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0 引言
可編程控制器是在繼電器和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的以微處理器為核心，集微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)為一體，以工業(yè)自動控制為目標的的新型控制裝置，在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛的應用。把PLC與PLC或者PLC與計算機以及其他智能裝置通過傳輸介連接起來，就可實現(xiàn)通信或組建網(wǎng)絡，從而構(gòu)成功能更強，性能更好的PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。這樣可以極大的提高PLC的控制范圍、和控制規(guī)模，實現(xiàn)多個設備之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)調(diào)控制，提高控制系統(tǒng)的可靠性和靈活性，增加系統(tǒng)的監(jiān)控和科學管理水平，便于用戶的程序開發(fā)和應用[1，2]。同時，以PC機為上位機實現(xiàn)對各PLC的監(jiān)控管理及對控制數(shù)據(jù)的處理，還提供了人機界面友好的操控平臺。
1 通信系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要指從物理上把各個節(jié)點連接起來形成網(wǎng)絡，實現(xiàn)通信，構(gòu)成更強大的控制系統(tǒng)，常用的連接結(jié)構(gòu)主要有鏈接結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在通信網(wǎng)絡中，各網(wǎng)絡節(jié)點、各用戶主機進行通信，必須遵守一套事先制定的規(guī)則協(xié)議，1979年國際標準化組織提出了一套開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，定義了各種設備連在一起進行通信的結(jié)構(gòu)框架。
組網(wǎng)控制系統(tǒng)的控制器為三菱FX2N-48MR型可編程控制器，選用RS-232C／485轉(zhuǎn)換接口以及FX-485ADP通信模塊組成1：8的聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制和監(jiān)控數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，上位計算機監(jiān)視PLC間的數(shù)據(jù)通信，開發(fā)程序的修改由上位機PCc機編寫與下載。上位機與PLC聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
2 通信協(xié)議及通信格式
1) 系統(tǒng)的通信協(xié)議
三菱FX2N-48MR PLc的傳輸參數(shù)和傳輸控制協(xié)議設置在內(nèi)部寄存器D8120，寄存器參數(shù)設置可由b0設置數(shù)據(jù)長度；b1b2設置奇偶校驗；b3位停止位設置；b4-b7位控制波特率的設置位；b13位為和校驗位；b14位為協(xié)議位；b15位為傳輸控制協(xié)議設置。在該組網(wǎng)控制系統(tǒng)中通信方式采用半雙工，同步方法采用起始停止位方式同步，傳輸速率為9600bps，起始位為1位，數(shù)據(jù)長度為7位，奇偶校驗為偶校驗，停止位1位，使用校驗和，采用三菱公司專用協(xié)議，D8120設置為H6082。
2) 站號的設置
網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中明確各個PLC控制器的站號，用可編程控制器提供的數(shù)字來確定計算機在訪問的哪個可編程控制器。在三菱FX2N-48MR型PLC中，站號由D8121寄存器來確定，可以應用指令MOVE KX D812l，其中x可從00H到0FH。在該系統(tǒng)中站號設定為0—7。系統(tǒng)采用面向字符的通信協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸以幀為單位，上位機與下位機每次只傳送一幀信息，主站發(fā)出命令幀發(fā)起通信，被訪問的從站PLC相應含有自己從站號的命令，從站發(fā)出一個響應幀，該從站就通知主站與哪臺從站進行通信。
信息幀格式如圖2所示。
ENQ計算機發(fā)出請求，ASCII碼為05H：ACK PLc對計算機的提問做出確認回答，ASCII碼為06H；NAK PLC對計算機的提問做出否認回答，ASCII碼為15H；STX信息幀開始標志，ASCII碼為02H；ETX信息幀結(jié)束標志，ASCII碼03H。PC機向PLC發(fā)出的命令PLC不理解時用NAK回答。
3) PC機向PLC發(fā)送報文格式
PC機向PLC發(fā)送的報文格式如下：
其中STX為開始標志02H；ETx為結(jié)束標志03H；CMD為命令的ASCII碼；SUMH，SUML為CMD到ETX按字節(jié)求累加和，溢出不計。由于每字節(jié)十六進制數(shù)變?yōu)閮勺止?jié)ASCII代碼，故校驗和SUMH與SUML。
PLC對PC機應答報文格式如下：
對讀命令的應答報文數(shù)據(jù)段為要讀取的數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，分上位下位。對寫命令的應答報文無數(shù)據(jù)段，而用ACK及NAK作為應答內(nèi)容。
4) 傳輸過程
PC機與FX2N-48MR之間采用應答方式通信，傳輸出錯則組織重發(fā)。PLC根據(jù)PC機的命令，在每個循環(huán)掃描結(jié)束處的END語句后組織自動應答，無需用戶在PLC一方編寫程序。
3．通信的實現(xiàn)
根據(jù)PC機與FX2N-48MR PLC的傳輸應答過程編制出如圖3所示的通信程序流程圖。按照流程圖可以編寫出通信程序?qū)崿F(xiàn)PC機與PLC之間的串行通信以完成數(shù)據(jù)的讀取。
4 結(jié)論
本文所述PC上位機實現(xiàn)對下位機PLC的聯(lián)網(wǎng)控制方案已經(jīng)得到成功應用，提高了可編程控制器的控制范圍和規(guī)模，增加了系統(tǒng)監(jiān)控和智能管理水平，易于實現(xiàn)程序開發(fā)和利用。
作者：王玉德1 董銘2 1曲阜師范大學物理學院 2山東貿(mào)易職工大
來源：電子技術(shù)
