1 引言
在工業(yè)控制領(lǐng)域中，plc作為一種穩(wěn)定可靠的控制器得到廣泛的應(yīng)用。但它也有自身的一些缺點，即數(shù)據(jù)的計算處理和管理能力較弱，不能給用戶提供良好的界面等。而計算機恰好能彌補plc的不足，它不但有很強的數(shù)據(jù)處理和管理能力，而且能給用戶提供非常美觀而又易于操作的界面。將plc與計算機結(jié)合，可使系統(tǒng)達(dá)到既能及時地采集、存儲數(shù)據(jù)，又可處理和使用好數(shù)據(jù)，兩者結(jié)合的關(guān)鍵是plc與計算機之間的通信。本文以omron公司的cpmia小型 plc為例，詳細(xì)的討論了plc與計算機通信的原理和用vb如何實現(xiàn)plc與計算機的通信。
2 通行原理與方法
上位機要能夠通過plc監(jiān)控下層設(shè)備的狀態(tài)，就要實現(xiàn)上位機與plc間的通信，一般工業(yè)控制中都是采用rs232c實現(xiàn)。上位機首先向plc 發(fā)送查詢數(shù)據(jù)的指令（實際上是查詢plc中端子的狀態(tài)和dm區(qū)的值等），plc接收了上位的指令后，進行校驗（fcs校驗碼），看其是否正確，如果正確，則向上位機傳送數(shù)據(jù)（包含首尾校驗字節(jié)）。否則，plc拒絕向上位機傳送數(shù)據(jù)。上位接收到plc傳送的數(shù)據(jù)，也要判斷正確與否，如果正確，則接收，否則，拒絕接收。
由于cpm1a沒有提供串行通信口，我們利用其提供的外設(shè)端口實現(xiàn)通信。plc與計算機之間的連接是通過omron提供的專用電纜cqm1-cif01來實現(xiàn)的，其硬件連接圖如圖1所示。
3 plc與計算機間的通信規(guī)約
計算機與plc間的通信是以“幀”為單位進行的，并且在通信的過程中，計算機具有更高的優(yōu)先級。首先，計算機向plc發(fā)出命令幀，然后，plc作出響應(yīng)，向計算機發(fā)送回響應(yīng)幀。其中命令幀和響應(yīng)幀的格式如下：
?。?） 命令幀格式。為了方便計算機和plc的通訊，cpm1a對在計算機連接通信中交換的命令和響應(yīng)規(guī)定了相應(yīng)的格式。當(dāng)計算機發(fā)送一個命令時，命令數(shù)據(jù)主準(zhǔn)備格式如圖2所示。
其中@放在首位，表示以@開始，設(shè)備號為上位機識別所連接的plc的設(shè)備號。識別碼為命令代碼，用來設(shè)置用戶希望上位機完成的操作，fcs為幀檢驗代碼，一旦通信出錯，通過計算fcs可以及時發(fā)現(xiàn)。結(jié)束符為“＊”和cr回車符，表示命令結(jié)束。
?。?） 響應(yīng)幀格式。由plc發(fā)出的對應(yīng)于命令格式的響應(yīng)幀格式如圖3所示。
其中，異常碼可以確定計算機發(fā)送的命令是否正確執(zhí)行。其它的與正文中的含義相同。正文僅在有讀出數(shù)據(jù)時有返回。
4 通信程序的設(shè)計
為了充分利用計算機數(shù)據(jù)處理的強大功能，我們可以采用計算機有優(yōu)先權(quán)的方式，在計算機上編寫程序來實現(xiàn)計算機與plc的通信， 計算機向 plc發(fā)出命令發(fā)起通信，plc自動返回響應(yīng)。本文中采用vb來編寫計算機與plc間的通訊程序。在vb中提供了通信控件—應(yīng)用通信控件（mscomm），實現(xiàn)通過串行端口傳送和接受的功能。
下面介紹mscomm控件的屬性：
＊commport：設(shè)定通信連接端口代號，程序必須指定所要使用的串行端口號，windows系統(tǒng)使用所設(shè)定的端口與外界通信。
＊portopen：設(shè)定通信口狀態(tài)，若為真，通信端口打開，否則關(guān)閉。
＊settings：設(shè)定通信口參數(shù)，其格式是“bbbb，p
，d，s”，其中bbbb為通信速率（波特率），p為通信檢查方式（奇偶校驗）， d 為數(shù)據(jù)位數(shù)，s為停止位數(shù)，其設(shè)定應(yīng)與plc的設(shè)定一致。
＊input：將對方傳送至輸入緩沖區(qū)的字符讀入到程序。
?。猳utput：將字符寫入輸出緩沖區(qū)。
?。猧nbuffercount：傳回接收緩沖區(qū)中的字符數(shù)。
?。猳utbuffercount：傳回輸出緩沖區(qū)中的字符數(shù)。
?。猧nputlen：設(shè)定串行端口讀入字符串的長度。
?。猧nputmode：設(shè)定接收數(shù)據(jù)的方式。
?。猺threshold：設(shè)定引發(fā)接收事件的字符數(shù)。
?。猚ommevent：傳回oncomm事件發(fā)生時的數(shù)值碼
?。猳ncomm事件：無論是錯誤或事件發(fā)生，都會觸發(fā)此事件。
?。?） 控件參數(shù)的初始化。
初始化程序如下：
mscomm.comport=2 ｀使用串口com2
