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、網絡通訊技術的不斷發(fā)展，可編程控制器已經成為可提供過程控制和數(shù)據處理功能的控制器，但是，在數(shù)據處理上由于受到數(shù)據庫的限制，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)據的FB63“TSEND”模塊和用來接收數(shù)據的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)據上傳下載原理 </p><p

8、>　　數(shù)據傳輸主要是控制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)據的發(fā)送和接收功能，其中的一項常用屬性數(shù)據的通訊過程為：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，這一步中，需要將數(shù)據按

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)據誦訊過程結束數(shù)據下傳下載的流程，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)據的幀數(shù)，按照規(guī)則數(shù)據發(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)據講行翻譯，所有上傳下載的數(shù)據都用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)對生產線的控制。 </p><p>　　上位機系統(tǒng)由上層管理軟件、生產調度控制軟件和數(shù)據存儲軟件組成。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)視生產線各個部位的狀態(tài)，并且實時顯示產品在生產線上的具體位置，也可以通過查詢數(shù)據存儲系統(tǒng)了解產品的生產狀態(tài)、下一步工序等信息；歷史數(shù)據查詢模塊用來查詢、處理產品的歷史數(shù)據，可將歷史數(shù)據生成、統(tǒng)計各種直觀的圖表，也可以將所需的數(shù)據導出成EXCEL文件并打?。幌到y(tǒng)參數(shù)設置模塊根據不同的生產需求動態(tài)地對生產線相關的參數(shù)進行設置，還可以根據現(xiàn)場情況對生產線的

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)據存儲軟件和生產調度控制軟件組成。數(shù)據存儲軟件存儲產品歷史數(shù)據和相關的生產工藝步驟，生產調度控制軟件控制整個生產線的運轉。數(shù)據存儲軟件和生產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，產品條碼與工藝綁定模塊的功能是把要生產的產品的編號和生產

15、工藝輸入至數(shù)據存儲系統(tǒng)，以便產品在生產時的控制和生產數(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