基于VB的台达PLC系统与监控计算机的串行通信实现 |
1 引 言
现场设备层中的设备种类繁多,有传感器、启动器、驱动器、I/O部件、变送器、阀门等等,当然也包括现场检测仪器仪表设备。PLC是现场设备控制层不可缺少的部分，已经非常普及，如何简便地实现与PLC的交互已经成为众多厂商新的竞争战场。由此产生了人机界面等软件产品，这些产品的出现简化了对PLC的控制、操作，使PLC的应用更加方便；但也有其共同的缺点，价格普遍偏高和可二开发性较差。VB作为“原始”的编程语言在这两方面无疑有着明显优势的，本文结合一个简单的案例，用比较基础的概念讨论如何通过VB实现PC与PLC之间的通信问题，这对刚涉步控制领域的工程师或许是有帮助的。在现场设备层中各式各样的设备都可以和计算机联机，而最简单的自动化联机方式就是使用串行通信，VB提供了串行通信控件可以让开发者开发出串行通信的系统程序，以下是对相关问题的粗略讨论。
2 串行通信基本概念
数据通讯中有两种类型的通信形式，即并行通信（Parallel Communication）和串行通信（Serial Communication）。例如，如果有8位数据需要传送，那么并行通信一次就可以完成8位的传输量；而串行一次只能传送1位。图1表示了两种不同的通信模式，常用的串行通信也有两种，分别为RS-232和RS-485。
图1 串行与并行传输的比较
2．1 RS-232 串行通信
RS-232的信号准位是参考地线而言的，如图2所示。相对于参考接地端1传输端传送数据；接收端则相对于参考接地端2复现出传送端的传送的数据。
图2 RS-232 串行通信示意图
由图2可知，由于两个接地端准位不一定一样，而且很容易受到干扰，所以信号在RS-232线路传输时，很容易产生错误。
2．2 RS-485串行通信
RS-485的信号传输方式如图3所示。
RS-485的信号被传送出去时会分成正负两条线路，当到达接收端后，在将信号相减还原成原来的信号；如果将原始的信号表示成（DT），而被分成的信号分别标示成（D+）及（D-），则DT=(D+)-(D-)。同理，接收端在接收到信号后，也依据上式还原成原来的样子。如果线路受到干扰，两条线路的信号分别为（D+）+Noise与（D-）+Noise。接收端还原信号为(DT)= [（D+）+Noise]-[（D-）+Noise]，与先前结果一样，所以RS-485可以有效的防止噪声的干扰。
3 VB的基本概念
VB（Visual Basic）是微软的窗口软件，提供了很多接口成员，对象、属性、事件、方法就是4个重要的接口，VB提供了许多常用的控件。
3．1卷标控件
卷标控件如图4（a）所示，该控件专用于显示文字、数字用，显示如图4(b)所示
（a） (b)
图4 卷标控件界面
3.2 按钮控件
按钮控件如图5（a）所示，该控件使用率很高，提供一个供系统用户操作用的按钮，如图5（b）所示。
（a） (b)
图5 按钮控件界面
3．3 定时器控件
定时器控件如图6所示，该控件的最大作用在固定的时间内可执行所设置的程序代码一次。
图6 定时器控件界面
VB提供了大量的控件，在此不再多述。
4 基于MScomm控件的串行通信
要完成VB与PLC等设备的串行通信要用到MScomm控件， 在此有必要对该控件作较详细的说明。Mscomm是一个非标准控件，需要要手动添加许多项目，其步骤如下。
1） 选择菜单的【工程】
2） 选择【部件】
3） 在弹出的对话框中做如图7的选择。
图7 对话框界面
4）如图8所示，在部件选项卡就会出现MScomm控件。
图8 MScomm控件
5）基本属性
如图9所示。
计算机通信口选择
通信参数设置
PortOpen
通信口是否打开
Input
收到的字符
Output
发送的字符
图9 基本属性设置
4.1 MODBUS ASCII
Modbus 分为ASCII和RTU两种，ASCII采用的格式和校验相对简单，本文采用ASCII格式，并仅对使用的功能码进行说明，更多的信息，请参看协议的详细说明。
1）通信格式
STX 起始字符 “：”（3AH）
ADR 1 通信地址（站号）采用2个字符
ADR 0
CMD 1 功能码。采用2个字符
CMD 0
DATA（0） 数据项
DATA（1）
………
DATA（n-1）
LRC CHK 1 LRC 校验码。采用2个字符
LRC CHK 0
END 1 结束字符。采用2个字符。END 1 = CR（0DH），END 0 = LF（0AH）
END 0
LRC算法：ADR H+CMD H+DATA H，然后取2的补码。
2）功能码
05，写入线圈 01，读线圈状态
格式 例子（十六进制）
字头 3A
站号 01
功能码 05
地址 05
00
写入状态 FF
00
LRC 码 F6
06，写入单个字寄存器
格 式 例子(十六进制)
字 头 3A
站 号 01
功能码 06
寄存器地址 06
00
写入的资料 12
34
LRC 校验码 AD
4.2 VB与PLC通信的实现
以下举例说明现场设备与PLC通信的实现。
1）控制要求：控制PLC的起动、停止，并显示运行状态（绿色为运行，红色为停止）；能够用交替型按钮控制Y0,Y1，并用指示灯显示Y0,Y1状态（绿色为运行，红色为停止）；能够对D256，D512两个寄存器进行数值写入的操作。
2）实现思路：PLC起动停止的标志位为M1072，查DVP协议，知道地址为H0C30，按功能码01操作； 同样Y0,Y1的地址分别为H0500，H0501。写入FF00为ON，0000为OFF，按功能码05操作；D256，D512地址分别为H1100，H1200，按功能码06操作即可。
