上位機與plc通訊的設計及應用

1、<p>　　上位機與PLC通訊的設計及應用</p><p>　　摘 要：隨著當前計算機技術的不斷發(fā)展，在自動化控制過程中，上位機和下位機需要大量的數(shù)據(jù)進行傳輸，本文就上位機與PLC通訊的設計及應用進行闡述。 </p><p>　　關鍵詞：上位機 PLC 通訊 設計及應用 </p><p><b>　　一、前言 </b></p&g

2、t;<p>　　隨著當前計算機、網(wǎng)絡通訊技術的不斷發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)成為可提供過程控制和數(shù)據(jù)處理功能的控制器，但是，在數(shù)據(jù)處理上由于受到數(shù)據(jù)庫的限制，不能滿足用戶的要求。因此，將PLC和上位計算機結合，完成對PLC的監(jiān)控。 </p><p>　　二、PLC與上位機之間的通信協(xié)議原理 </p><p>　　在上位機中必須依據(jù)與之互聯(lián)的PLC的通信協(xié)議來編寫通信程序，因此先論

3、述FX2系列PLC的通信協(xié)議。使用FX2系列PLC的編程口與上位機通信時，波特率和字符幀格式是固定的。其波特率為9600bps，具體格式為7位數(shù)據(jù)位、偶校驗、1位停止位。所有的字符均為ASCII碼。上位機與PLC采用呼叫應答的通信方式，即采用上位機具有優(yōu)先權發(fā)送方式，其具體通信過程如下：首先上位機主動向PLC發(fā)送命令，即命令幀；然后PLC收到命令后，自動向上位機回復響應，即響應幀。它們在通信過程中所采用的通信格式為信息報文格式，該格式規(guī)

4、定了通信所使用的控制字符，ENQ、STX、ETX、ACK、NAK5個控制字符。STX和ETX分別為開始標志和結束標志；正文為命令碼和數(shù)據(jù)信息；校驗和為從正文到ETX之間的所有字符的ASCⅡ碼的相加，取和的低悶位。上位機與PLC通信時可以使用的命令有四個，它們是：命令、寫命令、強制通命令、強制斷命令。 </p><p>　　上位機向PLC發(fā)送讀命令時。它是由STX、讀命令0，軟元件組起始地址、字節(jié)數(shù)（即軟元件組個數(shù)

5、），ETX和校驗和對應的ASCII碼組成的一個字符串。而PLC對上位機讀命令的響應格式。 </p><p>　　三、基于工業(yè)以太網(wǎng)的開放式通信方法 </p><p>　　自動化系統(tǒng)中，各設備在進行數(shù)據(jù)交互時都需要遵循一定的協(xié)議，西門子公司提供了多種通信協(xié)議來適應不同的工業(yè)環(huán)境，一般西門子工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議包括S7通信協(xié)議，S5兼容通信協(xié)議。S5兼容協(xié)議運用最為廣泛，它包含了TCP/IP協(xié)議

6、，可直接適用于非西門子設備與西門子站點進行通信。S5通信協(xié)議包括了ISO-ON-TCP協(xié)議、UDP協(xié)議、TCP/IP協(xié)議。開放式通信即運用S5兼容協(xié)議使PLC與其他PLC或者PC直接進行以太網(wǎng)通信的方法。西門子PLC有多種型號，有些型號的PLC的CPU自帶PN口，可直接實現(xiàn)開放式通信；沒有PN口的可以配備CP模塊來實現(xiàn)開放式通信。開放式通信的原理是在PLC程序中調用已有的FB程序塊，設置相關的通信參數(shù)，通信內(nèi)容采用自定協(xié)議的方式達到上位

7、機對下位機控制的目的。所調用的FB程序塊包括用來建立通信連接的FB65“TCON”模塊；用來終止通信連接的FB66“TDISCON”模塊；用來發(fā)送數(shù)據(jù)的FB63“TSEND”模塊和用來接收數(shù)據(jù)的FB64“TRCV”模塊。相較于NetPro通信，開放式通信提供了一種動態(tài)連接，PLC無需中斷CPU運行即可隨時增加或減少通信連接數(shù)，確保了通信</p><p>　　四、數(shù)據(jù)上傳下載原理 </p><p

8、>　　數(shù)據(jù)傳輸主要是控制VB中的MSComm控件，來實現(xiàn)打開誦訊端口和發(fā)送、接收命令的功NvVB中的MSComm控件提供了功能完善的數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能，其中的一項常用屬性數(shù)據(jù)的通訊過程為：程序開始，第一步打開誦訊端口（MSComml.Portoen）；第二步對端口進行判斷，是否打開，如若未打開，返回第一步繼續(xù)打開的步驟，若打開，則進行第1步；第三步MSComml.onmnt按照端u輸出格式向下位機傳輸數(shù)據(jù)，這一步中，需要將數(shù)據(jù)按

