1 引言 近年來(lái),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(yīng)用于各種領(lǐng)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(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制成為可能。所以在實(shí)際的運(yùn)用中，常常采用plc作為下位控制機(jī)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)控制。而微機(jī)在數(shù)據(jù)處理及人機(jī)界面方面有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，因此采用微機(jī)為上位機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、控制參數(shù)的修改及過(guò)程的控制，這樣就不得不解決上位管理機(jī)與下位控制機(jī)之間的通訊問(wèn)題。 由于串行通訊具有線路簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并且普通微機(jī)上均都帶有串口，便于實(shí)現(xiàn)，所以微機(jī)與plc之間常采用串行異步通訊。vc具有面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法、簡(jiǎn)單方便的串行通訊和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需借用其他語(yǔ)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(diǎn)就是介紹在windows98環(huán)境下如何利用vc來(lái)實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與永宏plc之間的串行通訊。并以實(shí)際控制系統(tǒng)“半自動(dòng)化燈檢機(jī)”為例加以說(shuō)明。 2 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 半自動(dòng)化燈檢機(jī)系統(tǒng)的主要工藝流程:供瓶機(jī)供瓶→進(jìn)瓶輸送帶送瓶→氣缸放瓶→主傳動(dòng)履帶式置瓶棍移送瓶→進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)工位旋瓶→進(jìn)入低速旋轉(zhuǎn)工位慢速旋瓶（同時(shí)也就進(jìn)入燈檢工位）→至出瓶輸送帶送瓶→進(jìn)入剔除工位分瓶（由電磁閥來(lái)控制氣缸動(dòng)作）。下位機(jī)主要采用永宏plc完成現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)檢測(cè)與控制。上位機(jī)則用一般的微機(jī)，通過(guò)rs-232與plc通信接受現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的顯示并加以控制生產(chǎn)過(guò)程。電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)plc控制，而電機(jī)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(wù)是:從plc，變頻器循環(huán)接受現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并根據(jù)不同的狀態(tài)控制變頻器及電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。主要的界面有:監(jiān)控畫面，密碼設(shè)置，參數(shù)設(shè)置和報(bào)警畫面等。其中監(jiān)控畫面設(shè)有:操作按鈕，如停止，啟動(dòng)及產(chǎn)品合格數(shù)的實(shí)時(shí)顯示。畫面中的每一個(gè)按鈕或狀態(tài)顯示都需要上位機(jī)與下位機(jī)的通信來(lái)完成。 3 永宏plc的通訊格式 整個(gè)通訊采用上位機(jī)主動(dòng)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(lái)做下位機(jī)通訊程序。 3.1 通訊格式 計(jì)算機(jī)與永宏fb系列plc通訊必須遵從fb-plc通訊協(xié)議。無(wú)論是上位機(jī)發(fā)出的命令信息格式還是下位機(jī)發(fā)出的回應(yīng)信息格式均可分為6個(gè)資料位，如圖1所示。 （1） 起始字元（stx）:ascii碼的起始字元stx對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為02h。無(wú)論命令信息還是回應(yīng)信息，它們的起始字元均為stx，接收方以此來(lái)判知傳輸資料的開始。 （2） 從機(jī)站號(hào):為兩位16進(jìn)制數(shù)。fb-plc的站號(hào)是什么，這個(gè)值就是多少。因?yàn)閒b-plc的站號(hào)可以為1-255，所以這個(gè)值的范圍為01h-ffh。 （3） 命令號(hào)碼:為兩位16進(jìn)制數(shù)。所謂命令號(hào)碼是指上位機(jī)要求下位機(jī)所執(zhí)行的動(dòng)作類別，例如要求讀取或?qū)懭雴吸c(diǎn)狀態(tài)、寫入或讀取暫存器資料、強(qiáng)制設(shè)定、運(yùn)行、停止等等。在回應(yīng)信息中，下位機(jī)會(huì)將從上位機(jī)接收到的命令號(hào)碼原原本本的隨同其它信息一同發(fā)送給上位機(jī)。 （4） 本文資料:可為0（無(wú)本文資料）-500個(gè)ascii字元。在命令信息中，此信息用于指定命令所要運(yùn)作或存取的對(duì)象及要寫入的數(shù)值。如果通訊正確，那么在回應(yīng)信息中此欄為0（30h）和從上位機(jī)接收到的本文資料;如果通訊異常，那么為錯(cuò)誤碼。 （5） 校驗(yàn)碼（checksum）:校驗(yàn)碼是將1-4各欄的所有ascii字元的16進(jìn)制數(shù)值以“l(fā)rc（longitudinal redundancy check）”法計(jì)算出1個(gè)byte長(zhǎng)度（兩個(gè)16進(jìn)制數(shù)值00-ffh）的校驗(yàn)碼。