PLC與上位機的高速通信實(shí)現

0、引言

　　工業(yè)控制領(lǐng)域中PLC作為一種高效、靈活、可靠的控制器，有著(zhù)廣泛的應用。以PLC控制器為核心，上位PC機為實(shí)時(shí)監控體的控制系統已成為工業(yè)自動(dòng)化PLC控制系統的一個(gè)發(fā)展方向。實(shí)現PLC與PC的通信可以實(shí)現向上級提供諸如工藝流程圖、動(dòng)態(tài)數據畫(huà)面、報表顯示等多種窗口技術(shù)，使PLC控制系統具有良好的人機界面，通過(guò)上位機對PLC數據的讀寫(xiě)監控實(shí)現現場(chǎng)數據的采集、傳送以及生產(chǎn)過(guò)程調度的自動(dòng)化和信息化，其應用前景十分廣闊。常用的各種PLC網(wǎng)絡(luò )有差異，但表現在 PLC 通信程序、系統聯(lián)結和系統配置等方面，通信機理有統一性。目前市場(chǎng)上通信組態(tài)系統結構復雜，價(jià)格昂貴，應用繁瑣，不適應用戶(hù)使用。針對上述問(wèn)題筆者以西門(mén)子公司的S7-200系列的PLC為研究對象，提出了一種用VC實(shí)現上位機與PLC的高速可靠的通信方法。

1、S7-200系列PLC通信方式

　　西門(mén)子S7-200系列性能優(yōu)良，性?xún)r(jià)比較高，適用范圍很廣，因此本文主要討論西門(mén)子7-200系列與計算機之間的通信。S7-200系列通信方式有三種：

　?。?） 點(diǎn)對點(diǎn)PPI方式與上位機通信：用于與西門(mén)子公司的PLC編程器或其他該公司人機接口產(chǎn)品的通信。該種通信方式采用的是MSComm ActivcX控件。PPI是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡(luò )上的S7-200均為從站，其他CPU、SIMATIC編程器或TD200為主站。如果在用戶(hù)程序中允許PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站，它們可以用網(wǎng)絡(luò )讀和網(wǎng)絡(luò )寫(xiě)指令讀寫(xiě)其他CPU中的數據。PPI沒(méi)有限制可以有多少個(gè)主站與一個(gè)從站通信，但是在網(wǎng)絡(luò )中最多只能有32個(gè)從站。PPI通信協(xié)議是不公開(kāi)的;

　?。?） Freeport方式與上位機通信：Freeport方式具有與外圍設備通信方便、自由，易于微機開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)，因此使用自由口方式實(shí)現與上位機通信的控制方案較多。但在該通信方式下，上位機與PLC的最大通信能力為128bit/s，這無(wú)法滿(mǎn)足高速通信的需要;

　?。?） Profibus-DP方式與上位機通信：Profibus協(xié)議用于幾分布式I/O設備的高速通信。S7-200CPU需通過(guò)EM277。Profibus-DP模塊接入Profibus網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )通常有一個(gè)主站和幾個(gè)I/O從站。這種方式使得PLC可以通過(guò)Profibus的DP通信接口接入Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，從而擴大PLC的使用范圍。PPI協(xié)議和Profibus協(xié)議的結構模型都是基于開(kāi)放系統互連參考模型的7層通信結構。

2、PLC網(wǎng)絡(luò )通信標準簡(jiǎn)介

　?。?） RS-232C標準

　　通信的連接接口與連接電纜的相互兼容是通信得以保證的前提。它的實(shí)現方法發(fā)展迅速，型式較多。其中RS-232C就是實(shí)際應用較多的標準之一，它是計算機或終端與調制解調器之間的標準接口。RS-232C功能規范定義了電路之間的連接，以及它的含義。RS-232C的規程規范定義的是協(xié)議，即事件出現的正確順序。RS-232C的缺點(diǎn)是數據傳輸率低傳輸距離短。

　?。?） RS-485標準

　　在許多工業(yè)環(huán)境中，要求用最少的信號連線(xiàn)來(lái)完成通信任務(wù)。日前廣泛應用的是RS-485串行接口總線(xiàn)，RS-485支持半雙工通信，分時(shí)使用一對雙絞信號線(xiàn)進(jìn)行發(fā)送或接收。RS-485用于多站互聯(lián)時(shí)實(shí)現簡(jiǎn)單，節省材料，可以滿(mǎn)足高速遠距離傳送，構成分布式網(wǎng)絡(luò )控制系統十分方便。

3、通信網(wǎng)絡(luò )接口的設計

　　在本工程中，我們采用的PLC為CPU224型，該可編程控制器的通信端口為RS-485接口，由于PC機的串行端口為RS-232接口，且遠離控制現場(chǎng)（PLC位置），因此PC機的RS-232接口必須通過(guò)RS-232/RS-485轉換器轉換后才能與PLC通信端口連接，這種通信方式可以實(shí)現最遠1.2Krn的遠程通信。

　　PC機的標準串口為RS232。S7-200系列CPU226提供2個(gè)串口，其中一個(gè)端口Portl作為DP口，另一個(gè)端口Port0為自由口，自由口為標準RS485串口。西門(mén)子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485電平轉換器，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC機互聯(lián)。

4、通信程序設計

　?。?） 上位機部分程序

　　單命令把MSComm控件加入到工程中。MSComm控件通信功能的實(shí)現實(shí)際上是調用了API函數。而API函數是由Comm.drv解釋并傳遞給設備驅動(dòng)程序進(jìn)行的。即MSComm控件的屬性提供了通信接口的參數設置，能實(shí)現串行通信。MSComm控件有關(guān)屬性如下：

　　CommPort：設置并返回通信端口號。Window系統將會(huì )利用該端口與外界通信;

　　Setings：設置并返回初始化參數。其組成格式為“BBBB。P。D。S”。BBBB為數據速率。P為奇偶校驗。D為數據比特。S為停止位;

　　PortOpen：設置并返回通信端口的狀態(tài)。也可以打開(kāi)和關(guān)閉端口;

　　Ouptut：向傳輸緩沖區寫(xiě)1B的數據;

　　Input：將傳送到輸入緩沖區的字符讀到程序里;

　　RThreshold：設置在產(chǎn)生OnComm之前要接受的字符數;

　　InputLen：設置并返回Input屬性從接收緩沖區讀取的字符數;

　　InBbuffersize：設置或返回輸入緩沖區的大小;

　　InBufferCount：返回輸入緩沖區內等待讀區的字節個(gè)數?？赏ㄟ^(guò)設置該屬性值為0來(lái)清除接收緩沖區;

　　InputMode：設置或返回傳輸數據的類(lèi)型;

　　CommEvent：傳回OnComm事件發(fā)生時(shí)的數值碼;

　　軟件通信流程圖如圖1 。

　　圖1 ：通信流程圖

　　在實(shí)際應用中，從站被動(dòng)的接收上位機發(fā)出的指令后做出響應，然后將信息傳回上位機，由于上位機在整個(gè)通信的過(guò)程中不能被中斷，因此上位機在接收與發(fā)送數據過(guò)程中采用了不可中斷的方法。