用歐姆龍PLC與上位機通信實(shí)現振動(dòng)磨的變頻控制

1.引 言

當今，在自動(dòng)化的工業(yè)生產(chǎn)中，變頻控制往往與計算機遠程控制相聯(lián)系在一起，從而實(shí)現電機的遠程變頻控制?？删幊绦蚩刂破飨到y不僅可作為單一的機電控制設備，而且作為通用的自動(dòng)控制設備，也被大量地用于過(guò)程工業(yè)的自動(dòng)控制。歐姆龍最新推出的可編程控制器SYSMAC CP1H，具有“高度擴張性”的端子臺型一體化[1]。與以往產(chǎn)品CPM2A 40 點(diǎn)輸入輸出型為相同尺寸，但處理速度可達到約10倍的性能。本課題通過(guò)控制機（即為PLC）設定比例運行參數，然后控制機通過(guò)D/A轉換模件發(fā)出控制變頻調速器的指令，使變頻調速器帶動(dòng)振動(dòng)磨電機按輸入的速度和時(shí)間運轉?；贠MRON PLC的鏈接通信（有通信協(xié)議），我們采用功能強大的Visual C++6.0語(yǔ)言來(lái)實(shí)現這種小型集散控制系統的上、下位機的通信和友好的監控界面，實(shí)現了上位機與PLC間的通信。

2.通訊軟件的設計

在本項目中，上位機選用計算機, 下位機選用日本Omron公司的CP1H系列XA40DR-A可編程序控制器。在計算機外設中，RS-232串口因為其組成方式簡(jiǎn)單，編程控制方便而成為應用最為廣泛的I/O通道之一。32 位下串口通信程序通常采用兩種方法實(shí)現:一是利用ActiveX控件; 二是使用API通信函數。使用ActiveX控件, 程序實(shí)現非常簡(jiǎn)單, 結構清晰,缺點(diǎn)是欠靈活; 使用API通信函數的優(yōu)缺點(diǎn)則基本上相反[2]。VC++6.0的MSComm是Microsoft 公司提供的簡(jiǎn)化Windows 下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過(guò)串行接口收發(fā)數據的簡(jiǎn)便方法,筆者采用了這種方法。其端口接線(xiàn)見(jiàn)附圖。

2.1 上位機與PLC的通訊協(xié)議

HOST Link系統使用HOST Link 通信協(xié)議進(jìn)行通信,上位機具有傳送優(yōu)先權,總是首先發(fā)出命令并啟動(dòng)通信,HOST Link 通信單元收到命令交由PLC執行,然后將執行結果返回上位機,兩者以幀為單位輪流交換數據。

2.2 上位機的PLC鏈接通訊

通信時(shí)一組傳送的數據稱(chēng)為塊,它是命令或響應的單位,從上位機發(fā)送到HOSTLink 單元的數據稱(chēng)為命令塊,相應的,從HOSTLink單元發(fā)送到上位機的數據稱(chēng)為響應塊。多點(diǎn)通信時(shí),單幀發(fā)送的最大數據塊為131 個(gè)字符,因此當一個(gè)數據塊含有132 個(gè)或更多字符時(shí),要分成兩幀或多幀進(jìn)行發(fā)送。多幀發(fā)送時(shí)中間幀的格式為:正文、FCS、分界符。起始幀、中間幀的長(cháng)度為131 ,結束幀的長(cháng)度最多為131 個(gè)字符。

Omron系列的PLC 通過(guò)RS232 口與主機通信有兩種方式,第一種是由上位機向PLC 發(fā)送初始命令,第二種是由PLC 向上位機發(fā)送初始命令[3]。在監測系統中一般采用第一種方式。有關(guān)通信協(xié)議如下所述:

2.2.1上位機→PLC 的命令格式

其中:

（1）@為起始標志符;

（2）N2 、N1 為PLC 節點(diǎn)標志碼,由兩位十進(jìn)制數表示,它們用來(lái)指定與上位機通信的PLC。而PLC 自己的通信節點(diǎn)碼可由它的DM6648 和DM6653 來(lái)設置;

（3）CMD2 、CMD1 為兩字節命令碼;

（4）MT 為命令內容,用來(lái)設置具體的命令參數;

（5）V2、V1 為兩字節的幀校驗碼,它是從開(kāi)始符“@”到MT碼結束的所有字符的ASCII 碼按位異或的結果; 幀校驗和是一個(gè)轉換成2 個(gè)ASCII 字符的8 位數據。它把幀中每一個(gè)字符順序地進(jìn)行異或操作而得到的結果,即把幀的第一個(gè)字符到正文結束的所有字符轉換成二進(jìn)制形式的ASCII 碼后,逐個(gè)異或而得到的[4]。當發(fā)送命令時(shí),將其加在命令格式中,作為幀的一部分發(fā)送到接收端。當接收數據時(shí),按上述步驟重新計算FCS ,當計算結果與數據塊中所帶的FCS 相同時(shí),說(shuō)明傳輸無(wú)誤,否則,說(shuō)明接收到的數據不正確。