mscomm.settings=“9600， e， 7， 2” ｀波特率9600，偶校驗，7位數(shù)據(jù)位，2位停止位
mscomm.portopen=true ｀打開通信端口，準(zhǔn)備通信
（2） 計算校驗碼fcs，計算fcs的vb自定義函數(shù)如下：
function fcs（byval inputstr as string） as string
dim slen， i， xorresult as integer
dim tempfes as string
slen=len（inputstr） ｀求輸入字符串長度
xorresult = 0
for i = 1 to slen
xorresult = xorresult xor asc（mid$（inputstr， i， 1）） ｀按位異或
next i
tempfes=hex$（xorresult） ｀轉(zhuǎn)化為16進制
if len（tempfes）=1then tempfes =“0”+tempfes
fcs = tempfes
end function
?。?） 計算機與plc通信程序。
主要是一個自定義函數(shù)。
function readdata（byval inputstr as string， byval num as integer） as string
dim outputstr as string
dim instring as string
dim returnstr as string
dim endstring as string
dim fcsstring as string
dim returnfcsstring as string）
mscomm.inbuffercount=0
outputstr=inputstr+fcs（inputstr）+“＊” ｀給出命令幀
mscomm.output=outputstr+chr$（13） ｀向plc傳送命令幀
do
doevents
loop while mscomm.inbuffercount 《 15
instring=mscomm.input ｀獲取plc的響應(yīng)幀
?。嘟Y(jié)束碼判斷
endstring = mid$（instring， len（instring） -
num- 5， 2）
if endstring = “13” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “14” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “15” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “18” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “a3” then
readdata = “error”
exit function
elseif endstring = “a8” then
readdata = “error”
exit function
end if
?。囗憫?yīng)幀校驗
endstring = mid$（instring， 1， len（instring） - 4）
returnfcsstring = mid$（instring，len（instring） - 3， 2）
fcsstring = fcs（endstring）
if fcsstring 《》 returnfcsstring then
readdata = “error”
exit function
end if
returnstr = mid$（instring，
len（instring） - num - 3， num）
readdata = returnstr
end function
從上面程序可以看到，計算機對plc返回的響應(yīng)幀要進行fcs校驗，并利用異常碼排除返回的異常數(shù)據(jù)，這樣不但可以提高計算機獲取信息的正確性，而且提高了計算機監(jiān)控的實時性。
5 結(jié)束語
本文介紹的通信方法在我校cims研究中心自行研制的一套機電一體化設(shè)備中得到實施運用，經(jīng)試驗運行，證明這種通信方法穩(wěn)定、可靠，確實是一種非常有效的方法。將plc與計算機通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，plc作為下位機，計算機作為上位機，形成一個優(yōu)勢互補的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“集中管理，分散控制”。其中各個plc子系統(tǒng)或遠(yuǎn)程工作站在生產(chǎn)現(xiàn)場對各個被控對象進行控制，利用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成一個plc綜合控制，滿足了現(xiàn)代自動化系統(tǒng)向信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的過渡。