上位機(jī)與plc通訊的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、<p>　　上位機(jī)與PLC通訊的設(shè)計(jì)及應(yīng)用</p><p>　　摘 要：隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動(dòng)化控制過程中，上位機(jī)和下位機(jī)需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，本文就上位機(jī)與PLC通訊的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行闡述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：上位機(jī) PLC 通訊 設(shè)計(jì)及應(yīng)用 </p><p><b>　　一、前言 </b></p&g

2、t;<p>　　隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)成為可提供過程控制和數(shù)據(jù)處理功能的控制器，但是，在數(shù)據(jù)處理上由于受到數(shù)據(jù)庫的限制，不能滿足用戶的要求。因此，將PLC和上位計(jì)算機(jī)結(jié)合，完成對(duì)PLC的監(jiān)控。 </p><p>　　二、PLC與上位機(jī)之間的通信協(xié)議原理 </p><p>　　在上位機(jī)中必須依據(jù)與之互聯(lián)的PLC的通信協(xié)議來編寫通信程序，因此先論

3、述FX2系列PLC的通信協(xié)議。使用FX2系列PLC的編程口與上位機(jī)通信時(shí)，波特率和字符幀格式是固定的。其波特率為9600bps，具體格式為7位數(shù)據(jù)位、偶校驗(yàn)、1位停止位。所有的字符均為ASCII碼。上位機(jī)與PLC采用呼叫應(yīng)答的通信方式，即采用上位機(jī)具有優(yōu)先權(quán)發(fā)送方式，其具體通信過程如下：首先上位機(jī)主動(dòng)向PLC發(fā)送命令，即命令幀；然后PLC收到命令后，自動(dòng)向上位機(jī)回復(fù)響應(yīng)，即響應(yīng)幀。它們?cè)谕ㄐ胚^程中所采用的通信格式為信息報(bào)文格式，該格式規(guī)

4、定了通信所使用的控制字符，ENQ、STX、ETX、ACK、NAK5個(gè)控制字符。STX和ETX分別為開始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志；正文為命令碼和數(shù)據(jù)信息；校驗(yàn)和為從正文到ETX之間的所有字符的ASCⅡ碼的相加，取和的低悶位。上位機(jī)與PLC通信時(shí)可以使用的命令有四個(gè)，它們是：命令、寫命令、強(qiáng)制通命令、強(qiáng)制斷命令。 </p><p>　　上位機(jī)向PLC發(fā)送讀命令時(shí)。它是由STX、讀命令0，軟元件組起始地址、字節(jié)數(shù)（即軟元件組個(gè)數(shù)

5、），ETX和校驗(yàn)和對(duì)應(yīng)的ASCII碼組成的一個(gè)字符串。而PLC對(duì)上位機(jī)讀命令的響應(yīng)格式。 </p><p>　　三、基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式通信方法 </p><p>　　自動(dòng)化系統(tǒng)中，各設(shè)備在進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)都需要遵循一定的協(xié)議，西門子公司提供了多種通信協(xié)議來適應(yīng)不同的工業(yè)環(huán)境，一般西門子工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議包括S7通信協(xié)議，S5兼容通信協(xié)議。S5兼容協(xié)議運(yùn)用最為廣泛，它包含了TCP/IP協(xié)議

6、，可直接適用于非西門子設(shè)備與西門子站點(diǎn)進(jìn)行通信。S5通信協(xié)議包括了ISO-ON-TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP/IP協(xié)議。開放式通信即運(yùn)用S5兼容協(xié)議使PLC與其他PLC或者PC直接進(jìn)行以太網(wǎng)通信的方法。西門子PLC有多種型號(hào)，有些型號(hào)的PLC的CPU自帶PN口，可直接實(shí)現(xiàn)開放式通信；沒有PN口的可以配備CP模塊來實(shí)現(xiàn)開放式通信。開放式通信的原理是在PLC程序中調(diào)用已有的FB程序塊，設(shè)置相關(guān)的通信參數(shù)，通信內(nèi)容采用自定協(xié)議的方式達(dá)到上位

7、機(jī)對(duì)下位機(jī)控制的目的。所調(diào)用的FB程序塊包括用來建立通信連接的FB65“TCON”模塊；用來終止通信連接的FB66“TDISCON”模塊；用來發(fā)送數(shù)據(jù)的FB63“TSEND”模塊和用來接收數(shù)據(jù)的FB64“TRCV”模塊。相較于NetPro通信，開放式通信提供了一種動(dòng)態(tài)連接，PLC無需中斷CPU運(yùn)行即可隨時(shí)增加或減少通信連接數(shù)，確保了通信</p><p>　　四、數(shù)據(jù)上傳下載原理 </p><p

