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PLC与上位机的通信实现.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.05M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    PLC 与上位机的通信实现 摘 要：本文先介绍了 S7-200 系列 PLC 的三种通信方式，及其在网络中通信的 RS-232C 和 RS-485 标准。在实例中，采用西门子公司的 S7-200 系列 PLC 为下位 机,按照 RS2485 标准与上位机通信；通信协议为以自由口模式创建用户自定义的 协议,数据传输格式为 16 进制 ASCII 编码,求和校验；上位机采用 VC 编程的可视 化界面。 关键词：PLC；串行通信；VC 编程；自由口模式 1、引言 工业控制领域中 PLC 作为一种高效、灵活、可靠的控制器，有着广泛 的应用。以 PLC 控制器为核心，上位 PC 机为实时监控体的控制系统已成为工业 自动化 PLC 控制系统的一个发展方向。实现 PLC 与 PC 的通信可以实现向上级 提供诸如工艺流程图、动态数据画面、报表显示等多种窗口技术，使 PLC 控制 系统具有良好的人机界面，通过上位机对 PLC 数据的读写监控实现现场数据的 采集、传送以及生产过程调度的自动化和信息化，其应用前景十分广阔。常用的 各种 PLC 网络有差异，但表现在 PLC 通信程序、系统联结和系统配置等方面， 通信机理有统一性。目前市场上通信组态系统结构复杂，价格昂贵，应用繁琐， 不适应用户使用。针对上述问题笔者以西门子公司的 S7-200 系列的 PLC 为研究 对象，提出了一种用 VC 实现上位机与 PLC 通信的方法。 2、S7-200 系列 PLC 通信方式 西门子 S7-200 系列性能优良，性价比较高，适用范围很广，因此本文 主要讨论西门子 7-200 系列与计算机之间的通信。 S7-200 系列通信方式有三种：
    (1) 点对点 PPI 方式，用于与西门子公司的 PLC 编程器或其他该公司人 机接口产品的通信。该种通信方式采用的是 MSComm ActivcX 控件。PPI 是主/ 从协议，网络上的 S7-200 均为从站，其他 CPU、SIMATIC 编程器或 TD200 为 主站。如果在用户程序中允许 PPI 主站模式，一些 S7-200CPU 在 RUN 模式下可 以作主站，它们可以用网络读和网络写指令读写其他 CPU 中的数据。PPI 没有 限制可以有多少个主站与一个从站通信，但是在网络中最多只能有 32 个从站。P PI 通信协议是不公开的。 ( 2) Profibus。Profibus 协议用于几分布式 I/O 设备的高速通信。S7-20 0CPU 需通过 EM277。Profibus-DP 模块接入 Profibus 网络，网络通常有一个主站 和几个 I/O 从站。这种方式使得 PLC 可以通过 Profibus 的 DP 通信接口接入 Prof ibus 现场总线网络.从而扩大 PLC 的使用范围。PPI 协议和 Profibus 协议的结构模 型都是基于开放系统互连参考模型的 7 层通信结构。 (3) 自由通信方式。通过使用接收中断、发送中断、字符中断、发送指 令和接收指令，自由端口通信可以控制 S7-200CPU 通信口的操作模式。利用自 由口模式，可以实现用户定义的通信协议连接多种智能设备。 3、PLC 网络通信标准简介 (1) RS-232C 标准 通信的连接接口与连接电缆的相互兼容是通信得以保证的前提。它的实 现方法发展迅速,型式较多。其中 RS-232C 就是实际应用较多的标准之一，它是 计算机或终端与调制解调器之间的标准接口 RS - 232C 规范包括以下几个方而 内容：RS-232C 的机械规范定义内容是 25 针插头，螺钉中心距为 47.04mm±0.13 mm 宽，对其他尺寸也都作了规定。RS-232C 的电气规范是用比-3V 低的负电压 表示逻辑 0，用比+3V 高的正电压表示逻辑 1，数据传输率最高允许 20kbit/s 电 缆最长 15m，RS-232C 功能规范定义了电路之间的连接，以及它的含义。RS-23 2C 的规程规范定义的是协议，即事件出现的正确顺序。RS-232C 的缺点是数据 传输率低传输距离短。
