摘要：本文章講述永宏FBs系列PLC的自由口通訊協(xié)議，以及相關的應用范例介紹 關鍵詞：永宏 FBs-PLC PLC通訊 自由通訊協(xié)議 Abstract:：This Paper introduce the intelligent communication interface of FATEK PLC, and application with some examples. Key Words：FATEK FBs-PLC PLC Communications Intelligent communication interface. 0.引言 電子技術的日益發(fā)展，通訊接口給工業(yè)控制的自動化集中控制帶來巨大的變化，系統(tǒng)的分布控制，網(wǎng)絡的遠程監(jiān)控等都是通過通訊來實現(xiàn)監(jiān)控。各個智能設備之間要進行正常通訊，首先要保證以下3個條件一致：通訊硬件界面相同；通訊參數(shù)設置一致；以及通訊協(xié)議一致。在串口的通訊中，界面都已經(jīng)是標準化，參數(shù)設定亦可透過設定來保持一致。但在智能自動化設備中，由于品牌和產(chǎn)品都存在差異，對于同一種產(chǎn)品，不同的品牌就可能存在不同的通訊協(xié)議！所以，智能設備的通訊，設備的選擇是關鍵！但針對同種協(xié)議的產(chǎn)品，就有可能縮小設備選型范圍，勢必會對系統(tǒng)的組成存在影響。如造成成本的提升，系統(tǒng)得不到優(yōu)化等問題。 現(xiàn)就針對通訊協(xié)議，介紹永宏PLC的自由口通訊協(xié)議做介紹。即通過自由協(xié)議，可以跟任何一個智能設備進行連接，進行數(shù)據(jù)的傳輸。大大方便了技術人員的選型，更有利控制系統(tǒng)的優(yōu)化，性價比的提升！ 1.系統(tǒng)硬件要求 1.1 永宏FBs-PLC通訊功能 永宏FBs-PLC提供相當強大的通訊功能，SoC單晶片中集合5個高速通訊端口。主機自帶一個通訊端口。多樣的擴展方式，可以選擇通訊模塊或者通訊板實現(xiàn)通訊端口的擴展，單一主機可以最多擴展至5個通訊端口；數(shù)據(jù)傳輸可以選擇ASCII碼或者速度快一倍的二進制碼來傳輸；每個通訊端口通訊速率高達921.6Kbps；支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面；通訊協(xié)議提供永宏標準通訊協(xié)議，工業(yè)界通用的ModBus標準協(xié)議，以及自由口協(xié)議。這里我們就永宏PLC的自由通訊協(xié)議做進一步探討。 1.2 永宏PLC自由通訊協(xié)議簡介 所謂自由通訊協(xié)議，永宏PLC作為主站，根據(jù)通訊的從站設備通訊格式來編寫通訊傳輸數(shù)據(jù)格式，以保證通訊格式的一致性。在符合從站設備的數(shù)據(jù)格式時設備才能識別主站發(fā)送出來的命令要求，再根據(jù)命令來進行處理數(shù)據(jù)、做響應回復等工作。這樣將大大提高PLC控制對象的通訊接口兼容。 [align=center] 圖1.1 RS-485單主多從通訊示意圖[/align] 如圖1.1所示，一個永宏PLC可以跟多個智能從站進行通訊；智能從站可以同為一種設備不同品牌，或者不同設備不同品牌，例如其他品牌的PLC、變頻器、智能儀表等，只要符合RS-485通訊要求即可組網(wǎng)。 2. 軟件系統(tǒng)要求與設計 2.1 串行口通訊協(xié)議格式 在串行通訊中，數(shù)據(jù)的格式一般如下圖所示： [align=center] 圖1.2 串行口一般通訊數(shù)據(jù)格式[/align] 在協(xié)議中，一些通訊協(xié)議要求命令請求碼，一些則不需要；從起始符到結(jié)束符，格式都相似。 起始符：表示通訊命令的開始， 常用02H表示。 地址：從站設備的地址， 范圍在“00H～7FH”。 功能碼：從站設備所規(guī)定的功能碼，以響應主站的作動要求。 數(shù)據(jù)：根據(jù)命令碼執(zhí)行的數(shù)據(jù)區(qū)。 校驗：為保證數(shù)據(jù)的準確可靠的通訊，協(xié)議中都設定校驗碼。常見的校驗有CRC,CHECKSUM。 結(jié)束符：表示一筆通訊命令的完成。通常使用03H表示。 在所使用的設備中會，做相關的協(xié)議規(guī)定和參數(shù)說明，所以我們只要依照設備的通訊格式編寫通訊命令，請求從站執(zhí)行命令，并根據(jù)主站是否要求做相關的回應，來完成響應。