選用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡帶Opt8F連接盒可實(shí)現與8個(gè)PLC相連。

　　Opt8F 是一個(gè)8串口RS-422、DB25孔式連接盒，帶光電隔離 。信號定義: TxD+(3)/-(16), RxD+(2)/-(14), GND(7) ，具備LED可監看每個(gè)串口的TxD, RxD ；含1.5m DB62轉DB62接頭的電纜線(xiàn)，光電隔離最大可達500V ，數據傳輸速率: 50 bps ~ 115.2 Kbps。
硬件連接如圖所示：

　　如果PLC超過(guò)8個(gè)，可再擴展一塊C218卡。

　　這里，也可以選用MOXA系列C168卡，不過(guò)它的8串口是RS-232口，需外加長(cháng)線(xiàn)收發(fā)器將 RS-422轉為RS-232后才能連到8串口上，連接方式同圖-2。

二、 PLC 通訊機制

　　1.PLC通訊口參數

　　波特率：9600比特/秒
　　校驗方式：偶校驗
　　停止位：1位
　　校驗位：1位
　　傳輸方式：異步7位字符方式

　　2.PLC數據幀格式

　　PLC有三種通用寄存器：D寄存器、X寄存器、Y寄存器。D寄存器為數據寄存器，可存放雙字節整數，X寄存器為輸入位寄存器，字長(cháng)8位，每一位對應一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)；Y寄存器為8位輸出寄存器，字長(cháng)8位，每一位對應一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)；通過(guò)這三種寄存器，即可進(jìn)行模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集，以及開(kāi)出控制。

　　PLC的通訊是完全被動(dòng)的半雙工通訊，要實(shí)現PLC數據的遠傳，首先要了解三種寄存器讀寫(xiě)數據的幀格式，按照這個(gè)格式通過(guò)上位機對它發(fā)讀或寫(xiě)命令（在軟件中一般用數組來(lái)存放該命令報文），PLC根據命令的性質(zhì)作出響應。歸納起來(lái)只有兩種：寄存器讀和寫(xiě)命令。其幀格式如下：

　　讀命令幀格式:

　　寫(xiě)命令幀格式：

　?。ㄗⅲ哼@里的高位指一個(gè)字節的高半字節，即高四位；低位指低半字節，以下同）

　　STX：報文起始標志
　　EXT：報文結束標志。

　　被讀的寄存器的組地址為4位ASCII碼，可從PLC手冊中查到。一次最多讀出64個(gè)字節。

　　通訊開(kāi)始時(shí)，主機首先向PLC發(fā)查詢(xún)代碼ENQ（05H），如果PLC正常接收，則PLC回送確認代碼ACK（06H）作為應答，表示通訊建立，可以對PLC進(jìn)行讀、寫(xiě)命令。如果PLC不能識別命令，則返回NAK（15H）。應當注意的是PLC的響應有一定的延時(shí)（3秒以?xún)龋?，在收到命令后，PLC要在執行完下一周期END指令后方才響應，因此主機在軟件上應考慮延時(shí)讀數和三次重發(fā)。

　　PLC響應后的數據格式：

　　校驗和的計算，以D寄存器的讀報文為例

　　讀D123寄存器，地址為10F6H,讀4個(gè)字節：

　　校驗和是報文內CMD和ETX中間（包括CMD和ETX）各字節之和，上面報文校驗和=30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H= 174H，取后兩位74H，即為校驗和，用ASCII碼表示就是：37H和34H。

　　例如D寄存器中的數據為D123：1234H ， D124：ABCDH，則PLC響應后，向PC發(fā)送數據報文為：

3、軟件

　　PC機COM1端口初始化程序（與PLC端口參數一致）
　　........
　　outputb(0x3fb,0x80); /*通訊線(xiàn)控制寄存器控制字，訪(fǎng)問(wèn)波特率除數鎖存器*/
　　outpoutb(0x3f8,0x0c); /*除數鎖存器控制字低位，定波特率*/
　　outportb(0x3f9,0x00); /*除數鎖存器控制字高位，定波特率*/
　　outportb(0x3fb,0x1a); /*通訊線(xiàn)控制寄存器控制字，定數據格式*/
　　outportb(0x3fc,0x03); /*MODEM控制寄存器控制字*/
　　......
　　port_test:
　　outportb(0x3f8,ENQ);
　　do {
　　in=inportb(0x3fd);
　　}while(!in0x01);
　　in=inportb(0x3f8);

　　if(in==NAK)
　　{
　　printf(Error NAK!rn);
　　goto port_test
　　}
　　if(in!=ACK)
　　{printf(NOT RECEIVED ACK!rn);
　　goto port_test;
　　}
　　.......

　　8串口方式的端口初始化程序：
　　.........
　　stat=sio_reset();
　　stat=sio_open(port);
　　stat=sio_ioctl(port,B9600,P_EVEN|BIT-7|STOP_1);
　　port_test:
　　stat=sio_putch(port,0x05);
　　in=sio_getch(port);
　　if(in!=0x06) goto port_tes
　　..........

三、結束語(yǔ)

　　以上的軟硬件方案已在漫灣電廠(chǎng)壩區閘門(mén)的數據采集和控制中得到應用，實(shí)現了單臺工控機與10余臺PLC的通訊，并與監控系統相連，實(shí)現了壩區閘門(mén)的遠方監視和控制，數據通信可靠