1 引言
近年來,隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,可編程控制器得到了迅速的發(fā)展,并廣泛應用于各種領域中。由于可編程控制器具有自身的通訊端口和通信協(xié)議，這就使得工業(yè)現(xiàn)場的實時監(jiān)控和控制成為可能。所以在實際的運用中，常常采用plc作為下位控制機實現(xiàn)整個過程的自動控制。而微機在數(shù)據(jù)處理及人機界面方面有得天獨厚的優(yōu)勢，因此采用微機為上位機來進行數(shù)據(jù)的顯示、控制參數(shù)的修改及過程的控制，這樣就不得不解決上位管理機與下位控制機之間的通訊問題。
由于串行通訊具有線路簡單、應用靈活、可靠性高等優(yōu)點，并且普通微機上均都帶有串口，便于實現(xiàn)，所以微機與plc之間常采用串行異步通訊。vc具有面向?qū)ο蟮脑O計方法、簡單方便的串行通訊和實用性強等優(yōu)點，無需借用其他語言就可以開發(fā)出優(yōu)秀的控制系統(tǒng)通訊軟件。本文重點就是介紹在windows98環(huán)境下如何利用vc來實現(xiàn)pc機與永宏plc之間的串行通訊。并以實際控制系統(tǒng)“半自動化燈檢機”為例加以說明。
2 控制系統(tǒng)簡介
半自動化燈檢機系統(tǒng)的主要工藝流程:供瓶機供瓶→進瓶輸送帶送瓶→氣缸放瓶→主傳動履帶式置瓶棍移送瓶→進入高速旋轉(zhuǎn)工位旋瓶→進入低速旋轉(zhuǎn)工位慢速旋瓶(同時也就進入燈檢工位)→至出瓶輸送帶送瓶→進入剔除工位分瓶(由電磁閥來控制氣缸動作)。下位機主要采用永宏plc完成現(xiàn)場的狀態(tài)檢測與控制。上位機則用一般的微機，通過rs-232與plc通信接受現(xiàn)場狀態(tài)的顯示并加以控制生產(chǎn)過程。電機的運轉(zhuǎn)通過plc控制，而電機的升降速則由變頻器調(diào)節(jié)。因此本系統(tǒng)軟件需要完成的主要任務是:從plc，變頻器循環(huán)接受現(xiàn)場的狀態(tài)，并根據(jù)不同的狀態(tài)控制變頻器及電機的運轉(zhuǎn)。主要的界面有:監(jiān)控畫面，密碼設置，參數(shù)設置和報警畫面等。其中監(jiān)控畫面設有:操作按鈕，如停止，啟動及產(chǎn)品合格數(shù)的實時顯示。畫面中的每一個按鈕或狀態(tài)顯示都需要上位機與下位機的通信來完成。
3 永宏plc的通訊格式
整個通訊采用上位機主動發(fā)送和接收的方式，plc內(nèi)部不需要特定的梯形圖編程來做下位機通訊程序。
3.1 通訊格式
計算機與永宏fb系列plc通訊必須遵從fb-plc通訊協(xié)議。無論是上位機發(fā)出的命令信息格式還是下位機發(fā)出的回應信息格式均可分為6個資料位，如圖1所示。
(1) 起始字元(stx):ascii碼的起始字元stx對應的16進制數(shù)為02h。無論命令信息還是回應信息，它們的起始字元均為stx，接收方以此來判知傳輸資料的開始。
(2) 從機站號:為兩位16進制數(shù)。fb-plc的站號是什么，這個值就是多少。因為fb-plc的站號可以為1-255，所以這個值的范圍為01h-ffh。
(3) 命令號碼:為兩位16進制數(shù)。所謂命令號碼是指上位機要求下位機所執(zhí)行的動作類別，例如要求讀取或?qū)懭雴吸c狀態(tài)、寫入或讀取暫存器資料、強制設定、運行、停止等等。在回應信息中，下位機會將從上位機接收到的命令號碼原原本本的隨同其它信息一同發(fā)送給上位機。
(4) 本文資料:可為0(無本文資料)-500個ascii字元。在命令信息中，此信息用于指定命令所要運作或存取的對象及要寫入的數(shù)值。如果通訊正確，那么在回應信息中此欄為0(30h)和從上位機接收到的本文資料;如果通訊異常，那么為錯誤碼。
(5) 校驗碼(checksum):校驗碼是將1-4各欄的所有ascii字元的16進制數(shù)值以“l(fā)rc(longitudinal redundancy check)”法計算出1個byte長度(兩個16進制數(shù)值00-ffh)的校驗碼。當下位機接收到信息后，用同樣的方法計算出接收信息的校驗碼，如果兩個校驗碼相同，則說明傳送正。
(6) 結(jié)束字元(etx):ascii碼的結(jié)束字元etx對應的16進制數(shù)為03h。無論命令信息還是回應信息，他們的結(jié)束字元均為etx，接收方以此來判知此次通訊已結(jié)束。
3.2 通訊命令
永宏系列plc有多種命令字，常用的幾種描述如附表所示。例如，上位機要讀取plc內(nèi)部繼電器m1和m2的狀態(tài)，則上位機發(fā)送的命令字符串格式為:
起始符(02h)＋站號(01)＋命令字(44)＋個數(shù)(02)＋起始地址(0001)＋校驗碼(3b)＋結(jié)束符
相應下位機響應的字符串為:
起始符(02h)＋站號(01)＋命令字(44)＋錯誤碼(0)＋m0,m1狀態(tài)(10)＋校驗碼(5c)＋結(jié)束符
若要對字元件進行寫操作，那么命令碼改為47。表明該指令要向plc內(nèi)部寄存器寫入數(shù)據(jù)，同時要給出寫入的數(shù)據(jù)個數(shù)、開始寄存器和數(shù)據(jù)內(nèi)容。