9、照格式進行組合；第四步是下位機等待相應，并不斷的循環(huán)掃描，讀取回值；第五步接受下傳數(shù)字MSComml.innnt需對其進行提取處理，整個數(shù)據(jù)誦訊過程結束數(shù)據(jù)下傳下載的流程，程序開始后，首先設置端口通訊頻率，系統(tǒng)默認的標準設置為（9600；1，7，2，E），由于數(shù)控系統(tǒng)中有大量的數(shù)據(jù)進行傳輸，波特率選擇為最大值（（115200；1，7，2，E），然后開始向下位機發(fā)送指令，驗證誦訊是否成功，若成功，正式開始誦信過程，不成功則返回檢查連接情況

10、，重新連接通信成功后，確定發(fā)送數(shù)據(jù)的幀數(shù)，按照規(guī)則數(shù)據(jù)發(fā)送。需要注點的情況是每次發(fā)送結束后需要進行FCS驗證，若驗證成功，該過程結束</p><p><b>　　五、波特率分析 </b></p><p>　　波特率指的是信號被調制以后在單位時間內(nèi)的變化比特率是每秒鐘傳送的二講制位數(shù)，用b/s表示（（b表示bit）例如數(shù)據(jù)傳送辣率為120bit/s，而每一個字符為10位

11、，則其傳送的比特率為10x120=1200b/s。OMRON公司該型號的PLC波特率范圍為9600-115200，每秒鐘上傳的數(shù)據(jù)最大可達到115200個字節(jié)。 </p><p>　　PLC中規(guī)定，雙精度類型的數(shù)據(jù)在下位機中需要用8位二講制數(shù)字來表示，每位數(shù)字占8個字節(jié)，即每個數(shù)字占64個字節(jié)為了方便下位機對下傳以及下載的數(shù)據(jù)講行翻譯，所有上傳下載的數(shù)據(jù)都用8位二講制數(shù)碼來表達對干樣點以及插補點，每秒傳輸最大的數(shù)

12、據(jù)量為258組；對干焊榕工艾參數(shù)，每秒最大傳輸為1800組，基本可以滿足實時性的要求。 </p><p><b>　　六、運行情況 </b></p><p>　　上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)的通信方式，下位機系統(tǒng)通過現(xiàn)場控制模塊實現(xiàn)對生產(chǎn)線的控制。 </p><p>　　上位機系統(tǒng)由上層管理軟件、生產(chǎn)調度控制軟件和數(shù)據(jù)存儲軟件組成。上層

13、管理軟件包括系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢模塊、系統(tǒng)參數(shù)設置模塊。系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊能夠監(jiān)視生產(chǎn)線各個部位的狀態(tài)，并且實時顯示產(chǎn)品在生產(chǎn)線上的具體位置，也可以通過查詢數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)了解產(chǎn)品的生產(chǎn)狀態(tài)、下一步工序等信息；歷史數(shù)據(jù)查詢模塊用來查詢、處理產(chǎn)品的歷史數(shù)據(jù)，可將歷史數(shù)據(jù)生成、統(tǒng)計各種直觀的圖表，也可以將所需的數(shù)據(jù)導出成EXCEL文件并打??；系統(tǒng)參數(shù)設置模塊根據(jù)不同的生產(chǎn)需求動態(tài)地對生產(chǎn)線相關的參數(shù)進行設置，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況對生產(chǎn)線的

14、某些需要維護的功能部件進行屏蔽。系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊和歷史數(shù)據(jù)查詢模塊可由現(xiàn)場操作人員使用，系統(tǒng)參數(shù)設置模塊關系到生產(chǎn)的順利進行只能由擁有高等級權限的工程師才能使用。整個控制系統(tǒng)的核心由數(shù)據(jù)存儲軟件和生產(chǎn)調度控制軟件組成。數(shù)據(jù)存儲軟件存儲產(chǎn)品歷史數(shù)據(jù)和相關的生產(chǎn)工藝步驟，生產(chǎn)調度控制軟件控制整個生產(chǎn)線的運轉。數(shù)據(jù)存儲軟件和生產(chǎn)調度控制軟件中都具有復雜的優(yōu)化算法和控制模式。下位機系統(tǒng)中，產(chǎn)品條碼與工藝綁定模塊的功能是把要生產(chǎn)的產(chǎn)品的編號和生產(chǎn)

15、工藝輸入至數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，以便產(chǎn)品在生產(chǎn)時的控制和生產(chǎn)數(shù)</p><p><b>　　七、結束語 </b></p><p>　　隨著計算機控制技術的不斷發(fā)展，通過上位機對PLC進行監(jiān)測和控制，提高自動化控制的水平。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]吳濤.PL