摘要：本文給出了用VC++6.0實現(xiàn)OMRON可編程控制器與上位機(jī)之間的通信程序設(shè)計方法，并提供了利用RS232串行通訊端口實現(xiàn)計算機(jī)與可編程控制器通訊的方法。此方案成功應(yīng)用在振動磨的變頻控制中。
關(guān)鍵詞：上位機(jī);PLC;串口通信;VC++6.0;振動磨
Abstract:This article mainly introduces a method of programming design based on VC++6.0 to realize the communication of PLC and host omputer and also discusses how to use the RS232 communication port to realize the communication between PC and PLC. Thisprogram has been successfully applied in the frequency control of vibration mill.
Key words: Host computer, PLC, Serial communication, VC++6.0,Vibration mill
1.引 言
當(dāng)今，在自動化的工業(yè)生產(chǎn)中，變頻控制往往與計算機(jī)遠(yuǎn)程控制相聯(lián)系在一起，從而實現(xiàn)電機(jī)的遠(yuǎn)程變頻控制?？删幊绦蚩刂破飨到y(tǒng)不僅可作為單一的機(jī)電控制設(shè)備，而且作為通用的自動控制設(shè)備，也被大量地用于過程工業(yè)的自動控制。歐姆龍最新推出的可編程控制器SYSMAC CP1H，具有“高度擴(kuò)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(dá)到約10倍的性能。本課題通過控制機(jī)（即為PLC）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過D/A轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的指令，使變頻調(diào)速器帶動振動磨電機(jī)按輸入的速度和時間運(yùn)轉(zhuǎn)?；贠MRON PLC的鏈接通信（有通信協(xié)議），我們采用功能強(qiáng)大的Visual C++6.0語言來實現(xiàn)這種小型集散控制系統(tǒng)的上、下位機(jī)的通信和友好的監(jiān)控界面，實現(xiàn)了上位機(jī)與PLC間的通信。
2.通訊軟件的設(shè)計
在本項目中，上位機(jī)選用計算機(jī), 下位機(jī)選用日本Omron公司的CP1H系列XA40DR-A可編程序控制器。在計算機(jī)外設(shè)中，RS-232串口因為其組成方式簡單，編程控制方便而成為應(yīng)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現(xiàn):一是利用ActiveX控件; 二是使用API通信函數(shù)。使用ActiveX控件, 程序?qū)崿F(xiàn)非常簡單, 結(jié)構(gòu)清晰,缺點(diǎn)是欠靈活; 使用API通信函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)則基本上相反[2]。VC++6.0的MSComm是Microsoft 公司提供的簡化Windows 下串行通信編程的ActiveX控件，它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法,筆者采用了這種方法。其端口接線見附圖。


2.1 上位機(jī)與PLC的通訊協(xié)議
HOST Link系統(tǒng)使用HOST Link 通信協(xié)議進(jìn)行通信,上位機(jī)具有傳送優(yōu)先權(quán),總是首先發(fā)出命令并啟動通信,HOST Link 通信單元收到命令交由PLC執(zhí)行,然后將執(zhí)行結(jié)果返回上位機(jī),兩者以幀為單位輪流交換數(shù)據(jù)。
2.2 上位機(jī)的PLC鏈接通訊
通信時一組傳送的數(shù)據(jù)稱為塊,它是命令或響應(yīng)的單位,從上位機(jī)發(fā)送到HOSTLink 單元的數(shù)據(jù)稱為命令塊,相應(yīng)的,從HOSTLink單元發(fā)送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)稱為響應(yīng)塊。多點(diǎn)通信時,單幀發(fā)送的最大數(shù)據(jù)塊為131 個字符,因此當(dāng)一個數(shù)據(jù)塊含有132 個或更多字符時,要分成兩幀或多幀進(jìn)行發(fā)送。多幀發(fā)送時中間幀的格式為:正文、FCS、分界符。起始幀、中間幀的長度為131 ,結(jié)束幀的長度最多為131 個字符。
Omron系列的PLC 通過RS232 口與主機(jī)通信有兩種方式,第一種是由上位機(jī)向PLC 發(fā)送初始命令,第二種是由PLC 向上位機(jī)發(fā)送初始命令[3]。在監(jiān)測系統(tǒng)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(jī)→PLC 的命令格式
其中:
（1）@為起始標(biāo)志符;
（2）N2 、N1 為PLC 節(jié)點(diǎn)標(biāo)志碼,由兩位十進(jìn)制數(shù)表示,它們用來指定與上位機(jī)通信的PLC。而PLC 自己的通信節(jié)點(diǎn)碼可由它的DM6648 和DM6653 來設(shè)置;
（3）CMD2 、CMD1 為兩字節(jié)命令碼;
（4）MT 為命令內(nèi)容,用來設(shè)置具體的命令參數(shù);
