用歐姆龍PLC與上位機通信實現振動磨的變頻控制

摘要：本文給出了用VC++6.0實現OMRON可編程控制器與上位機之間的通信程序設計方法，并提供了利用RS232串行通訊端口實現計算機與可編程控制器通訊的方法。此方案成功應用在振動磨的變頻控制中。
關鍵詞：上位機;PLC;串口通信;VC++6.0;振動磨

Abstract:This article mainly introduces a method of programming design based on VC++6.0 to realize the communication of PLC and host omputer and also discusses how to use the RS232 communication port to realize the communication between PC and PLC. Thisprogram has been successfully applied in the frequency control of vibration mill.
Key words: Host computer, PLC, Serial communication, VC++6.0,Vibration mill

1.引 言
當今，在自動化的工業生產中，變頻控制往往與計算機遠程控制相聯系在一起，從而實現電機的遠程變頻控制。可編程序控制器系統不僅可作為單一的機電控制設備，而且作為通用的自動控制設備，也被大量地用于過程工業的自動控制。歐姆龍最新推出的可編程控制器SYSMAC CP1H，具有“高度擴張性”的端子臺型一體化[1]。與以往產品CPM2A 40 點輸入輸出型為相同尺寸，但處理速度可達到約10倍的性能。本課題通過控制機（即為PLC）設定比例運行參數，然后控制機通過D/A轉換模件發出控制變頻調速器的指令，使變頻調速器帶動振動磨電機按輸入的速度和時間運轉。基于OMRON PLC的鏈接通信（有通信協議），我們采用功能強大的Visual C++6.0語言來實現這種小型集散控制系統的上、下位機的通信和友好的監控界面，實現了上位機與PLC間的通信。
2.通訊軟件的設計
在本項目中，上位機選用計算機, 下位機選用日本Omron公司的CP1H系列XA40DR-A可編程序控制器。在計算機外設中，RS-232串口因為其組成方式簡單，編程控制方便而成為應用最為廣泛的I/O通道之一。32 位下串口通信程序通常采用兩種方法實現:一是利用ActiveX控件; 二是使用API通信函數。使用ActiveX控件, 程序實現非常簡單, 結構清晰,缺點是欠靈活; 使用API通信函數的優缺點則基本上相反[2]。VC++6.0的MSComm是Microsoft 公司提供的簡化Windows 下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法,筆者采用了這種方法。其端口接線見附圖。

2.1 上位機與PLC的通訊協議
HOST Link系統使用HOST Link 通信協議進行通信,上位機具有傳送優先權,總是首先發出命令并啟動通信,HOST Link 通信單元收到命令交由PLC執行,然后將執行結果返回上位機,兩者以幀為單位輪流交換數據。
2.2 上位機的PLC鏈接通訊
通信時一組傳送的數據稱為塊,它是命令或響應的單位,從上位機發送到HOSTLink 單元的數據稱為命令塊,相應的,從HOSTLink單元發送到上位機的數據稱為響應塊。多點通信時,單幀發送的最大數據塊為131 個字符,因此當一個數據塊含有132 個或更多字符時,要分成兩幀或多幀進行發送。多幀發送時中間幀的格式為:正文、FCS、分界符。起始幀、中間幀的長度為131 ,結束幀的長度最多為131 個字符。
Omron系列的PLC 通過RS232 口與主機通信有兩種方式,第一種是由上位機向PLC 發送初始命令,第二種是由PLC 向上位機發送初始命令[3]。在監測系統中一般采用第一種方式。有關通信協議如下所述:
2.2.1上位機→PLC 的命令格式
其中:
（1）@為起始標志符;
（2）N2 、N1 為PLC 節點標志碼,由兩位十進制數表示,它們用來指定與上位機通信的PLC。而PLC 自己的通信節點碼可由它的DM6648 和DM6653 來設置;
（3）CMD2 、CMD1 為兩字節命令碼;
（4）MT 為命令內容,用來設置具體的命令參數;
（5）V2、V1 為兩字節的幀校驗碼,它是從開始符“@”到MT碼結束的所有字符的ASCII 碼按位異或的結果; 幀校驗和是一個轉換成2 個ASCII 字符的8 位數據。它把幀中每一個字符順序地進行異或操作而得到的結果,即把幀的第一個字符到正文結束的所有字符轉換成二進制形式的ASCII 碼后,逐個異或而得到的[4]。當發送命令時,將其加在命令格式中,作為幀的一部分發送到接收端。當接收數據時,按上述步驟重新計算FCS ,當計算結果與數據塊中所帶的FCS 相同時,說明傳輸無誤,否則,說明接收到的數據不正確。
（6）“＊”和“CR”兩字符表示命令結束。
例如，@00WD00060500表示寫一個數500到節點為0的PLC的DM0006中。
2.2.2 PLC→上位機的響應格式

