基于C++Builder API函數的歐姆龍PLC串行通信

1 引言

計算機串行通信是計算機與控制設備(plc)進(jìn)行數據傳送的基本通信方式，也是實(shí)現工業(yè)自動(dòng)控制經(jīng)常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴格約定了與其對應的通信協(xié)議，要確保計算機與plc之間能正常通信，就必須遵照其通信協(xié)議編寫(xiě)通信程序。

2 串行通信

串行通信在工業(yè)系統控制的范疇中一直占據著(zhù)極其重要的地位，串行端口(rs-232)是計算機上的標準配置，常用于連接調制解調器來(lái)傳輸數據，在計算機的硬件設備管理器中可以看到，定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種，分別是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式為例進(jìn)行介紹。

3 上位機編程

3.1 c++builder編程

c++builder是由borland公司推出的產(chǎn)品。它采用c++語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，是面向對象語(yǔ)言，具有可視化編程界面且功能強大。

3.2 c++builder串行通信相關(guān)api函數

c++builder本身并不提供單獨的串行通信組件，而是使用一些windows api的函數來(lái)達到此目的。這些函數是由操作系統所提供，可以為程序設計人員提供相當多的執行功能。api中與串行通信相關(guān)的函數約有20個(gè)，本文將對經(jīng)常使用的函數作討論。

(1) 打開(kāi)串行端口

hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0)

函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值，程序使用此返回值進(jìn)行相關(guān)的串行端口操作。

comno：定義串行端口號，為com1、com2等。

generic_read|generic_write：對串行端口的讀/寫(xiě)操作。

0：是否共享串行端口，通常不會(huì )將串行端口與其它程序共享，因此設為0，否則為1。

null：函數的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設為不可繼承。

open_existing：打開(kāi)端口的方式，串行端口是一種設備，必須指定為open_existing方式。

0：使用同步或異步方式傳輸數據，同步方式編程簡(jiǎn)單，速率快，因此設為0，否則為1。

0：由于使用串行端口編程，設為0。

(2) 得到串行端口狀態(tài)：

getcommstate(hcomm，dcb)

函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值。

dcb：串行端口控制塊地址，負責對串行端口參數進(jìn)行設置，具體參數如下：

dcb.baudrate：設置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種，一般為：9600kb/s。

dcb.bytesize：設置串行端口的數據位數，有5、6、7、8幾種，歐姆龍plc數據位數為7。

dcb.parity：設置串行端口的校驗位檢查，有none、even、odd幾種，設為none。

dcb.stopbits：設置串行端口的停止位數，有1、1.5、2幾種， 歐姆龍plc的停止位數為1。

(3) 設置串行端口狀態(tài)：

setcommstate (hcomm，dcb)

函數參數定義與getcommstate()函數相同。

(4) 向串行端口寫(xiě)數據：

writefile(hcomm，senddata，bs，lrc，null)

函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值。

senddata：寫(xiě)數據的地址。

bs：寫(xiě)入數據的字節數。

lrc：被寫(xiě)入的數據地址。

null：寫(xiě)入數據的同步檢查，串行端口采用同步通信時(shí)可以設為null。

(5) 清除串行端口的錯誤或將串行端口當前的數據狀態(tài)送至輸入緩沖區：

clearcommerror(hcomm，dwerror，cs)

函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值。

dwerror：返回錯誤信息代碼。

cs：指向串行端口狀態(tài)的結構變量。

(6) 從串行端口的輸入緩沖區讀出數據：

readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，nbytesread，null);函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值。

inbuff：指向用來(lái)存儲數據的地址。

cs.cbinque：讀取數據的字節數。

nbytesread：總的讀取字節數。

null：如果不進(jìn)行后臺工作，串行端口設為null。

(7) 關(guān)閉串行端口：

closehandle(hcomm)

函數參數定義如下：

hcomm：createfile()函數的返回值。

4 plc通信數據幀介紹

計算機與歐姆龍plc通信時(shí)，按應答方式進(jìn)行。由計算機發(fā)給plc一組ascii碼字符數據，這一組數據成為命令塊。plc收到命令塊后經(jīng)分析認為命令正常，則按照命令進(jìn)行操作，將操作結果返回給計算機。plc返回給計算機的這一組數據稱(chēng)為響應塊。若plc收到命令后經(jīng)分析確認命令不正常，則返回給計算機錯誤命令塊。計算機和plc通信時(shí)，歐姆龍plc是被動(dòng)的，必須先由計算機給plc發(fā)出命令塊，plc再給計算機發(fā)出響應塊。命令塊和響應塊以幀(frame)為單位進(jìn)行傳送，一幀最多由131個(gè)字符組成。下面將歐姆龍plc命令幀與響應幀的組成結構介紹如下：

