摘 要：無協(xié)議通信是PLC的一種串行通信方式，可以應用于PLC與上位計算機或其他設(shè)備的通信。介紹了歐姆龍PLC與V600系列RFID控制器通信口的連接方式，無協(xié)議通信的原理、指令和使用步驟，及其歐姆龍V600系列RFID控制器的命令集和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。通過歐姆龍PLC和歐姆龍V600系列RFID控制器之間實現(xiàn)無協(xié)議通信的實例講述了無協(xié)議通信的實現(xiàn)方法。實驗結(jié)果表明：無協(xié)議通信編程靈活、通信可靠性高，具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：無協(xié)議通信，PLC，RFID控制器，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

Abstract: No-Protocol Communication is a kind of serial communication mode of PLC that can be used in the communications between PLC and host computers or other equipments. The link way of OMRON PLC and V600 serials RFID controller, principles, communication commands and implement steps of No-Protocol Communication, communication commands and data transfer protocol of OMRON V600 serials RFID controller were introduced. The implement method of No-Protocol Communication was explained by the No-Protocol Communication between OMRON PLC and V600 serials RFID controller. The experimental results show that No-Protocol Communication is flexible in programming, credible in communication and valuable in application.

Key words: No-Protocol Communication, PLC, RFID controller, Data Transfer Protocol

0. 引言

在大型生產(chǎn)線上，為了實現(xiàn)流水線自動化，PLC與RFID技術(shù)結(jié)合的應用不斷增加。PLC作為一種高可靠性的控制裝置，與RFID進行數(shù)據(jù)通信，不但可以實現(xiàn)對每一個生產(chǎn)過程的控制與管理，而且可以提高自動化生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)效率。

歐姆龍公司的CPM2A/2C、CQM1H、C200Hα、CP1、CJ1及CS1等系列PLC都可以支持無協(xié)議通信功能。利用TXD和RXD等指令，通過串行通信端口，PLC與計算機之間、PLC與PLC之間、PLC與各種通信設(shè)備之間（如變頻器、條形碼讀入器和串行打印機等）可以進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)通信[1]。本文選用歐姆龍CP1H型PLC，實現(xiàn)與與歐姆龍的V600系列RFID控制器的無協(xié)議通信。PLC作為上位機，RFID控制器作為下位機。

1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

上位PLC與下位RFID控制器之間有1:1和1:N兩種鏈接模式，1臺PLC （上位機）只能連接32臺RFID（下位機），本文介紹1:1鏈接模式。系統(tǒng)中PLC與RFID控制器之間通過RS-422總線連接。上位機與RFID控制器通信時，使用專用的SYSWAY通信協(xié)議，上位機優(yōu)先發(fā)送通信指令，RFID控制器接收后，首先分析來自主機的命令，然后對RFID標簽進行讀寫。通信結(jié)束后，RFID 控制器返回一個響應代碼到主機。SYSWAY通信協(xié)議支持1:1和1:N通信。當主機與RFID控制器是1對1連接時，采用1:1方式通信;當連接主機的RFID控制器超過一個時，采用1:N方式通信。在1:N通信模式下，可以通過對RFID控制器設(shè)置來實現(xiàn)主機與RFID控制器的1:1通信。

主機CP1H作為上位機，由于PLC與RFID控制器之間選用RS-422方式進行通信，所以CP1H端口1選用插件CP1W-CIF11，為RS-422/485型。RFID（由V600-CA5D02 RFID控制器、V600-H07天線及V600-D23P66N無源標簽三部分組成）作為下位機，V600-CA5D02 RFID控制器的機體上分別帶有一個RS-232C與RS-422/485串行通信口，都支持與計算機、PLC等主機設(shè)備之間的通信。PLC與RFID控制器的接線如圖1所示。

圖1 PLC與RFID控制器接線

CP1W-CIF11有一組DIP開關(guān)，共有8個，SW1表示是否使用終端電阻;SW2、SW3表示通信的連接方式：422或485;SW4為空;SW5、SW6表示通信時有無RS控制。在使用其之前，根據(jù)通信的要求對DIP開關(guān)進行設(shè)定：SW1為ON，使用終端電阻;SW2、SW3為OFF，使用422連接方式;SW5、SW6為任意。

