BASIC語(yǔ)言在PLC控制系統中的應用

1 引言

basic語(yǔ)言是微機系統中廣泛應用的一種高級編程語(yǔ)言，它的指令接近思維邏輯的表達，與自然語(yǔ)言有相通之處，易學(xué)易懂，同時(shí)它包涵豐富的算法函數，能十分方便地進(jìn)行各種數據處理，因而深受廣大編程愛(ài)好者喜愛(ài)。plc是計算機科學(xué)在工業(yè)控制領(lǐng)域內的一個(gè)重要分支，它一般采用梯形圖、語(yǔ)句表作為其編程語(yǔ)言，由于梯形圖形似電氣原理圖，直觀(guān)易懂，易為電氣工程師所接受，為plc的推廣應用起到了極大的推動(dòng)作用。plc從誕生至今，幾十年來(lái)，應用領(lǐng)域不斷擴大，現在，通訊問(wèn)題已成為plc應用中的一個(gè)重要課題之一。

本文以ge fanucplc系列pcm智能通訊模塊在某泵站控制系統中的應用為例進(jìn)行探討，介紹了basic語(yǔ)言在解決plc與現場(chǎng)儀表或其它外部智能設備之間數據通訊問(wèn)題時(shí)能起到的作用，為廣大同行提供又一種串行通訊解決方案。

2 系統簡(jiǎn)述

本系統采用ge fanuc 90-30系列plc model351，一塊智能通訊模塊cmm311，一塊可編程智能通訊模塊pcm311，及開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊，模擬量輸入模塊若干。

通訊模塊cmm311有兩個(gè)通訊口，分別負責與上位機組態(tài)軟件及現場(chǎng)digital觸摸屏進(jìn)行通訊。

可編程通訊模塊pcm311為通訊協(xié)處理機，內有固化的megabasic語(yǔ)言解釋程序，能執行通過(guò)外部編程終端存儲進(jìn)來(lái)的basic程序。該模塊有兩個(gè)通訊端口，一個(gè)端口為編程口，ge公司logicmaster編程軟件包中有專(zhuān)用于pcm模塊編程的軟件，用它可通過(guò)該編程口登錄pcm模塊，將計算機中文本形式的basic代碼文件存入模塊的存儲器中;另一個(gè)端口為專(zhuān)用外部通訊口，在basic程序中可打開(kāi)此端口與外部智能設備進(jìn)行通訊。在特殊時(shí)候，編程口也可被basic程序打開(kāi)，作與外部設備通訊用，但這樣使用在調試時(shí)稍有不便。

系統布置要求敘述如下：

plc cpu負責開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集、運算，實(shí)施直接的控制功能;通訊模塊cmm311通過(guò)兩個(gè)通訊口分別連接上位機及觸摸屏，實(shí)現人機界面與plc的數據通訊;pcm模塊的com2與westinghouse(西屋儀表)mint ii網(wǎng)絡(luò )轉換器相連，負責通過(guò)mint ii網(wǎng)絡(luò )轉換器與現場(chǎng)三個(gè)種類(lèi)的12臺westinghouse儀表通訊，采集電流、電壓、功率等各種物理量的實(shí)時(shí)數據，同時(shí)，com1在調試完畢后用來(lái)與現場(chǎng)一臺三菱fx2n plc通訊，實(shí)現從ge plc系統到fx2n系統的數據通路，方案圖如圖1所示。