4.1 命令幀

命令幀組成結構如圖1所示。

幀結構解析：

@：在起始處必須放置

節點(diǎn)號：有效值為00—31， 表示pc機最多可同32臺plc通信

頭代碼：plc的命令代碼

發(fā)送文本：pc機發(fā)送的命令參數

fcs(frame check sequence) ：幀檢查順序代碼(幀校驗碼)

幀校驗碼是2位(bit) 十六進(jìn)制數。它是由幀數據包含的所有字符的ascii碼進(jìn)行位異或運算的結果。

終止符：“*”號和回車(chē)符“cr”

舉例如下：

讀h區命令幀結構如圖2所示。

4.2 響應幀

響應幀結構如圖3所示。

幀結構解析：

@ ：返回命令頭

節點(diǎn)號 ：有效值為00—31，返回數據的plc節點(diǎn)號

頭代碼 ：plc的命令代碼

尾代碼 ： 返回命令完成狀態(tài)碼

接收文本： 在有數據時(shí)返回的數據

fcs ：幀檢查順序代碼

終止符：“*”號和回車(chē)符“cr”

舉例如下：

讀h區響應幀結構圖4所示。

4.3 fcs(幀數據冗余校驗碼)的計算

為了降低串行通信的誤碼率，在接收和發(fā)送端都必須對數據進(jìn)行校驗，常用的方法是進(jìn)行fcs校驗。對幀數據進(jìn)行冗余校驗計算時(shí)，應對幀數據中各個(gè)字符的ascii碼進(jìn)行位異或運算，然后將結果轉為2位十六進(jìn)制字符。

5 c++builder api函數應用

5.1 通信主程序的設計架構

通信主程序的主要功能：實(shí)現計算機對plc的運行控制和狀態(tài)監視，即構成一個(gè)閉環(huán)監控系統，程序設計架構如圖5所示。

5.2 打開(kāi)串信端口

(1) 打開(kāi)通信端口，對端口進(jìn)行初始化設置，工作流程如圖6示。

(2) 打開(kāi)通信端口程序源代碼：

void__fastcall tform1：：button1click(tobject *sender)

{

char *comno;

dcb dcb;

string temp;

temp=“com”+inttostr(rdcom-》itemindex+1);

comno=temp.c_str() ;

hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，

0，null，open_existing，1，0);

if(hcomm==invalid_handle_value)

{

messagebox(0，“打開(kāi)通信端口錯誤，請檢查端口是否被占用!!” ，“comm error”，mb_ok);

return;

}

getcommstate(hcomm，dcb);

dcb.baudrate=cbr_9600;

dcb.bytesize =7;

dcb.parity =evenparity;

dcb.stopbits =onestopbit;

setcommstate(hcomm，dcb);

if(!setcommstate(hcomm，dcb))

{

messagebox(0，“通信端口設置錯誤!!!”，“set error”，mb_ok);

closehandle(hcomm);

return;

}

}

5.3 寫(xiě)plc內存數據

(1) 將計算機發(fā)出的命令寫(xiě)入plc，實(shí)現計算機對plc的控制功能。工作流程如圖7示。

(2) 寫(xiě)plc內存函數程序源代碼：

string tform1：：write(string address，string value)

{

unsigned long lrc，bs;

string temp;

char *senddata;

char inbuff[1024];

int ln，i=0;

string word，check;

dword nbytesread，dwevent，dwerror;

comstat cs;

word=“@00wd”+address+value;

if(hcomm==0)

{

messagebox(0，“串口未打開(kāi)!!!”，“錯誤信息”，mb_ok);

return(0);

}

temp=outchecksum(word);

senddata=temp.c_str() ;

bs=strlen(senddata);

loop：

if(++i《=3)

{

writefile(hcomm，senddata，bs，lrc，null);

sleep(100);

if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);

clearcommerror(hcomm，dwerror，cs);

if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))

{

purgecomm(hcomm，purge_rxclear);

return(0);

}

readfile(hcomm，inbuff，15，nbytesread，null);

check=inbuff;

if(check.substring(6，2)!=“00”)

{

goto loop;

}

}

else

{

messagebox(0，“數據寫(xiě)錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok);

}

}

5.4 讀plc內存數據

(1)從plc中讀取數據，監視plc的運行數據，工作流程如圖8示。

(2) 讀plc內存函數程序源代碼：

string tform1：：read(string address，string value)

{

string readdata，readdata1，readdata2;

string temp;

unsigned long lrc，bs;

char *senddata;

int ln，i=0，len;

dword nbytesread，dwevent，dwerror;

comstat cs;

char inbuff[1024];

string word;

word=“@00rd”+address+value;

if(hcomm==0) return(0);

temp=outchecksum(word);

senddata=temp.c_str();

bs=temp.length();

loop：

if(++i《=3)

{

writefile(hcomm，senddata，bs，lrc，null);

sleep(100);

if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);

clearcommerror(hcomm，dwerror，cs);

if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))

{

purgecomm(hcomm，purge_rxclear);

return(0);

}

cs.cbinque=4*strtoint(value)+11;

readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，nbytesread，null);

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