其中S2 、S1 為命令結束狀態碼,如00 表示正常結束,01 表示RUN 模態下PLC 無法完成上位機命令,其余符號代碼意義同上。實現上位機與HOST Link 通信單元的通信只需編寫上位機程序,因為HOST Link 通信單元自身帶有通信程序,上位機下發命令,地址相符的PLC 自動上傳響應幀,所以這一部分程序不需要客戶編寫,但是,編寫上位機的通信程序時,通信參數的設置必須保證與PLC 的通信參數一致性。
3.用VC++6.0編寫串行通信程序

首先建立一個基于對話框的MFC應用程序SCommTest，支持ActiveX控件，電話形狀的控件是在系統中注冊過的MicrosoftCommunications Control, version 6.0，接受缺省的選項。
1.打開串口設置串口參數
在主對話框CSCommTestDlg::OnInitDialog（）中打開串口，加入如下代碼：
if（m_ctrlComm.GetPortOpen（））
m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）;
m_ctrlComm.SetCommPort（1）; //選擇com1
i f （ ! m _ c t r l C o m m . G e t P o r t O p e n （ ） ） m _ c t r l C o m m .
SetPortOpen（TRUE）;//打開串口
else
AfxMessageBox（"cannot open serial port"）;
m_ctrlComm.SetSettings（"9600,E,7,2"）; //波特率9600，偶校驗，7個數據位，2個停止位m_ctrlComm.SetInputModel（1）; //1：表示以二進制方式檢取數據m_ctrlComm.SetRThreshold（1）;
//參數1表示每當串口接收緩沖區中有多于或等于1個字符時將引發一個接收數據的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //設置當前接收區數據長度為0
m_ctrlComm.GetInput（）;//先預讀緩沖區以清除殘留數據
2.發送數據
為發送按鈕添加一個單擊消息BN_CLICKED處理函數，選擇IDC_BUTTON_MANUALSEND，添加OnButtonManualsend（）函數，并在函數中添加如下代碼：
UpdateData（TRUE）; //讀取編輯框內容
SendData（m_strTXData1,6）;
// m_strTXData1表示發送速度命令的具體數值，6表示寫數
據的地址DM0006
Sleep（100）;
SendData（m_strTXData2,12）; //m_strTXData1表示發送時間命令的具體數值，12表示寫數據的地址DM0012
3.發送命令
按照命令格式，本課題主要發送兩個WD命令：
（1）數據采用十進制發送，向DM0006中寫入速度指令；
（2）數據采用十進制發送，向DM0012中寫入時間指令。部分程序如下：
Void CSCommTestDlg::SendData（int m_TobeSend,intm_address）
｛ CByteArray Array;
unsigned char auchMsg[45]=｛0｝
auchMsg[0]=64; // 起始標志符
auchMsg[1]=0x0; //節點號
auchMsg[2]=0x0; auchMsg[3]=‘W‘; //命令符
auchMsg[4]=‘D‘;
auchMsg[5]=m_address/1000;
auchMsg[6]=（m_address%1000）/100;
auchMsg[7]=（m_address%100）/10;
auchMsg[8]=m_address%10;
auchMsg[9]=m_TobeSend/1000;
auchMsg[10]=（m_TobeSend%1000）/10;
auchMsg[11]=（m_TobeSend%100）/10;
auchMsg[12]=m_TobeSend%10;
LRC（auchMsg,13）;
//auchMsg[13] ,auchMsg[14] ,保存FCS值
auchMsg[15]=‘＊‘; //命令結束符
auchMsg[16]=13;
Array.RemoveAll（）;
for （Count=0;Count<17;Count++）
Array.Add（auchMsg[Count]）;
m _ c t r l C o m m . S e t O u t p u t （ C O l e Va r i a n t （ A r r a y ） ） ;
4.計算校驗碼函數
unsigned char uchLRC = 0 ; 初始值設定
while （usDataLen——）
｛uchLRC ︿= ＊auchMsg++; ｝
unsigned char high=0xF0;
//high為校驗碼的高位
unsigned char low=0x0F;
//low為校驗碼的低位
high&=uchLRC;
low&=uchLRC;
high>>=4;右移四位
if（high<=9）
high=high+48;
else
high=high+55;
if（low<=9）
low=low+48;
else
low=low+55;
＊auchMsg++=high;
＊auchMsg++=low;
四.結束語
此程序在VC++6.0中運行通過，并成功應用于振動磨的控制中。該系統采用OMRON XA40DR-A PLC與上位機連接組成控制系統，上位機通過串行口向PLC發出寫命令及數據，PLC接受數據后，通過D/A轉換模塊，將模擬量發給變頻器，從而實現了振動磨振動速度和時間的控制。
參考文獻
[1]OMRON公司.CP1H操作手冊.2005
[2]萬曼影.視窗環境下歐姆龍PLC的實時通信.微處理
機.2004（6）
[3]何華東，趙喜榮.PLC與上位計算機的串行通信程序設
計.機電工程.2002（6）
[4]OMRON公司.CPM編程手冊.2003
基金項目：國家自然科學基金資助項目（編號：50575147）
作者簡介：蘇丹（1982－），女，在讀碩士；
王樹林（1951—），男，教授，博士生導師。