下面，我們會以與士林變頻器通訊為實例，做相關的介紹。 2.2 永宏PLC端軟件設計 永宏PLC在通訊編程方便提供相當便利的指令和編程方法。在指令方式，使用一個功能指令配合通訊表格，即可完成通訊命令。下面就對指令與表格編輯做相關介紹。永宏PLC提供兩個通訊指令FUN150和FUN151，其中FUN150用于ModBus協(xié)議通訊用，這里就不做介紹，詳細請參考《永宏PLC使用手冊》介紹。FBs-PLC可由Por t 1、2、3 或4 等四個通訊端口來作永宏多臺CPU LINK聯(lián)機或與具有RS-232/RS-485通訊接口的智能型外圍通過通訊方式作聯(lián)機整合應用。 FUN151（CLINK）通訊聯(lián)機便利指令可指定那個通訊端口以何種工作模式運作共有Mode 0～ 3 四種工作模式， 其中的Mode 3 模式為〝高速LINK 網(wǎng)絡〞模式只允許Port 2使用，其余都為“一般LINK 網(wǎng)絡”，下表是高速LINK 與一般LINK 指令模式的差別說明。 2.3 FUN151（CLINK）通訊聯(lián)機便利指令 FUN151通訊指令梯形圖符號如下： [align=center] 圖2.1 FUN151指令符號[/align] 說明： EN：執(zhí)行控制輸入 PAU：執(zhí)行暫停輸入 BAT：通訊放棄輸入 ACT：通訊正執(zhí)行中輸出 ERR：通訊出錯指示輸出，可以在監(jiān)視中查找對應的錯誤碼。 DN：通訊正常完成指示輸出。 另外還有通訊端口的特殊繼電器和特殊寄存器，簡單介紹如下。 我們針對文章內(nèi)容，介紹一下MD1模式的工作。對于MD2模式，主要是當要求永宏PLC被動接收其他設備后再做響應時使用，若只做接收不回應，則就不需要該模式，所以我們重點講一下MD1的工作原理。 2.4 FUN151（CLINK）：MD1 通訊聯(lián)機便利指令（自由協(xié)議主動模式） FUN151（CLINK）：MD1 模式提供永宏PLC 主動與具有RS-232/RS-485 通訊端口的智能型外圍設備聯(lián)機；通訊格式由WinProladder 程序編寫，必須與所要聯(lián)機的通訊設備一致，才能成功聯(lián)機。 2.4.1 MD1操作數(shù)SR 的說明 SR：數(shù)據(jù)傳送表格的起始寄存器。即與FUN151指令中的SR對應，例如SR填寫“R5000”時，則RS+0就為R5000，而RS+1即是R5001，以此類推。 說明：1.在選擇“只傳送”模式時，接收信息的起始符+結(jié)束符無意義； 2.在使用“傳送后接收”時，要設定好起始符和結(jié)束符，以保證通訊接收無誤，通訊程序也簡單有效； 3.當接收回應信息時，接收完畢后CPU將計算總接收數(shù)據(jù)的長度，填到WR+8寄存器。 2.4.2 MD1操作數(shù)WR 的說明 WR：通訊指令運作占用寄存器，具體寄存器作用如下所示。 2.4.3 泛用通訊表格的編輯 在SR的寄存器空間，對應的建立一個通訊表格，在表格中依照從站設備的通訊協(xié)議，編寫通訊數(shù)據(jù)；這樣很直觀，很有效率就能完成從站設備通訊數(shù)據(jù)的編寫。當然，用戶可以對寄存器做好各項運算后，對應的填寫正確數(shù)值，也能完成通訊命令的編寫。例如SR+1為R5001寄存器，假設設備的起始符為02H，結(jié)束符為03H，可以直接將數(shù)據(jù)“0203H”往5001里面送.但當中運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等的計算較表格，比較復雜，建議還是采用表格編寫。 在WinProLadderc程序的專案管理窗口中的“泛用通訊表格”標簽上，點擊右鍵來建立一個表格；或者可以選擇FUN151指令，然后按“Z”建來建立。通過這樣的操作后，會彈出“自由通訊表格”的編輯框，如下圖所示。 [align=center] 圖2.2自由通訊表格[/align] 此時的表格類別固定為“泛用通訊表格”； 在表格名稱中給表格起名稱“自由口通訊”；不能重復。 起始地址輸入與UN151的SR起始地址一致（若是使用“Z”時，則自動為SR的起始值”）。 表格容量設定一般為動態(tài)分配，這樣在添加命令時系統(tǒng)會自動分配空間；使用空間也不能與程序其他地方重復使用。 另外在連接PLC后，“資料由PLC加載”和“資料由ROR加載”才能生效；即表示表格資料將從PLC中提取上來。在完成上面的設定以后，表格即完成建立。 [align=center] 圖2.3自由通訊表格[/align] 在通訊模式中，選擇“只傳送”或者“傳送后接收回應”；即與SR中的SR+0相對應。 