上位機與PLC的通信與監(jiān)控設計

　　PLC是專為工業(yè)控制而設計的專用計算機，其體積小，具有高可靠性和很強的抗干擾能力，因而在工業(yè)控制中得到了廣泛的使用。

　　隨著工業(yè)的自動化程度的提高，對PLC的應用提出了更高的要求：更快的處理速度，更高的可靠性，控制與管理功能一體化?？刂婆c管理一體化也就是將計算機信息處理技術(shù)，網(wǎng)絡通信技術(shù)應用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用計算機提供圖形顯示界面，同時對下位機進行監(jiān)控。本文討論的是上位計算機與歐姆龍CPM2A型PLC的通信與監(jiān)控設計。

　　2 通信協(xié)議

　　2.1 CPM2A 的通信鏈接方式

　　CPM2A有三種通信聯(lián)系方式：上位鏈接系統(tǒng)、同位鏈接系統(tǒng)、ComPoBus通信系統(tǒng)。工廠自動化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復合起來一起使用來實現(xiàn)工廠自動化系統(tǒng)要求的多級功能。復合型PLC網(wǎng)絡中，上位鏈接系統(tǒng)處于最高位，負責整個系統(tǒng)的監(jiān)控優(yōu)化。

　　上位機與CMP2A的通信有兩種方式：上位機命令與PLC通信命令。上位機命令方式上位機處于主動,命令由上位機發(fā)往PLC。采用上位機命令方式能方便的實現(xiàn)上位機對PLC的監(jiān)控。上位機與CPM2A采用RS-232端口進行通信，串口接線如圖1所示。

　　　　 圖1 CPM2A與上位機的鏈接

2.2 CPM2A的上位通信協(xié)議

　　CPM2A的數(shù)據(jù)是以幀的格式發(fā)送的，當通信命令小于一幀時，發(fā)送格式如圖2所示。其中正文最多122個字符。當命令塊內(nèi)容大于一幀時，由起始幀、中間幀、及結(jié)果幀組成。起始幀最多131個字符，中間幀及結(jié)束幀最多128個字符。起始幀由設備號、命令碼、正文、 FCS、和分界符構(gòu)成。中間幀有正文、FCS、分界符組成。結(jié)束幀由正文FCS、結(jié)束符組成。上位機每發(fā)送完一幀，在收到PLC發(fā)回的分界符后再發(fā)送下一幀。

　　　　　　　　　　圖2 CPM2A 通信時命令塊的格式
　
　　命令塊中的校驗碼FCS是８位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成的２位ASCⅡ字符。這８位數(shù)據(jù)是將一幀數(shù)據(jù)中校驗碼前的所有字符的ASCⅡ碼位按連續(xù)異或的結(jié)果。轉(zhuǎn)換成字符時，按照２位十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字字符。

　　PLC接收到上位機發(fā)送的命令幀后，自動產(chǎn)生響應塊，響應塊的格式與圖２格式類似，只是在命令碼后面多了兩位的響應碼，響應碼表示了上位機命令的出錯信息。響應碼00表示PLC正常完成上位機命令。

３　PLC命令的編寫

　　在CPM2A的上位鏈接系統(tǒng)中，PLC接收指令并被動地給上位機返回響應塊。所以作為下位機的PLC不需要編寫通信程序。

　　上位機與PLC的通信不能改變PLC的輸入狀態(tài)。為了通過上位機改變PLC的輸出，在編寫下位機的程序時就要利用PLC的工作位，通過上位機改變工作位的狀態(tài)來改變PLC的輸出，從而達到上位機對PLC輸出的控制。

　　　如圖3所示，在梯形圖中加入了工作位3.00，4.00。系統(tǒng)正常工作時3.00，4.00置OFF，當需要實現(xiàn)上位機控制時，把3.00置ON，使PLC的輸入端0.00失效，通過工作位4.00的通斷來控制系統(tǒng)的輸出。

　　　　　　　圖3 實現(xiàn)上位機監(jiān)控的PLC編程

4 編寫上位機通信程序

　　在上位鏈接系統(tǒng)中，通信一般都是由上位機發(fā)起的，按PLC標準通信進行連接。上位機給PLC發(fā)送操作指令，PLC按照指令執(zhí)行相應的操作，同時給上位機返回數(shù)據(jù)。串口通信流程如下圖。

圖4 通信流程圖

4.1 編寫上位通信程序

　　編寫通信程序可以采用高級語言或者匯編語言，下面給出的例子是用Delphi編寫的上位機與CPM2A型PLC通信程序.通信采用標準通信模式。通信界面如圖5。