（6）“＊”和“CR”兩字符表示命令結束。

例如，@00WD00060500表示寫(xiě)一個(gè)數500到節點(diǎn)為0的PLC的DM0006中。

2.2.2 PLC→上位機的響應格式

其中S2 、S1 為命令結束狀態(tài)碼,如00 表示正常結束,01 表示RUN 模態(tài)下PLC 無(wú)法完成上位機命令,其余符號代碼意義同上。實(shí)現上位機與HOST Link 通信單元的通信只需編寫(xiě)上位機程序,因為HOST Link 通信單元自身帶有通信程序,上位機下發(fā)命令,地址相符的PLC 自動(dòng)上傳響應幀,所以這一部分程序不需要客戶(hù)編寫(xiě),但是,編寫(xiě)上位機的通信程序時(shí),通信參數的設置必須保證與PLC 的通信參數一致性。

3.用VC++6.0編寫(xiě)串行通信程序

首先建立一個(gè)基于對話(huà)框的MFC應用程序SCommTest，支持ActiveX控件，電話(huà)形狀的控件是在系統中注冊過(guò)的MicrosoftCommunications Control, version 6.0，接受缺省的選項。

1.打開(kāi)串口設置串口參數

在主對話(huà)框CSCommTestDlg::OnInitDialog（）中打開(kāi)串口，加入如下代碼：

if（m_ctrlComm.GetPortOpen（））
m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）;
m_ctrlComm.SetCommPort（1）; //選擇com1
i f （ ! m _ c t r l C o m m . G e t P o r t O p e n （ ） ） m _ c t r l C o m m .
SetPortOpen（TRUE）;//打開(kāi)串口
else
AfxMessageBox（"cannot open serial port"）;
m_ctrlComm.SetSettings（"9600,E,7,2"）; //波特率9600，偶校驗，7個(gè)數據位，2個(gè)停止位m_ctrlComm.SetInputModel（1）; //1：表示以二進(jìn)制方式檢取數據m_ctrlComm.SetRThreshold（1）;
//參數1表示每當串口接收緩沖區中有多于或等于1個(gè)字符時(shí)將引發(fā)一個(gè)接收數據的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //設置當前接收區數據長(cháng)度為0
m_ctrlComm.GetInput（）;//先預讀緩沖區以清除殘留數據

2.發(fā)送數據

為發(fā)送按鈕添加一個(gè)單擊消息BN_CLICKED處理函數，選擇IDC_BUTTON_MANUALSEND，添加OnButtonManualsend（）函數，并在函數中添加如下代碼：

UpdateData（TRUE）; //讀取編輯框內容
SendData（m_strTXData1,6）;
// m_strTXData1表示發(fā)送速度命令的具體數值，6表示寫(xiě)數據的地址DM0006
Sleep（100）;
SendData（m_strTXData2,12）; //m_strTXData1表示發(fā)送時(shí)間命令的具體數值，12表示寫(xiě)數據的地址DM0012

3.發(fā)送命令

按照命令格式，本課題主要發(fā)送兩個(gè)WD命令：

（1）數據采用十進(jìn)制發(fā)送，向DM0006中寫(xiě)入速度指令；

（2）數據采用十進(jìn)制發(fā)送，向DM0012中寫(xiě)入時(shí)間指令。部分程序如下：

Void CSCommTestDlg::SendData（int m_TobeSend,intm_address）
｛ CByteArray Array;
unsigned char auchMsg[45]=｛0｝
auchMsg[0]=64; // 起始標志符
auchMsg[1]=0x0; //節點(diǎn)號
auchMsg[2]=0x0; auchMsg[3]=‘W‘; //命令符
auchMsg[4]=‘D‘;
auchMsg[5]=m_address/1000;
auchMsg[6]=（m_address%1000）/100;
auchMsg[7]=（m_address%100）/10;
auchMsg[8]=m_address%10;
auchMsg[9]=m_TobeSend/1000;
auchMsg[10]=（m_TobeSend%1000）/10;
auchMsg[11]=（m_TobeSend%100）/10;
auchMsg[12]=m_TobeSend%10;
LRC（auchMsg,13）;
//auchMsg[13] ,auchMsg[14] ,保存FCS值
auchMsg[15]=‘＊‘; //命令結束符
auchMsg[16]=13;
Array.RemoveAll（）;
for （Count=0;Count17;Count++）
Array.Add（auchMsg[Count]）;
m _ c t r l C o m m . S e t O u t p u t （ C O l e Va r i a n t （ A r r a y ） ） ;

4.計算校驗碼函數

unsigned char uchLRC = 0 ; 初始值設定
while （usDataLen——）
｛uchLRC ︿= ＊auchMsg++; ｝
unsigned char high=0xF0;
//high為校驗碼的高位
unsigned char low=0x0F;
//low為校驗碼的低位
high=uchLRC;
low=uchLRC;
high>>=4;右移四位
if（high=9）
high=high+48;
else
high=high+55;
if（low=9）
low=low+48;
else
low=low+55;
＊auchMsg++=high;
＊auchMsg++=low;

四.結束語(yǔ)

此程序在VC++6.0中運行通過(guò)，并成功應用于振動(dòng)磨的控制中。該系統采用OMRON XA40DR-A PLC與上位機連接組成控制系統，上位機通過(guò)串行口向PLC發(fā)出寫(xiě)命令及數據，PLC接受數據后，通過(guò)D/A轉換模塊，將模擬量發(fā)給變頻器，從而實(shí)現了振動(dòng)磨振動(dòng)速度和時(shí)間的控制。