用VC++开发微机与OMRON PLC系统间的一种通讯程序 |
1、前言
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入输出控制各种类型的机械的生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。早期的PLC以数字量的顺序控制为主，提供了简单的慢速的通信功能（只支持RS232、RS485、多采用Modbus协议），现在的PLC不仅具有逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作，而且还具有A / D、D / A转换，数值计算和数据处理等功能。它既可以对开关量进行控制，也可以对模拟量进行控制，随着PLC功能不断扩充，它还有通讯联网功能，举例C200HX / HG / HE的OMRON PLC的CPU内的RS - 232C端口和外设端口支持通信功能就有与编程设备（如编程器，LSS，或SSS （中文版））进行通信、与个人计算机和其它外设进行上位机链接通信、与个人计算机和其它外设进行RS - 232C、与其它PC进行1:1、再有是与装有NT链接接口的可编程终端（PT）进行NT链接通信（1:1、1:N），本课题就是基于OMRON PLC的链接通信（有通信协议），用VC++开发的上位机与PLC间的通信。
2、OMRON PLC的通信协议
目前，随着PLC的快速发展，越来越多的PLC生产厂商开发了它与计算机的通信功能（主要是利用计算机串口进行通信），本文是以C200HE PLC为例，作详细阐述，本文的通信协议采用的是上位机链接通信。上位机链接通信通过在上位机与PLC之间交换命令和应答实现的。在一次交换中传输的命令和应答数据称为一帧，一个帧最多可包含131个数据字符。
命令帧格式
从上位机发送一个命令时，按下示的格式排列命令数据
@符号必须置于每个命令的开头，节点号是用来辨识每一台PLC的节点，在本文中，它设置PLC的DM6558单元中，识别码设置两字符的命令代码，设置通信是读写PLC的哪个寄存器单元，例读写IR / SR区时它的识别码设置分别为RR和WR，读写DM区分别为RD和WD。正文设置命令参数，包括所要读写PLC寄存器单元的起始地址和字数。FCS是设置两字符的帧检查顺序码，是一个转换成2个ASCII字符的8位数据，这8位数据为从帧开始到正文结束（即FCS之前）所有数据执行“异或”操作的结果。终止符设置“*”和回车（CHR $（13））两字符，表示命令结束。命令帧可以有最多131个字符长。一个等于或大于132字符的命令必须分成若干帧。命令分段，使用回车定界符（CHR $（13））。
应答帧格式
识别码和正文取决于接收到的上位机联结命令，结束码表示命令完成的状态（即是否有错误发生），当应答超过132字符，它必须分成若干帧。结束码是应答帧中表示PLC应答的信息。例结束代码为00表示正常结束，13表示FCS错误，14表示格式错误，15表示入口码数据错误，18表示帧长度错误，A3表示传输数据时因FCS错误引起终止，A8表示传输数据时因帧长度错误引起终止。
本文的上位机命令帧包括读写PLC单元中的数据的命令。读命令帧为：@01RR0100000141* + CHR $（13），意思是上位机读取节点为1的PLC中的IR0100单元中的内容。写命令帧为：@01WR0100000171* + CHR $（13），意思是写一个数到节点为1的PLC的IR0100单元中。
3、系统结构图
下图是计算机与PLC通信的组成系统图
上位计算机与多个PLC进行通信，必须连接一个RS232 / 422电平转换器，RS422采用平衡发送接收方式，它具有传输距离长、抗干扰能力强和多点通信能力，最多可以接32台PLC，如图1所示，每一台PLC都必须挂一个COM06单元进行RS422方式连接，所有的PLC与计算机间的通讯采用的是PLC上位机链接通信协议。
3.1 硬件设置
RS232 / 422转换器的设置开关拨到422方式，OMRON PLC上的COM06通信板单元同样设置为422方式和四线制。
3.2 参数设置
上下位机的通信波特率设置为9600，数据格式设置为E，7，2。
3.3 节点设置
在PLC的DC6558单元中设置节点号00（初始值）~ 31（号机）。
4、用Visual C++6.0编写串行通信程序
本文的上位机链接通信程序是用Visual C++6.0编写的，主要是利用VC++中的一个通信控件来实现的。
首先利用MFC AppWizard ( exe ) 建立一个基于对话框，支持Activex控件，命名为Transcomn的应用程序。然后在对话框中加入一些控件，其中那个电话形状的控件必须是在系统中注册过的Microsoft Communications Control，由它进行通讯时首先得设置它的一些属性如表1。
属 性
设 定 值
说 明
CommPort
1
通讯协议为 PLC 上位机链接通信，利用微机的串口1
InputMode
0
接收数据类型为文本形式
Rthreshold
1
每接收一个字符就产生一个事件
Settings
9600, E, 7, 2
参数依次为波特率、奇偶检验数据位数、停止位数
5、程序编写
在程序中需添加的代码如下：
// TranscommDlg.cpp:implementation file
BOOL CTranscommDlg::OnInitDialog ()
{
最后要在ClassWizard中添加变量和响应函数如表2。
控制名称
控制 ID
对应变量或函数
通讯地址文本框
ID - ADDRESS
m_address
DM 区文本框
ID - DM
m_dmbox
LR 区文本框
ID - LR
m_lrbox
HR 区文本框
ID - HR
m_hrbox
IR 区文本框
ID - IR
m_irbox
应答帧文本框
ID - RESPONSE
m_response
通讯控件
ID - MSCOMM
M - comm.
发送命令按钮
ID - SEND
OnSend ( )
// TODO:Add extra initialization here
// 打开通信端口1
m_comm..SetCommPort (1);
IF_(m_comm..GetPortOper ())
m_comm..SetPortOper (FALSE);
m_comm.SetPortOpen (TRUE);
// 初始状态为选中地址为1的PLC，并对它的DM0100单元实行操作
m_address= “1”
m_dmbox=“0100”
return TRUE;}
// 发送事件
void CTranscommDlg::OnSend ()
{
// TODO:Add your control notification handler code here
// 按本文第二部分介绍的，写出需要传出的命令码字符串CString m_send
// 将这个字符串发送到串行口
Cstring m_send;
m_comm.SetOutput (COleVariant (m_send));
}
// 接收事件
void CTranscommDlg::OnComm ()
{
// TODO:Add your control notification handler code here
if (m_comm..GetCommEvent () = 2)
{
COle Variant m_input = m_comm.GetInput ();
m_input.ChangeType (VT_BSTR);
m_response = m_input.bstrVal; // 把接收到的变量赋给应答帧文本框变量
}
}
6、结论
按照类似的方法，选择不同的地址和单元区，可以编写出其它命令的控制指令，以上的程序已在我所在的武汉大学PLC控制网络实验室作过实验，得到验证。
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