2. 無協(xié)議通信及其指令

無協(xié)議通信，即不使用重試處理、不經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換處理及具有對應接收的數(shù)據(jù)進行處理分支等的順序通信協(xié)議。在無協(xié)議且無轉(zhuǎn)換的條件下，通過通信端口的輸入輸出指令（TXD，RXD）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。無協(xié)議通信過程十分簡單，只需在PLC系統(tǒng)設(shè)定中將串行端口的串行通信模式設(shè)定為無協(xié)議通信。根據(jù)無協(xié)議通信，PLC就可以與帶有RS-232端口或者RS-422/485端口的外部設(shè)備，按照TXD和RXD指令進行單方的發(fā)送（數(shù)據(jù)流從PLC到通用外部設(shè)備）和接收數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)流從通用外部設(shè)備到PLC）[2]。無協(xié)議通信的實現(xiàn)步驟如圖2所示。

圖2 無協(xié)議通信的實現(xiàn)步驟

使用無協(xié)議通信發(fā)送和接收消息時，開始代碼及結(jié)束代碼之間的數(shù)據(jù)用TXD指令來發(fā)送，或者是將要插入開始代碼及結(jié)束代碼之間的數(shù)據(jù)用RXD指令來接收。使用TXD指令發(fā)送數(shù)據(jù)時，應先將數(shù)據(jù)從I/O存儲器讀取后發(fā)送，使用RXD指令接收數(shù)據(jù)時，順序恰恰相反。TXD/RXD一次發(fā)送和接收的最大數(shù)據(jù)量為256個字節(jié)。無協(xié)議通信時，發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的開始代碼和結(jié)束代碼由用戶在PLC系統(tǒng)設(shè)定中指定。圖3為歐姆龍CP1H型PLC無協(xié)議通信的指令結(jié)構(gòu)。

圖3 無協(xié)議通信指令

TXD指令根據(jù)由S指定的發(fā)送數(shù)據(jù)開頭CH編號，對由N指定的發(fā)送字節(jié)長度的數(shù)據(jù)進行無變換操作。隨著PLC系統(tǒng)設(shè)定為無順序模式時的開始代碼/結(jié)束代碼的指定，由C的位8～11輸出到指定的串行通信選裝件版的串行端口（無順序模式）。但是只能在發(fā)送準備標志（串行端口1：A392.13、串行端口2：A392.05）為ON時才能發(fā)送。能發(fā)送字節(jié)數(shù)最大為259字節(jié)（數(shù)據(jù)部最大256字節(jié)，包括開始代碼、結(jié)束代碼）。

RXD指令在串行通信選裝件板的串行端口（無順序模式）中，從由D指定的接收數(shù)據(jù)保存開頭CH編號開始，輸出由N指定的相當于保存字節(jié)長度的接收結(jié)束數(shù)據(jù)。當接收結(jié)束數(shù)據(jù)不滿由N所指定的保存字節(jié)長度時，輸出實際存在的接收結(jié)束數(shù)據(jù)。但是當接收結(jié)束標志（串行端口1：A392.14、串行端口2：A392.06）為ON時，執(zhí)行本指令來接收（來自接收緩沖器的）數(shù)據(jù)。接收可能字節(jié)數(shù)最大為259字節(jié)（數(shù)據(jù)部最大256字節(jié)，包括開始代碼、結(jié)束代碼）。

3. RFID控制器及其命令集和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

V600系列RFID控制器擁有豐富的指令系統(tǒng)，共23條，可以非常靈活的應用于各種場合，其中包括通信命令、一般的通信子命令、主機命令等[3]。通信命令多用于執(zhí)行與RFID標簽的通信，例如，對靜止或者是移動的RFID標簽進行讀寫等。通信子命令一般用于取消某個命令的執(zhí)行，而主機命令則用于主機設(shè)備控制 RFID控制器。在上位機與RFID 控制器通信過程中用到最多的是通信命令，常用通信命令的代碼及其功能如表1。

表1 RFID常用通信命令表

在1:1的通信模式下，通信過程中不計算校驗碼，因此，只能通過響應代碼來判斷通信結(jié)果的正確性。圖4給出了上位機與RFID控制器之間傳輸數(shù)據(jù)的格式。從上位機發(fā)送到RFID控制器的數(shù)據(jù)塊為命令幀，反過來，從RFID控制器發(fā)送到上位機的數(shù)據(jù)塊為響應幀。每個幀以指令代碼開始，以結(jié)束符結(jié)束，響應幀中還包括反應執(zhí)行結(jié)果的響應碼。上位機與RFID 控制器之間可以傳送十六進制或ASCII形式的數(shù)據(jù)，每一幀最大允許傳送數(shù)據(jù)為271個字符。