起始碼和結(jié)束碼：設定接收信息的起始符和結(jié)束符；與SR中的SR+1對應。 在“通訊命令表格編輯”中，即要依從站設備通訊協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式來輸入命令。通訊傳送的是ACSII碼，命令可以使用十進制、十六進制和字符來表示；在要用字符表示時，要使用“’”單引號引起來，表示字符的ACII碼。接下內(nèi)容，我們以實例應用來介紹自由通訊口的MD1主動模式的應用。 3.自由通訊協(xié)議的應用 3.1永宏PLC與士林（SS系列）變頻器通訊 3.1.1硬件配置 士林變頻器提供的是RS-422/485的通訊界面，在這里永宏PLC端增加一塊FBs-CB25來擴充一個RS-485的通訊界面。硬件上配線如下圖所示。 [align=center] 圖3.1永宏PLC與士林變頻器通訊配線圖[/align] 另外在FBs-CB25端，請設定終端電阻的撥動開關到”O(jiān)”狀態(tài)，表示使用終端電阻。 變頻器端的通訊參數(shù)設定 控制方式來源:1（Pr31）為通訊控制 波特率：;9600（Pr32）; 站號：1（Pr36）; 數(shù)據(jù)位： 8BIT（Pr48）; 停止位：1停止位（Pr49）; 校驗：無校驗（Pr50）; CR校驗（Pr51） 將波特率、停止位、數(shù)據(jù)位、校驗設定與PLC端的Por2口一致，其他參數(shù)根據(jù)需要做調(diào)整。 3.1.2士林變頻器通訊協(xié)議 ①上位機通訊請求； ②等待時間 ③變頻器回應數(shù)據(jù) ④上位機處理時間 ⑤上位機回復數(shù)據(jù) 3.1.3 變頻器通訊數(shù)據(jù)格式 另外，SUM-CHECK計算范圍為：從站號開始到資料的的低字節(jié)結(jié)束數(shù)據(jù)的ASCII碼總和；取低字節(jié)部分。計算范例如下： 其他通訊格式請參考士林變頻器使用手冊。 3.1.4 通訊控制字 依據(jù)以上通訊協(xié)議規(guī)定，可以得到控制變頻的運行和停止控制命令如下。 3.1.5 PLC程序輸入 正轉(zhuǎn)命令 ：當FAH的資料為“2”時變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下： 停止命令 ：當FAH的資料為“0”時變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下： 根據(jù)以上的命令 在軟件中編寫程序如下。 程序部分： [align=center][align=center] 圖3.2永宏PLC通訊程序示意圖[/align][/align] 表格部分： [align=center] 圖3.3永宏PLC通訊表格示意圖[/align] 從R5003開始到R5015，共有13個寄存器，則系統(tǒng)將自動將數(shù)據(jù)長度13填寫到R5002中：“0DH”（ASCII碼）。 另外通訊數(shù)據(jù)的校驗碼，可以通過拖選“資料預覽”中的數(shù)據(jù)范圍來計算。如該正轉(zhuǎn)命令的數(shù)據(jù)校驗總和值為R5004～R5012，在拖選中該范圍后，表格底下的“總和值（字節(jié)）=”將計算得到“D9”。 3.1.6 PLC程序執(zhí)行 到這，控制變頻器正轉(zhuǎn)命令編輯完畢。這樣，我們運行PLC。將M1接點至ON后，PLC將通訊數(shù)據(jù)送達變頻器。此時，變頻器將正轉(zhuǎn)運行！同時變頻器將向PLC回應數(shù)據(jù)到WR中?；貞獢?shù)據(jù)如下： 4.結(jié)束語 綜上，我們就自由通訊的主動模式做了介紹，由于篇幅問題，請讀者自行測試控制變頻器停止命令，以及自由通訊的MD2被動模式，請客戶自行參考永宏PLC相關使用手冊的介紹。永宏PLC強大的通訊能力，便利的編程方法，幾乎可以兼容所有智能通訊設備。極大程度的提高可編程控制器的接口兼容性，使得客戶在選型、系統(tǒng)配置上大大的提供便利性。 參考文獻： [1] 永宏可編程控制器使用手冊I 和使用手冊II.臺灣永宏電機股份有限公司 [2] 永宏PLC編程軟件使用手冊.臺灣永宏電機股份有限公司 [3] 士林變頻器SS系列使用手冊.蘇州士林電機有限公司 作者簡介： 孫恒孝（1980- ）,畢業(yè)于合肥工業(yè)大學自動化系 主要從事PLC行業(yè)的技術支持與行業(yè)應用工作 聯(lián)系方式：范堤商貿(mào)（上海）有限公司 021－66315471