基于VC5.0的PC與松下PLC的通信及其應用

1 引言
隨著PLC應用范圍的不斷擴大，PLC與PC之間通信技術的應用需求越來越廣泛。通過PLC的編程口進行通訊不僅可以減少系統的成本及復雜性，同時可以減少PLC方面軟件的復雜程度和編程量。本文根據實際工程中的經驗進行總結，介紹了利用VC++中MFC實現PC與松下FP0系列PLC編程口進行串行通信的程序設計基本方法。

2 PC與FP0 PLC之間的通信協議和接口
在一個規模較大的紡織工業控制系統中，常常有幾十個、幾百個甚至更多的測溫和控制對象。即使速度很高的系統，也很難滿足要求。為了降低危險，提高可靠性，必須將任務分散，而分散的設備需要通過一定的手段連接起來，其中數據通信和系統互連是該系統的關鍵技術之一。松下FP0系列PLC具有較強的通信功能，可以適合各種工業自動化網絡的不同需要， 其中包括以太網協議及通用接口、H型鏈接通信系統(H-LINK)、P型鏈接系統(OPTICAL LINK)、W型鏈接系統(WIRE-LINK)和C-NET鏈接系統，還有遠程I/O通信系統(REMOTE I/O)，它們通過RS-485、RS-232或專用網絡插座在PLC-PLC、計算機與PLC之間進行通信。但是要利用這些系統協議，必須采用專用高級通信單元，這勢必增加系統的成本。為了節省開支，紡織工業系統可以直接采用松下電工最基礎的專用通信協議-NEWTOCOL。
NEWTOCOL分為兩部分:一是NEWTOCOL-COM，即關于計算機通信的協議;二是NEWTOCOL-DATA，即關于數據傳輸協議。
2.1 NEWTOCOL-COM的幀格式
(1) 命令發送幀

(2) 正確響應幀
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(3) 錯誤響應幀
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2.2 NEWTOCOL-DATA的幀格式
(1) 命令發送幀
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(2) 正確響應幀
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(3) 錯誤響應幀
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通過該協議可更加快捷地傳送系統所需的數據，設置PLC所需的參數。FP0 PLC與上位機鏈接通信協議如圖1所示:

圖1 FP0 PLC 與上位機鏈接通信協議

3 通信程序設計
在PC機和松下FP0系列PLC進行串行通信時，由于PC與PLC之間的信息傳送是通過PLC編程口實現的，采用的是FP0 PLC專用協議通信指令。因此，在PC編程方面需要嚴格的遵循PLC編程口通訊協議。具體實現介紹如下:
3.1 串口設備的打開
在Visual C++中，利用MFC CFile類來實現串行通訊。這種通信方式與訪問磁盤普通文件沒有太大不同。打開串口設備需作以下操作:
CFile file;
CFileException e
File.open(
portName, // example "com1",com2"
CFile::modeReadWrite,
&e);
3.2 串口設備的初始化
串行端口創建時，必須對其進行設置以匹配與其對話的設備。FP0系列PLC的波特率為固定的9600bps，奇偶校驗采用奇校驗，1位停止位，8位數據位。一般地，可用如下程序設置它們:
DCB dcb;
::GetCommState((HANDLE)file.m_hFile,&dcb);
dcb.BaudRate=9600;
dcb.StopBits=1;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity=1;
::setCommState((HANDLE)file.m_hFile,&dcb);
為了更好的控制端口可以利用SetCommTimeouts()函數打開或關閉串口超時功能，具體程序如下:
COMMTIMEOUTS cto;
::GetCommTimeouts((HANDLE)file.m_hFile,&ct0);
cto.ReadIntervalTimeout=0;
cto.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
cto.ReadTotalTimeoutConstant=0;
cto.WriteTotalTimeoutMultiplier=0;
cto.WriteTotalTimeoutConstant=0;
::SetCommTimeouts((HANDLE)file.m_hFile,&cto);
3.3 PC與FP0 PLC之間的通信實現
在FX2系列PLC與PC機的通信中，數據是以幀為單位發送和接收的。其中字符ENQ(0x05)、ACK(0x06)、
和NAK(0x15)作為單個字符，可以構成單字符幀。若通訊正常，則應答字符$;若通信有錯，則應答字符!。其余的字符在發送和接收時必須用字符%和CR分別表示該字符幀的起始標志和結束標志，否則將構成幀錯。一個多字符幀由%、地址碼、站號、數據、和校驗以及CR五部分組成，其中和校驗值是其初值為０，然后從起始符開始與該幀報文中每一字節按位進行異或運算得到。
(1) 應用MFC CFile類實現對串口設備的讀、寫操作的代碼
//讀串口
char m_Readbuff[UINT n];
uint nByte=file.read(
&m_ReadBuff, //緩存儲沖
UINT nCount //所讀字節數
//寫串口
char m_WriteBuff[UINT n];
file.Write(
&m_WriteBuff, //存儲緩沖
UINT nCount //縮寫字節數
);
(2) PC機實現與PLC通信的程序代碼
char m_WriteBuff[10];
char m_ReadBuff[10];
UINT nByte=0;
m_WriteBuff[0]=0x05 //ENQ
//寫串口
file.Write(
m_WriteBuff, //存儲緩沖
//所讀字節數
);
//讀串口
nByte=file.Read(
m_ReadBuff, //存儲緩沖
//所寫字節數
);
switch (m_ReadBuff[0])
{
case : 0x24 //應答$，通信正常
//添加相關處理代碼
break;
case : 0x21
//應答!，通訊故障
//添加相關處理代碼
break;
}
3.4 PC對PLC內各軟設備進行讀、寫操作
FP0系列PLC的所有開關量輸入、輸出以及各軟設備對PC機都是透明的，只有當PLC的計時器和計數器的設定值采用常數時，以及文件寄存器內的數據，PC機不能對其進行讀寫。不論PLC處在“STOP”狀態還是“RUN”狀態，PC機都可以按1.1所列的命令對PLC進行讀、寫操作。這里僅給出PC機與PLC通信所用多字符幀的格式及簡單示例，實際應用時只需將多字符幀中的字符ASCII碼(十六進制)按順序賦予相應的字符數組
m_WriteBuff，m_ReadBuff，即可實現對PLC的操作。
(1) 讀操作

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(2) 寫操作
微機對PLC軟設備進行寫操作的多字符幀的編制格式如下表所示:

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PLC接收到寫操作多字符幀格式后，若接收到數據有效，則應答$(0x24)，該字符幀如下表所示:

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若接收數據無效或和校驗出錯，則應答字符!(0X21)，該字符幀如下表所示:

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3.5 關閉串口設備
PC機與PLC通信完畢后，PC機關閉一個已打開的串口設備只需如下一條語句即可完成。
File.Close();

4 應用實例
以上介紹了利用MFC實現PC與FX2系列PLC串行通訊的基本方法及其關鍵部分程序代碼。上面的程序代碼為基礎，不僅可以編制用于以PLC為現場主控機的監控系統軟件，而且可編制出微機與其他具有串行通信能力設備的串行通信程序。本人已成功使用VC5.0實現PLC與上位機之間的通信，并應用于青島大學紡織服裝學院開發的掉毛量測試儀。該測試儀控制系統采用PLC 控制步進電機方案，有效地提高了工作效率，使操作人員通過PC的顯示可以監測并控制儀器的工作。兔毛織物掉毛量測試儀已可靠運行一年，實踐證明它具有控制靈活、使用簡單、功能擴充方便、抗干擾性能強的特點。沒有出現任何通訊連接的問題。