如果傳送的數(shù)據(jù)大于271個字符，可以將數(shù)據(jù)分成起始幀、若干中間幀、結(jié)束幀進行傳送。起始幀必須包含命令碼，讀/寫頭號，開始地址等，否則通信的過程中將會有錯誤發(fā)生。上位機每發(fā)送完一幀時，在收到RFID 控制器返回的分界符（即“↙”）后再發(fā)送下一幀，只有當結(jié)束幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時才返回響應代碼。

圖4 RFID控制器1:1數(shù)據(jù)傳輸格式

4. PLC與RFID控制器無協(xié)議通信的實現(xiàn)

4.1 CP1H通信端口設(shè)置

PLC與RFID控制器之間使用RS-422方式進行通信。根據(jù)RFID控制器通信規(guī)格要求，使用歐姆龍編程軟件CX-Programmer7.1將CP1H串口1模式設(shè)置為“RS-232C”，通信波特率設(shè)置9600，數(shù)據(jù)格式為7、2、E，如圖5所示。

圖5 CP1H通信端口設(shè)置

4.2 RFID控制器參數(shù)設(shè)置

RFID控制器通信參數(shù)設(shè)置應與PLC通信端口參數(shù)一致：波特率9600，偶校驗方式，7位數(shù)據(jù)位，2位停止位。DIP開關(guān)SW6為ON，表示使用終端電阻。

4.3 通信舉例

通過PLC與RFID控制器之間的通信，編程實現(xiàn)從RFID標簽地址0100H開始的通道內(nèi)讀取四個數(shù)據(jù)，讀取的數(shù)據(jù)存儲到PLC的DM區(qū)內(nèi)。根據(jù)通信數(shù)據(jù)傳輸格式，要發(fā)送的數(shù)據(jù)為RDA1001004＊。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為16進制數(shù)“524441313030313030342A0D” ，存放到DM0開始的6個通道內(nèi)。這6個通道對應值分別為：DM0：5244;DM1：4131;DM2：3030;DM3：3130;DM4：3034;DM5：2A0D。

PLC與RFID控制器無協(xié)議通信程序如圖6所示。A392.13為發(fā)送允許標志位，當PLC的串口1準備好時，A392.13自動為ON，發(fā)送數(shù)據(jù)指示100.00變亮，則PLC可以通過此端口發(fā)送數(shù)據(jù)。當0.00為ON時，將DM0開始的6個通道的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，RFID控制器接收到指令后做出響應。A392.14為接收允許標志位。串口準備好后，A392.14自動為ON，接收數(shù)據(jù)指示100.07變亮。PLC開始自動接收RFID控制器返回的響應數(shù)據(jù)，并自動存儲到DM100開始的5個通道內(nèi)。執(zhí)行程序后查看從DM100開始的5個通道的內(nèi)容，分別為：DM100：5244;DM101：3030;DM102：3131;DM103：3131;DM104：2A0D。所以接收的數(shù)據(jù)為：RD001111＊，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸響應幀數(shù)據(jù)格式，可知從RFID標簽讀出的四個數(shù)為：1111。

圖6 PLC與RFID控制器通信程序

5. 結(jié)束語

無協(xié)議通信是一種簡便易行的通信方式，歐姆龍的CPM2A和CP系列等小型機都可以實現(xiàn)[4]。這種通信方式編程靈活，通信可靠性高，是一種比較理想的低成本通信方式。

參考文獻：

[1] 徐世許.可編程序控制器應用指南—編程·通信·聯(lián)網(wǎng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007: 278-285

[2] OMRON. CP1H/CP1L CPU UNIT PROGRAMMING MANUAL[K]. Shanghai: OMRON, 2007

[3] OMRON. RFID System V600 Series OPERATION MANUAL[K]. Shanghai: OMRON, 2003

[4] 王鳳杰，洪云.歐姆龍PLC無協(xié)議通信功能研究[J].工業(yè)控制計算機，2008，21（5）: 45-47