校驗和在信息幀的尾部，用來判斷傳輸?shù)恼_與否。當數(shù)據(jù)從信息源出發(fā)，由于信道總是有一定的噪聲存在，在信號達到信宿之前會與噪聲發(fā)生疊加，使接收端收到的二進制數(shù)位和發(fā)送端實際發(fā)送的二進制數(shù)位不一致，因而產(chǎn)生差錯。進行差錯檢驗的方法很多，常用的有奇偶校驗碼，水平垂直冗余校驗lrc，目前廣泛使用的是lrc校驗碼，它可以查出99%以上18位或更長的突出錯誤，因而在計算機與plc進行點對點的短程通訊時，采用這種校驗方法出錯的幾率較小。plc接收到計算機發(fā)送的命令后，如果沒有錯誤，plc會發(fā)出確認碼“0”;若有錯誤，plc會發(fā)出錯誤代碼“1”。
4 軟件編程
軟件編程采用微軟的vc++6.0作為開發(fā)工具。系統(tǒng)主監(jiān)控畫面要求不斷掃描下位機的信號的通斷狀態(tài)，以及讀取plc的內(nèi)部存取單元加以顯示。此外手動按鈕可以直接控制，由此主程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖2所示。
為了確保通信的成功，在pc機和永宏plc之間開始數(shù)據(jù)傳送前，常采用握手通訊的方法，即pc機發(fā)送特征字符，下位機接收并回送同一特征字符，由pc機進行檢測正確后開始數(shù)據(jù)傳送，以保證串行通訊數(shù)據(jù)的可靠。此外在通訊過程中，常因某些原因不能保證每次通訊成功，遇到這種情況，不能簡單地宣布通訊失敗，本程序設置了通訊重復次數(shù)計數(shù)器，只有在規(guī)定次數(shù)后握手通訊仍未完成時，才宣布通訊失敗，從而大大提高了通訊的成功率和系統(tǒng)的容錯能力。另外，程序中應用定時器對通訊時間加以限制，以免發(fā)生死鎖情況。定時器的打開和關閉由程序進行控制。握手通訊成功后，設置握手連接成功標志位，這樣，pc機和永宏plc之間就可以開始數(shù)據(jù)傳送。握手通訊程序如下:
void cscommplcdlg::onscommstart()
{ m_mscomm.setcommport(1); file://選擇com1
m_mscomm.setportopen(true); file://打開串口
m_mscomm.setsettings("9600,e,7,1");
file://波特率9600，偶校驗，7個數(shù)據(jù)位，1個停止位
m_mscomm.setinputmode(1);
file://1:表示以二進制方式檢取數(shù)據(jù)
m_mscomm.setrthreshold(1); file://參數(shù)1表示每 file://當收到一只字符時引發(fā)一個接收數(shù)據(jù)的oncomm事件
m_mscomm.setinputlen(0); file://設置當前接收區(qū) file://數(shù)據(jù)長度為0
cstring sendstr="";//設置要發(fā)送的字符串
sendstr+=0x02;
sendstr+="014eabcdefgb8";
sendstr+=0x03;
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr));
file://發(fā)送數(shù)據(jù)
char sendcount=0;
while(m_mscomm.getinbuffercount==0)
{ sendcount+=1;
if(sendcount<10)
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr)); file://再次發(fā)送數(shù)據(jù)
else
afxmessagebox("communication fail!"); return; }
variant data;
char s;
char *recstr=&s;
short l=m_mscomm.getinbuffercount();
if(l>0)
{ data=m_mscomm.getinput();
recstr=(char *)(unsigned char *)data.parray->pvdata;
if(strcmp(sendstr,recstr)==0)
{ linksuccess=1; file://設置連接成功標志
m_timer=settimer(1,1000,null);
file://開啟定時器
}
}
}
4.1 實時數(shù)據(jù)監(jiān)控的實現(xiàn)
在本系統(tǒng)的主監(jiān)控畫面上,如圖3所示。要求實時監(jiān)控現(xiàn)實合格產(chǎn)品數(shù)。在下位機plc程序中，每當合格產(chǎn)品經(jīng)過特定傳動待時，光電開關便感應信號，plc對此信號計數(shù)，存放于一內(nèi)存單元。上位機就要定時不斷讀取此單元內(nèi)容顯示。
程序代碼如下:
void cscommplcdlg::ontimer(uint nidevent)
{ cstring sendstr="";//設置要發(fā)送的字符串
sendstr+=0x02;
sendstr+="014601r0001273";
sendstr+=0x03;
m_mscomm.setoutput(colevariant(sendstr));//發(fā)送數(shù)據(jù)
sleep(50);
variant data;
char s;
char *recstr=&s;
short recdata=0;
short l=m_mscomm.getinbuffercount();
if(l>0)
{ data=m_mscomm.getinput();
recstr=(char *)(unsigned char *)data.parray->pvdata;
recstr[l]='