3）VB接口的设计如图10所示。
图10 监控程序界面
用按钮控制PLC的起动停止，Y0、Y1的ON/OFF及D256、D512写完数据的发送；用Shape组件做指示灯，表示PLC的运行状态和Y的状态；用timer组件不停的读取M1072的状态，以判断PLC的运行情况；用MScomm控件实现PC与PLC的通信。
4）编程实现的代码构成
（1） LRC算法校验的实现
Public Function LRC(str As String) As String
c = 0
l = Len(str)
For c = c + 1 To l
c_data = Mid$(str, c, 2)
d_lrc = d_lrc + Val("&H" + c_data)
c = c + 1
Next c
If d_lrc > &HFF Then
d_lrc = d_lrc Mod &H100
End If
h_lrc = Hex(&HFF - d_lrc + 1)
If Len(h_lrc) > 2 Then
h_lrc = Mid(h_lrc, Len(h_lrc) - 1, 2)
End If
LRC = h_lrc
End Function
（2） 运行的开始就判断PLC的状态并设置标志位
'初次运行打开串口，并显示PLC运行状态
Private Sub Form_Load()
Dim s1 As String
Dim s2 As String
Dim s22 As String
Dim s3 As String
Dim s4 As String
MSComm1.PortOpen = True
s2 = "01010C300001"
s22 = LRC(s2)
s1 = ":" + s2 + s22 + Chr$(13) + Chr$(10)
MSComm1.Output = s1
s3 = MSComm1.Input
s4 = Mid$(s, 6, 8)
If s4 = "0C30FF00" Then
plc = 1 'PLC为运行标志
Else
plc = 0 'PLC为停止标志
End If
End Sub
（3） 下面一段为用指示灯表示PLC的运行状态
Private Sub Timer5_Timer()
Dim s1 As String
Dim s2 As String
Dim s22
Dim s3 As String
Dim s4 As String
s2 = "01010C300001"
s22 = LRC(s2)
s1 = ":" + s2 + s22 + Chr$(13) + Chr$(10)
MSComm1.Output = s1
s3 = MSComm1.Input
s4 = Mid$(s3, 8, 2)
If s4 = "31" Then
plc = 1 'PLC为运行标志
Else: If s4 = "30" Then plc = 0 'PLC为停止标志
End If
If plc = 1 Then
Label2.Caption = "PLC正在运行......"
Shape1.FillColor = RGB(0, 255, 0) 'green
Else
Label2.Caption = "PLC已经停止"
Shape1.FillColor = RGB(255, 0, 0) 'red
End If
End Sub
（4） PLC的起动与停止
'起动PLC
Private Sub start_Click()
Dim strout As String
Timer5.Enabled = False
str = "00050C30FF00" 'M1072 为PLC起动停止标志位。查地址表，M1072为OC30.FF00为置
ON,0000为置OFF。
'以上都是固定格式，要牢记。
LRCC = LRC(str) '计算 str的lrc校验码。
strout = ":" + str + LRCC + Chr$(13) + Chr$(10) '欲传送之数据。13为D，10为A
MSComm1.Output = strout
Timer5.Enabled = True
End Sub
'停止PLC
Private Sub stop_Click()
Dim strout As String
Timer5.Enabled = False
str = "00050C300000"
LRCC = LRC(str)
strout = ":" + str + LRCC + Chr$(13) + Chr$(10)
MSComm1.Output = strout
Timer5.Enabled = True
End Sub
Y0、Y1的ON/OFF与PLC起动/停止的控制方式相同，指示灯的表示方式也相同。D256，D512数据写入的操作类似，限于篇幅其它代码就不再列出了。
5 结束语
VB语言易于编程使用，为与串行设备的通信提供了很大的方便。台达PLC采用标准的目前广为流行的MODBUS协议，为实现PLC与监控计算机的通信提供了简化的平台。由于台达所有的机电产品都支持MODBUS协议，所以，掌握了VB与PLC通信过程，也就等于掌握了PC与台达所有机电产品的通信。
参考文献[略]
作者简介
王乃全（1978-），男，自动化设备工程师，主要从事PLC控制系统的开发与技术支持
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