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基于Winsock控件實(shí)現PLC網(wǎng)絡(luò )通信控制
作者：
時(shí)間：2012-08-18
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在工業(yè)控制中，用PLC控制的工程在上/下位機通訊上一般采用RS-232/RS-485串口通訊，這種方法對于數據量較大www.cechina.cn，通訊距離較遠，實(shí)時(shí)性要求高的控制系統，很難滿(mǎn)足通訊需要。
近年來(lái)隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò )化數控已經(jīng)成為現代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢, 控制系統正向虛擬化、網(wǎng)絡(luò )化、集成化、分布化和節點(diǎn)智能化的方向發(fā)展。[1]許多大型PLC廠(chǎng)商生產(chǎn)的PLC都配備了相應的以太網(wǎng)通信模塊控制工程網(wǎng)版權所有，本文討論了OMRON PLC的以太網(wǎng)通信體系結構，并以CP1H PLC的ENT2l以太網(wǎng)模塊為例實(shí)現與計算機的通信。
1. Winsock網(wǎng)絡(luò )通信控件
Winsock控件是不可視控件，它提供了訪(fǎng)問(wèn)TCP和UDP網(wǎng)絡(luò )服務(wù)非常簡(jiǎn)便的途徑，使編程人員開(kāi)發(fā)客戶(hù)/服務(wù)器應用程序時(shí)，不必了解TCP的細節或調用低級的Winsock API函數，只通過(guò)設置Winsock控件的屬性并調用其方法，就可直接連接到一臺遠程計算機進(jìn)行，并可實(shí)現雙向數據交換。
WinSock主要支持兩種類(lèi)型的套接字:①流式套接字(Stream Socket)也稱(chēng)面向連接方式,該方式對應的是TCP協(xié)議,其傳輸特點(diǎn)是通信可靠性高,可以保證數據流的傳輸是可靠的、有序的、無(wú)重復的,可提供雙向的數據流,數據被看作字節流,無(wú)長(cháng)度限制。②數據報套接字(Datagram Socket)又稱(chēng)無(wú)連接方式,對應的是UDP協(xié)議,這種方式不提供數據傳輸的正確性、有序性和無(wú)重復性,因為它支持面向記錄的數據流。因此,傳輸的數據可能丟失和重復,并且接收順序混亂,報文長(cháng)度是有限的?？紤]到本系統對通信可靠性和正確性的要求很高,選用流式套接字方式?；贑lient/Server模式的流式套接字通訊過(guò)程如圖1所示。
2.Ethernet網(wǎng)絡(luò )通信單元的設置
在組建網(wǎng)絡(luò )時(shí)，根據網(wǎng)絡(luò )類(lèi)型的不同，網(wǎng)絡(luò )中的每個(gè)節點(diǎn)需要安裝相應的通信單元，PLC上需安裝Ethernet網(wǎng)絡(luò )通信模塊控制工程網(wǎng)版權所有，例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太網(wǎng)模塊。應用之前必需對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行必要的設置，分為開(kāi)關(guān)設置和CPU總線(xiàn)單元系統設置。
開(kāi)關(guān)設置主要包括以下幾項內容：確定分配給CJ1W—ETN21單元的內存工作區(CIO區、DM區)，該地址在CPU總線(xiàn)區，由UNIT No.開(kāi)關(guān)確定ETN單元的單元號范圍為0～F;NODE No.旋轉開(kāi)關(guān)設定兩組l6進(jìn)制數作為ETN單元在網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)號CONTROL ENGINEERING China版權所有，范圍為O1～7E;IP地址設置網(wǎng)絡(luò )號和主機節點(diǎn)號，由32位二進(jìn)制數組成，分4段以十進(jìn)制數表示。
CPU總線(xiàn)單元設置主要通過(guò)編程設備如CX—Programmer軟件或編程器對網(wǎng)絡(luò )單元進(jìn)行模式、本地IP地址、子網(wǎng)掩碼、FINS端口號、FTP登錄名及口令和IP路由器表等項進(jìn)行設定。若使用FINS/TCP協(xié)議，則還需在以太網(wǎng)單元設置中修改FINS/TCP項的部分參數，如：自動(dòng)分配的FINS節點(diǎn)號、是否保持激活等項。
3.面向上位計算機的通信協(xié)議
如圖2所示，以太網(wǎng)的分層模型分為物理層(Physical Layer)、網(wǎng)際層(Internet Layer)、傳輸層(Transpot Layer)和應用層(Application Layer)。其中：傳輸層可使用無(wú)連接的UDP或需建立連接的TCP協(xié)議;應用層為FINS(Factory Interface Network Service)協(xié)議，FINS協(xié)議是由OMRON公司開(kāi)發(fā)的用于工廠(chǎng)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò )的指令響應系統。主要規定對PLC存儲空間的數據讀寫(xiě)等操作方法。應用層使用FINS協(xié)議，傳輸層使用TCP協(xié)議的通信實(shí)現方法稱(chēng)為FINS/TCP方法。
FINS協(xié)議包含指令系統和響應系統，其命令幀格是由FINS報頭、指令代碼、響應代碼和正文等幾部分組成。從上位計算機發(fā)出的指令和響應必須符合下面幀的格式要求控制工程網(wǎng)版權所有，并提供合適的FINS報頭信息。[3-4]FINS通信服務(wù)是通過(guò)FINS命令幀和它們對應的響應幀交換實(shí)現的。
FINS命令/響應幀格式如圖3所示。FINS/TCP header中規定了五種命令，用于客戶(hù)機(host computer)與服務(wù)器(PLC)之間通信：發(fā)送客戶(hù)機節點(diǎn)地址(node address);(2)發(fā)送服務(wù)器節點(diǎn)地址(node address);(3)發(fā)送Fins frame;(4)Fins frame發(fā)送出錯通知;(5)客戶(hù)機與服務(wù)器聯(lián)機確認。
4.通信程序的具體實(shí)現
在新建VB工程后，需要執行VB工具欄“工程/部件” 命令，將Winsock控件添加到工程中， 并命名為“WskClient”。程序采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，其主要屬性設定如下：
With WskClient
.Protocol = sckTCPProtocol ‘采用TCP/IP協(xié)議
.LocalPort = 9600 ‘本地計算機端口號
.RemoteHost = txtIP.Text ‘取得遠程PLC的IP地址
.RemotePort = txtPort.Text ‘遠程PLC端口號
.Bind 9600 ‘指定使用的本地端口
End With
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