上位機與Omron PLC通訊的實現及在清洗設備中的應用

侯為萍

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京101601)

上位機與Omron PLC通訊的實現及在清洗設備中的應用

侯為萍

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京101601)

介紹了上位機與PLC通訊系統的組成、基本原理以及通訊協議，詳細討論了基于VC++的上位機與歐姆龍 (Omron)PLC實時通訊系統的具體實現過程，并在槽式清洗設備中進行了應用，實踐表明，這種通訊系統經濟可靠，性價比高，簡單易行。

上位機；PLC；通訊

可編程序控制器 (Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC具有編程簡單、使用方便、抗干擾能力強，故障修復時間短、維護方便、接口功能強等優點，因此在濕法類的槽式清洗設備中得到了廣泛應用。

本研究中考慮到客戶的實際需要，設備操作區域在凈化間，凈化間與灰區有隔斷，需要具備在灰區能夠實時監控設備的狀態、下載和上傳工藝參數的功能，因此提出了本文中所述的通過上位機與Omron PLC通訊來實現此功能要求的方法。

1 上位機與PLC通訊系統的組成及基本原理

本設計中通訊系統主要由上位機 (計算機)、PLC和連接電纜組成,計算機與PLC之間采用串口通訊。由于OMRON PLC本身帶有RS-232接口,因此,在RS-232電纜與計算機之間直接用三線制連接。要實現上位機與PLC間的通信，歐姆龍CJ系列PLC與上位機通訊可以采用上位鏈串行通信模式。進行上位鏈接通信時，上位機與PLC間使用命令和響應進行發送接收。而命令與響應都是以“幀”為單位進行的。首先，上位機向PLC發送一定的指令，同時把發送權移交給PLC，PLC接收到上位機的指令后，進行FCS校驗，FCS校驗就是把從一幀的開始到FCS前面的數據進行邏輯異或得到的8位數據變換成2個字符的ASCII碼，對接收信息的各幀計算FCS，并同時附加在幀后的FCS進行對照校合，就能檢查數據錯誤。數據正確后再由PLC向上位機發送響應，這樣就完成了一次通訊，若通訊成功則執行相應的操作[1-2]。

2 通訊協議

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。本設計中采用第一種方式。有關通信協議如下所述。

2.2.1 上位機→PLC的命令格式

如圖1所示，其中：@為起始標志符，表示以@開始；“設備號”為PLC節點標志碼，是上位機用來識別所連接PLC的唯一號碼。PLC自己的通信節點碼可由它的DM6648和DM6653來設置；“識別碼”為命令碼，設定為兩個字符的長度；“正文”為命令內容,用來設置具體的命令參數；“幀檢查序列”設定為兩個字符的幀校驗碼，如果通信出錯通過計算此校驗碼，就可以及時發現[3]。“終端”中“＊”和“CR”兩字符表示命令結束。

圖2 響應格式

2.2.2 PLC→上位機的響應格式

如圖2所示，其中：“結束碼”為命令結束狀態碼，返回命令的執行狀態（有無錯誤），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。“正文”為命令內容，在有讀出數據時返回。其余符號代碼意義同上。

圖1 命令格式

3 基于VC++6.0的通訊實現

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，地址相應的PLC自動上傳響應幀，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。

3.1 串口的初始化

Windows系統對通信功能的支持非常強，它增加了一系列用于通信的API函數供用戶調用。同樣，要進行串行通信，也需要先對串口進行初始化。Windows系統把串行口作為設備文件，對串口操作就是對文件操作。因此，必須先為串口分配1個文件句柄，以后對串口操作都將通過這個文件句柄來完成。初始化過程為：調用CreateFile函數為串口分配1個文件句柄m_hPort；調用SetupComm函數設置串行口的輸入和輸出緩存區；填充1個DCB結構來設置通信參數，通過調用GetCommState函數獲得當前系統的DCB(設備控制塊)結構，按需要賦值給DCB的成員，如波特率、奇偶校驗、數據位、停止位等，最后將創建后的DCB結構作為參數傳給SetCommState函數完成初始化串口。

3.2 發送和接收串口數據

串行口的初始化完成后，需要根據通信協議來發送和接收串行口上的數據。WriteFile函數用于發送數據，ReadFile函數用于接收數據。

接收數據的自定義函數如下：

發送數據的自定義函數如下：

3.3 通訊實現

上位機與PLC的通訊程序流程圖如圖3所示。串口初始化之后需發送請求信號，得到正確響應后向PLC發送控制字符，PLC返回應答后做相應的數據處理。根據前面介紹的通信協議，按照圖3的通訊流程，調用接收和發送的函數，即可完成串行通信。例如需要讀取節點為0的PLC的DM0600中數據，則編寫代碼如下：

part中為讀到的串口數據，對該數據進行校驗成功后，做相應的數據處理即可。

4 該系統在槽式清洗設備中的應用

圖3 上位機與PLC通訊流程圖

本研究利用 Visual C++的強大功能，在Windwos環境下設計了上位機與PLC的實時通訊系統，并將該系統成功應用于槽式清洗設備中，通訊部分界面如圖4和圖5所示。其中圖4可以實時顯示系統各狀態，滿足客戶在灰區能夠實時監測系統狀態的需求，圖5為本系統中其中一個槽體的參數設置界面，其他槽體的參數設置界面與之類似。在此界面可以設置槽體的各項參數，并且可以將設置好的參數下載到PLC，也可以將PLC中的各參數上傳至此界面。

通過對此槽式清洗設備的運行情況進行觀察、分析，結果表明，本研究設計的通訊系統性能可靠，結構簡單，實用性強，充分滿足了客戶的實際需求，為今后此類需要在灰區實時監控設備狀態的槽式清洗設備提供了很好的借鑒作用。

圖4 系統狀態顯示界面

圖5 槽體參數設置界面

[1] 曾昆.基于VC下的一種微機與PLC的簡易通信實現[J].電氣傳動，2004(1):48-49，55.

[2] 楊東海.基于VC和MFC的上位機與PLC的通訊系統[J].微計算機信息，2003，19(3)：12.

[3] 嚴航明.基于HostLink協議實現歐姆龍PLC-CJ1G與

計算機的串口通信[J].數字技術與應用，2011(12)：1-3.

Realization of Communication System between Host-computer and OMRON PLC and Its Application in Cleaning Equipment

HOU Weiping

(The 45th Research Institute of CETC，Beijing 100176，China)

This paper introduces the composition,fundamental principles and communication protocol of the communication system between host-computer and PLC,and the realization of communication system between host-computer and OMRON PLC based on VC++is discussed in detail,which is applied in the Tank Cleaning Equipment.The result indicates that the communication system is economical,credible,simple,and practicable.

Host-computer；PLC；Communication

TN305.97

：A

：1004-4507(2015)08-0019-05

侯為萍（1983-），女，工程師，碩士學位，主要從事電子專用設備的軟件研發工作。

2015-07-15