當(dāng)下位機(jī)接收到信息后，用同樣的方法計(jì)算出接收信息的校驗(yàn)碼，如果兩個(gè)校驗(yàn)碼相同，則說(shuō)明傳送正。 （6） 結(jié)束字元（etx）:ascii碼的結(jié)束字元etx對(duì)應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)為03h。無(wú)論命令信息還是回應(yīng)信息，他們的結(jié)束字元均為etx，接收方以此來(lái)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(jī)要讀取plc內(nèi)部繼電器m1和m2的狀態(tài)，則上位機(jī)發(fā)送的命令字符串格式為: 起始符（02h）＋站號(hào)（01）＋命令字（44）＋個(gè)數(shù)（02）＋起始地址（0001）＋校驗(yàn)碼（3b）＋結(jié)束符 相應(yīng)下位機(jī)響應(yīng)的字符串為: 起始符（02h）＋站號(hào)（01）＋命令字（44）＋錯(cuò)誤碼（0）＋m0,m1狀態(tài)（10）＋校驗(yàn)碼（5c）＋結(jié)束符若要對(duì)字元件進(jìn)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(shí)要給出寫入的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)、開始寄存器和數(shù)據(jù)內(nèi)容。 校驗(yàn)和在信息幀的尾部，用來(lái)判斷傳輸?shù)恼_與否。當(dāng)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(hào)達(dá)到信宿之前會(huì)與噪聲發(fā)生疊加，使接收端收到的二進(jìn)制數(shù)位和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)位不一致，因而產(chǎn)生差錯(cuò)。進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)的方法很多，常用的有奇偶校驗(yàn)碼，水平垂直冗余校驗(yàn)lrc，目前廣泛使用的是lrc校驗(yàn)碼，它可以查出99%以上18位或更長(zhǎng)的突出錯(cuò)誤，因而在計(jì)算機(jī)與plc進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的短程通訊時(shí)，采用這種校驗(yàn)方法出錯(cuò)的幾率較小。plc接收到計(jì)算機(jī)發(fā)送的命令后，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，plc會(huì)發(fā)出確認(rèn)碼“0”;若有錯(cuò)誤，plc會(huì)發(fā)出錯(cuò)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(jī)的信號(hào)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(dòng)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(jī)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(jī)發(fā)送特征字符，下位機(jī)接收并回送同一特征字符，由pc機(jī)進(jìn)行檢測(cè)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(guò)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(jiǎn)單地宣布通訊失敗，本程序設(shè)置了通訊重復(fù)次數(shù)計(jì)數(shù)器，只有在規(guī)定次數(shù)后握手通訊仍未完成時(shí)，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(cuò)能力。另外，程序中應(yīng)用定時(shí)器對(duì)通訊時(shí)間加以限制，以免發(fā)生死鎖情況。定時(shí)器的打開和關(guān)閉由程序進(jìn)行控制。握手通訊成功后，設(shè)置握手連接成功標(biāo)志位，這樣，pc機(jī)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(yàn)，7個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位 m_mscomm.setinputmode（1）; file://1:表示以二進(jìn)制方式檢取數(shù)據(jù) m_mscomm.setrthreshold（1）; file://參數(shù)1表示每 file://當(dāng)收到一只字符時(shí)引發(fā)一個(gè)接收數(shù)據(jù)的oncomm事件 m_mscomm.setinputlen（0）; file://設(shè)置當(dāng)前接收區(qū) file://數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0 cstring sendstr="";//設(shè)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(shè)置連接成功標(biāo)志 m_timer=settimer（1,1000,null）; file://開啟定時(shí)器 ｝ ｝ ｝ 4.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn) 在本系統(tǒng)的主監(jiān)控畫面上,如圖3所示。要求實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)實(shí)合格產(chǎn)品數(shù)。在下位機(jī)plc程序中，每當(dāng)合格產(chǎn)品經(jīng)過(guò)特定傳動(dòng)待時(shí)，光電開關(guān)便感應(yīng)信號(hào)，plc對(duì)此信號(hào)計(jì)數(shù)，存放于一內(nèi)存單元。上位機(jī)就要定時(shí)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(shè)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]=｀