2.1 minit ii轉換器通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

在這個(gè)方案中，minit ii與下位設備的硬件連接為雙絞線(xiàn)，minit ii及下位各設備都并入雙絞線(xiàn)組成的westinghouse incom網(wǎng)絡(luò )，在該網(wǎng)絡(luò )中各通訊主體使用二進(jìn)制通訊方式，數據幀均由33位二進(jìn)制數構成，minit ii充當主站(master)角色，對下位各設備發(fā)起通訊，進(jìn)行輪詢(xún)。

pcm311模塊與minit ii轉換器進(jìn)行的是ascii碼通訊方式，而minit ii轉換器與下位dt3000、mp3000、iq200各系列設備的通訊方式為二進(jìn)制碼通訊，實(shí)際上minit ii所起到的作用是將pcm模塊發(fā)出的ascii碼指令幀轉譯為二進(jìn)制碼指令幀，當然，在通訊過(guò)程中，我們只需關(guān)心ascii碼通訊幀的格式，minit ii會(huì )自動(dòng)將其轉為二進(jìn)制格式后發(fā)到incom網(wǎng)絡(luò )中去。

minit ii模塊的25針rs232串行口接收的ascii碼幀由10個(gè)ascii碼字符組成，分為控制指令幀、數據指令幀兩類(lèi)，大致形式如下：

控制指令：

(stx)(c/d)(inst)(comm)(scomm)(address)(sumcheck)

數據指令：

(stx)(c/d)(data)(sumcheck)

stx：第2號ascii碼，占一位

c/d：控制指令時(shí)為1，數據指令時(shí)為0，占一位

inst、comm、scomm：由這三個(gè)數字指定需要返回的參數，各占一位

address：指定指令的發(fā)送對象，是一個(gè)三位數的十六制數，占三位

sumcheck：和校驗碼，占二位

data：返回的數據信息，占六位

minit ii串行通訊參數在其面板上通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)選定。

2.2 fx2n plc通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

fx2n是三菱品牌plc在小系統控制應用中使用較多的一種經(jīng)濟型plc，外部設備通過(guò)232bd、485bd等插件或485adp等模塊可與其建立ascii碼串行通訊，讀取plc內部寄存器的值。其協(xié)議格式如下：

(1) 讀寄存器

*外設：(enq)(站號)(pc號)(命令字符)(等待時(shí)間)(頭元件)(元件數)(和校驗)

*plc：(stx)(站號)(pc號)(返回數據)(etx)(和校驗)

*外設：(ack)(站號)(pc號)

(2) 寫(xiě)寄存器

*外設：(enq)(站號)(pc號)(命令字符)(等待時(shí)間)(頭元件)(元件數)(寫(xiě)出數據)(和校驗)

*plc：(stx)(站號)(pc號)

*enq、stx、ack、etx：為相應的ascii碼

*站號：plc的站地址，為兩位十六進(jìn)制數(00-0fh)，由plc的d8121寄存器指定

*pc號：用于a系列melsecnet網(wǎng)絡(luò )中的plc，對fx2n均為ffh

*命令字符：分為位讀(br)、位寫(xiě)(bw)、字讀(wr)、字寫(xiě)(ww)

*等待時(shí)間：以10ms為單位，以十六進(jìn)制數表示，占一個(gè)字符(0-f)

*頭元件：為要讀、寫(xiě)的開(kāi)始元件號，如m0001、d0000等。

*元件數：為要讀、寫(xiě)的元件個(gè)數。

*返回數據、寫(xiě)出數據：為從plc返回的寄存器值或要寫(xiě)到plc的數據值

由于fx2n與中央控制柜距離較遠，故本系統中采用fx2n與485bd插件，pcm311模塊經(jīng)232/485轉換器與485bd相連，轉換器與485bd之間采用兩對雙絞線(xiàn)相連，全雙工方式通訊，plc串行通訊參數在d8120中設定。

2.3 megabasic的語(yǔ)法簡(jiǎn)介

(1) 串口操作：pcm模塊共有二個(gè)串口，它們均可在megabasic程序中被打開(kāi)，與外部進(jìn)行通訊，以下為常用的串口操作函數。

*串口的打開(kāi)：open ，

如open #8，“com1”

*串口的關(guān)閉：close

如close #8

*串口通訊參數的設定：ioctl ，

(2) ioctl_string格式為：

baud(波特率)，parity(校驗)，databits(數據位)，stopbits(停止位)，flowctl(流控制方式)，physical(物理協(xié)議如232/485/422)，duplexmode(通訊模式，半雙工/全雙工)如ioctl #8，“19200，n，8，1，n，232”