    (2) RS-485 标准 在许多工业环境中，要求用最少的信号连线来完成通信任务。日前广泛 应用的是 RS-485 串行接口总线，RS-485 支持半双工通信，分时使用一对双绞信 号线进行发送或接收。在点对点的远程通信时，它们的电路连接如图 2 所示。R S-485 用于多站互联时实现简单，节省材料，可以满足高速远距离传送，构成分 布式网络控制系统十分方便。 ４、通信网络接口的设计 在本工程中，我们采用的 PLC 为 CPU224 型，该可编程控制器的通信 端口为 RS-485 接口，由于 PC 机的串行端口为 RS-232 接口，且远离控制现场(P LC 位置)，因此 PC 机的 RS-232 接口必须通过 RS-232/RS-485 转换器转换后才能 与 PLC 通信端口连接，这种通信方式可以实现最远 1.2Krn 的远程通信。 PC 机的标准串口为 RS232。西门子公司提供的 PC/PPI 电缆带有 RS23 2/RS485 电平转换器，因此在不增加任何硬件的情况下，可以很方便地将 PLC 和 PC 机互联。具体硬件连接图如图 1： 图 l：硬件连接图 ５、通信程序设计 (1) 上位机部分程序 单命令把 MSComm 控件加入到工程中。MSComm 控件通信功能的实现 实际上是调用了 API 函数。MSComm 控件有关属性如下： CommPort：设置并返回通信端口号。Window 系统将会利用该端口与外 界通信； Setings：设置并返回初始化参数。其组成格式为“BBBB。P。D。S”。B BBB 为数据速率。P 为奇偶校验。D 为数据比特。S 为停止位；
    PortOpen：设置并返回通信端口的状态。也可以打开和关闭端口； Ouptut：向传输缓冲区写 1B 的数据； Input：将传送到输入缓冲区的字符读到程序里； RThreshold：设置在产生 OnComm 之前要接受的字符数； InputLen：设置并返回 Input 属性从接收缓冲区读取的字符数； InBbuffersize：设置或返回输入缓冲区的大小； InBufferCount：返回输入缓冲区内等待读区的字节个数。可通过设置该 属性值为 0 来清除接收缓冲区； InputMode：设置或返回传输数据的类型； CommEvent：传回 OnComm 事件发生时的数值码； 部分代码如下： //装载窗体时初始化并打开串口 m_Com.SetCommPort(1)； m_Com.SetInBufferSize(1024)； m_Com.SetOutBufferSize(512)； if(!m_Com.GetPortOpen()) m_Com.SetPortOpen(TRUE)； m_Com.Settings(/9600，n，8，10)； m_Com.SetRThreshold()；
    m_Com.SetInputLen(1)； m_Com.SetInputMode(0)； //发送主程序 Void CmainFrame::OnCommSend() { ..//准备要发送的数据存放在数组 SxData[ ]中 CbyteArray Send； Send.RemoveAll()； Send.SetSize(m)； For(i=0；i
    pp 为校验选择；d 为每个字符的数据位数；bbb 为自由口比特率(kbit/s)； mm 为协议选择(从站或自由口模式)。 PLC 程序分为主程序和中断程序。主程序完成初始化通信口、开中断、 判断、发送数据等功能，中断程序完成接收和发送数据的功能。作为参考，中断 程序如下： Receive NETWORK1 LDSM010 ATHVB103,VB118,2 ATHVB115,VB119,2 SM011,1 MOVB0,VB120 MOVB&VB102,VD123 Switch NETWORK1 LDSM010 RM011,1 NETWORK2 LDSM010 FORVW121,+1,+13
    NETWORK3 LDSM010 XORB*VD123,VB120 NETWORK4 LDSM010 INCDVD123 NETWORK5 NEXT NETWORK6 LDB=VB120,VB119 AB=VB117,81 SM010,1 Write NETWORK1 LDSM010 RSM8717,1 RM010,1 RCVVB100,0 NETWORK2
    LDSM010 MOVD&VB107,VD127 NETWORK3 LDSM010 ATHVD127,*VD135,8 ７、结束语 试验结果表明，当数据传输速率为 916kbit/s 时误码率<，能够实现现场 网络的在线监控、调试及数据修改。由于程序中采用了以 16 进制 ASCII 码描述 数据传输格式，因此一条指令中的数据字节和控制字节不可能发生混淆，通信更 加可靠。本系统的成功研制将对工业控制系统的自动化、智能化、网络化的发展 提供有益的借鉴。 参考文献 [1] 西门子公司；SMATIC S7-200 可变程序控制器系统手册，2002 [2] 李现勇；Visual C++串口通信技术与工程实践[M]，北京：人民邮电 出版社，2002 [3] 胡柯；VC 环境下 PLC 与上位机的实时通讯[J]，PLC&FA，2003 [4] 陈在平；可编程控制器技术与应用系统设计[M]，北京：机械下业出 版社，2002 [5] 郑晟，建平，张学；现代可编程序控制其原理与应用[M]，北京；科 学出版社，2003
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