8、>　　數(shù)據(jù)傳輸主要是控制VB中的MSComm控件，來實(shí)現(xiàn)打開誦訊端口和發(fā)送、接收命令的功NvVB中的MSComm控件提供了功能完善的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能，其中的一項(xiàng)常用屬性數(shù)據(jù)的通訊過程為：程序開始，第一步打開誦訊端口（MSComml.Portoen）；第二步對(duì)端口進(jìn)行判斷，是否打開，如若未打開，返回第一步繼續(xù)打開的步驟，若打開，則進(jìn)行第1步；第三步MSComml.onmnt按照端u輸出格式向下位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，這一步中，需要將數(shù)據(jù)按

9、照格式進(jìn)行組合；第四步是下位機(jī)等待相應(yīng)，并不斷的循環(huán)掃描，讀取回值；第五步接受下傳數(shù)字MSComml.innnt需對(duì)其進(jìn)行提取處理，整個(gè)數(shù)據(jù)誦訊過程結(jié)束數(shù)據(jù)下傳下載的流程，程序開始后，首先設(shè)置端口通訊頻率，系統(tǒng)默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為（9600；1，7，2，E），由于數(shù)控系統(tǒng)中有大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，波特率選擇為最大值（（115200；1，7，2，E），然后開始向下位機(jī)發(fā)送指令，驗(yàn)證誦訊是否成功，若成功，正式開始誦信過程，不成功則返回檢查連接情況

10、，重新連接通信成功后，確定發(fā)送數(shù)據(jù)的幀數(shù)，按照規(guī)則數(shù)據(jù)發(fā)送。需要注點(diǎn)的情況是每次發(fā)送結(jié)束后需要進(jìn)行FCS驗(yàn)證，若驗(yàn)證成功，該過程結(jié)束</p><p><b>　　五、波特率分析 </b></p><p>　　波特率指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的變化比特率是每秒鐘傳送的二講制位數(shù)，用b/s表示（（b表示bit）例如數(shù)據(jù)傳送辣率為120bit/s，而每一個(gè)字符為10位

11、，則其傳送的比特率為10x120=1200b/s。OMRON公司該型號(hào)的PLC波特率范圍為9600-115200，每秒鐘上傳的數(shù)據(jù)最大可達(dá)到115200個(gè)字節(jié)。 </p><p>　　PLC中規(guī)定，雙精度類型的數(shù)據(jù)在下位機(jī)中需要用8位二講制數(shù)字來表示，每位數(shù)字占8個(gè)字節(jié)，即每個(gè)數(shù)字占64個(gè)字節(jié)為了方便下位機(jī)對(duì)下傳以及下載的數(shù)據(jù)講行翻譯，所有上傳下載的數(shù)據(jù)都用8位二講制數(shù)碼來表達(dá)對(duì)干樣點(diǎn)以及插補(bǔ)點(diǎn)，每秒傳輸最大的數(shù)

12、據(jù)量為258組；對(duì)干焊榕工艾參數(shù)，每秒最大傳輸為1800組，基本可以滿足實(shí)時(shí)性的要求。 </p><p><b>　　六、運(yùn)行情況 </b></p><p>　　上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式，下位機(jī)系統(tǒng)通過現(xiàn)場(chǎng)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的控制。 </p><p>　　上位機(jī)系統(tǒng)由上層管理軟件、生產(chǎn)調(diào)度控制軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件組成。上層

13、管理軟件包括系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢模塊、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊。系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊能夠監(jiān)視生產(chǎn)線各個(gè)部位的狀態(tài)，并且實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的具體位置，也可以通過查詢數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)了解產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)、下一步工序等信息；歷史數(shù)據(jù)查詢模塊用來查詢、處理產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)，可將歷史數(shù)據(jù)生成、統(tǒng)計(jì)各種直觀的圖表，也可以將所需的數(shù)據(jù)導(dǎo)出成EXCEL文件并打??；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊根據(jù)不同的生產(chǎn)需求動(dòng)態(tài)地對(duì)生產(chǎn)線相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)生產(chǎn)線的

14、某些需要維護(hù)的功能部件進(jìn)行屏蔽。系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊和歷史數(shù)據(jù)查詢模塊可由現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊關(guān)系到生產(chǎn)的順利進(jìn)行只能由擁有高等級(jí)權(quán)限的工程師才能使用。整個(gè)控制系統(tǒng)的核心由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件和生產(chǎn)調(diào)度控制軟件組成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件存儲(chǔ)產(chǎn)品歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)的生產(chǎn)工藝步驟，生產(chǎn)調(diào)度控制軟件控制整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件和生產(chǎn)調(diào)度控制軟件中都具有復(fù)雜的優(yōu)化算法和控制模式。下位機(jī)系統(tǒng)中，產(chǎn)品條碼與工藝綁定模塊的功能是把要生產(chǎn)的產(chǎn)品的編號(hào)和生產(chǎn)

15、工藝輸入至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，以便產(chǎn)品在生產(chǎn)時(shí)的控制和生產(chǎn)數(shù)</p><p><b>　　七、結(jié)束語 </b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，通過上位機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，提高自動(dòng)化控制的水平。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]吳濤.PL