(3) 從串口讀取數據：inchr$(，，，，)

如restr=inchr$(ch%，10，“”，0，timeout%)

(4) 向串口發(fā)送數據：print，

如print #8，“hello world”

(5) megabasic程序對plc寄存器的訪(fǎng)問(wèn)：

對于pcm模塊所在的plc系統中的寄存器如%i，%q，%r，%m等，basic程序中并不可直接引用，而需通過(guò)使用特定的功能指令來(lái)訪(fǎng)問(wèn)它們。

a)訪(fǎng)問(wèn)plc寄存器之前，先要使用syslink指令。

syslink，，[type]

local_name:basic程序內部定義的變量

cpu_symbol:plc的寄存器名，外加雙引號(如“%r500”)

type：關(guān)聯(lián)數據的類(lèi)型，如bool，byte，int16，uint，dint等

b) 讀、寫(xiě)plc寄存器

sysread

syswrite

在syslink指令執行后，即可使用上面兩個(gè)指令分別讀、寫(xiě)basic變量所關(guān)聯(lián)的plc寄存器。

2.4 系統編程過(guò)程簡(jiǎn)介

根據minit ii通訊協(xié)議及megabasic語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，在文本編輯器(如記事本)中寫(xiě)好大致的程序，特別是對返回數據的解析編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)的函數來(lái)進(jìn)行處理，以得到浮點(diǎn)數形式的電壓、電流、功率等數據，其中重點(diǎn)要注意好對返回錯誤幀時(shí)的處理，還有采集不同數據時(shí)的協(xié)議上的差別，這一部分程序寫(xiě)好后，利用pcm模塊的com1通過(guò)logicmaster軟件導入pcm模塊，用com1監視運行，用com2通訊，進(jìn)行聯(lián)機調試，根據調試情況加以修正完善，得到最終版本。

類(lèi)似上述步驟，根據fx2n的通訊協(xié)議，寫(xiě)好與fx2n通訊的程序，用com1監視運行，用com2通訊，經(jīng)調試修正，得到最終版本。

將兩個(gè)版本的程序合并，并將與fx2n通訊的端口改為com1，去掉程序中用于監視運行的輸出語(yǔ)句(print)，再重新導入pcm模塊中，一個(gè)滿(mǎn)足系統要求的完整的通訊程序就這樣就寫(xiě)成了。

3 結束語(yǔ)

用類(lèi)似本系統中的pcm模塊完成通訊任務(wù)，筆者認為其相對利用plc梯形圖程序進(jìn)行通訊優(yōu)點(diǎn)很明顯。首先由于其使用的是與微機系統中的basic語(yǔ)言語(yǔ)法相同的高級語(yǔ)言，易學(xué)易懂，處理復雜的數據運算時(shí)得心應手，在復雜的有大量通訊任務(wù)的系統中有很重大的推廣價(jià)值;再者在系統調試時(shí)也有明顯優(yōu)勢，一個(gè)端口正在通訊時(shí)，一個(gè)端口實(shí)時(shí)監視程序的運行情況，并可以自然語(yǔ)言的形式輸出實(shí)時(shí)的調試信息，plc程序就不會(huì )有這么好的效果，那么結果是這種系統的開(kāi)發(fā)周期必然大為縮短。

plc系統中采用basic語(yǔ)言的協(xié)處理器，筆者認為這是plc應用中一個(gè)新的發(fā)展，對簡(jiǎn)化編程，減輕工控系統開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)壓力可起到較大的作用，據了解，很多plc廠(chǎng)商都有類(lèi)似功能的模塊生產(chǎn)，如三菱公司就推出了ad51h高速智能通信組件，使用ad51h basic語(yǔ)言，支持四個(gè)通信口，具備384k內存，大大提高了plc系統數據通信與收集方面的靈活性。