（5）V2、V1 為兩字節(jié)的幀校驗碼,它是從開始符“@”到MT碼結(jié)束的所有字符的ASCII 碼按位異或的結(jié)果; 幀校驗和是一個轉(zhuǎn)換成2 個ASCII 字符的8 位數(shù)據(jù)。它把幀中每一個字符順序地進(jìn)行異或操作而得到的結(jié)果,即把幀的第一個字符到正文結(jié)束的所有字符轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式的ASCII 碼后,逐個異或而得到的[4]。當(dāng)發(fā)送命令時,將其加在命令格式中,作為幀的一部分發(fā)送到接收端。當(dāng)接收數(shù)據(jù)時,按上述步驟重新計算FCS ,當(dāng)計算結(jié)果與數(shù)據(jù)塊中所帶的FCS 相同時,說明傳輸無誤,否則,說明接收到的數(shù)據(jù)不正確。
（6）“＊”和“CR”兩字符表示命令結(jié)束。
例如，@00WD00060500表示寫一個數(shù)500到節(jié)點(diǎn)為0的PLC的DM0006中。
2.2.2 PLC→上位機(jī)的響應(yīng)格式

其中S2 、S1 為命令結(jié)束狀態(tài)碼,如00 表示正常結(jié)束,01 表示RUN 模態(tài)下PLC 無法完成上位機(jī)命令,其余符號代碼意義同上。實現(xiàn)上位機(jī)與HOST Link 通信單元的通信只需編寫上位機(jī)程序,因為HOST Link 通信單元自身帶有通信程序,上位機(jī)下發(fā)命令,地址相符的PLC 自動上傳響應(yīng)幀,所以這一部分程序不需要客戶編寫,但是,編寫上位機(jī)的通信程序時,通信參數(shù)的設(shè)置必須保證與PLC 的通信參數(shù)一致性。
3.用VC++6.0編寫串行通信程序
首先建立一個基于對話框的MFC應(yīng)用程序SCommTest，支持ActiveX控件，電話形狀的控件是在系統(tǒng)中注冊過的MicrosoftCommunications Control, version 6.0，接受缺省的選項。
1.打開串口設(shè)置串口參數(shù)
在主對話框CSCommTestDlg::OnInitDialog（）中打開串口，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）;//打開串口
else
AfxMessageBox（"cannot open serial port"）;
m_ctrlComm.SetSettings（"9600,E,7,2"）; //波特率9600，偶校驗，7個數(shù)據(jù)位，2個停止位m_ctrlComm.SetInputModel（1）; //1：表示以二進(jìn)制方式檢取數(shù)據(jù)m_ctrlComm.SetRThreshold（1）;
//參數(shù)1表示每當(dāng)串口接收緩沖區(qū)中有多于或等于1個字符時將引發(fā)一個接收數(shù)據(jù)的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //設(shè)置當(dāng)前接收區(qū)數(shù)據(jù)長度為0
m_ctrlComm.GetInput（）;//先預(yù)讀緩沖區(qū)以清除殘留數(shù)據(jù)
2.發(fā)送數(shù)據(jù)
為發(fā)送按鈕添加一個單擊消息BN_CLICKED處理函數(shù)，選擇IDC_BUTTON_MANUALSEND，添加OnButtonManualsend（）函數(shù)，并在函數(shù)中添加如下代碼：
UpdateData（TRUE）; //讀取編輯框內(nèi)容
SendData（m_strTXData1,6）;
// m_strTXData1表示發(fā)送速度命令的具體數(shù)值，6表示寫數(shù)
據(jù)的地址DM0006
Sleep（100）;
SendData（m_strTXData2,12）; //m_strTXData1表示發(fā)送時間命令的具體數(shù)值，12表示寫數(shù)據(jù)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WD命令：
（1）數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制發(fā)送，向DM0006中寫入速度指令；
（2）數(shù)據(jù)采用十進(jìn)制發(fā)送，向DM0012中寫入時間指令。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(biāo)志符
auchMsg[1]=0x0; //節(jié)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(jié)束符
auchMsg[16]=13;
Array.RemoveAll（）;
for （Count=0;Count<17;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(shù)
unsigned char uchLRC = 0 ; 初始值設(shè)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(jié)束語
此程序在VC++6.0中運(yùn)行通過，并成功應(yīng)用于振動磨的控制中。該系統(tǒng)采用OMRON XA40DR-A PLC與上位機(jī)連接組成控制系統(tǒng)，上位機(jī)通過串行口向PLC發(fā)出寫命令及數(shù)據(jù)，PLC接受數(shù)據(jù)后，通過D/A轉(zhuǎn)換模塊，將模擬量發(fā)給變頻器，從而實現(xiàn)了振動磨振動速度和時間的控制。
參考文獻(xiàn)
[1]OMRON公司.CP1H操作手冊.2005
[2]萬曼影.視窗環(huán)境下歐姆龍PLC的實時通信.微處理
機(jī).2004（6）
[3]何華東，趙喜榮.PLC與上位計算機(jī)的串行通信程序設(shè)
計.機(jī)電工程.2002（6）
[4]OMRON公司.CPM編程手冊.2003
基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目（編號：50575147）
作者簡介：蘇丹（1982－），女，在讀碩士；
王樹林（1951—），男，教授，博士生導(dǎo)師。