試論在PLC與上位機的通信實現

關浩然

【摘要】 文章研究分析上位機與PLC之間的通信在實現現場數據采集活動的具體實施辦法，從系統的結構與功能、軟件設計等兩方面進行論述，以供相關企業和人員參考研究。

【關鍵詞】 上位機 PLC 通信

可編程控制器PLC因其安全可靠性、抗干擾能力強、性價比高、編程簡單等優點廣泛應用于工業自動化控制領域。在工業自動化控制中常常通過PLC監控現場設備，這就要對現場設備的數據信息進行實時采集與管理。因此上位機與PLC之間的實時通信是自動化控制系統設計開發的重點之一。

一、PLC通信功能

1.1通信協議

PLC提供了與計算機的專有通信協議，可用于計算機與PLC的通信，最多可訪問6臺PLC。而且不需要梯形圖計算機就可以直接讀寫操作PLC。計算機和PLC之間的通信有3種形式：計算機從PLC中讀取數據；計算機向PLC寫數據；PLC向計算機寫數據。FX系列PLC一般使用異步通信，異步通信的字符信息格式，由1個起始位、7～8個數據位、1個奇偶校驗位和停止位組成，波特率為9600 bps，字符為ASCⅡ碼。FX系列PLC有讀、寫、強制通、強制斷4個通信命令，并有5個通信控制代碼：STX——數據開始傳送；ETX——數據傳送結束；ENQ——要求通信；ACK——了解；NAK——不了解。

1.2通信參數設置

1、D8120的設置。D8120可用來設置如下通信參數：數據長度、校驗、停止位、波特率、起始字符、結束字符、握手控制線、求和校驗、協議方式、通信控制協議。2、PLC站號的設置。計算機通信模式下，計算機可以讀寫任何一臺PLC的元件數據，所以必須以編號的形式對PLC加以區分，該編號就稱為PLC站號。FX系列PLC用D8121數據寄存器來設定和存儲站號，設定范圍為00H～0FH。

二、PLC與上位機之間的通信協議原理

在上位機中必須依據與之互聯的PLC的通信協議來編寫通信程序，因此先論述FX2系列PLC的通信協議。使用FX2系列PLC的編程口與上位機通信時，波特率和字符幀格式是固定的。其波特率為9600bps，具體格式為7位數據位、偶校驗、1位停止位。所有的字符均為ASCII碼。上位機與PLC采用呼叫應答的通信方式，即采用上位機具有優先權發送方式，其具體通信過程如下：首先上位機主動向PLC發送命令，即命令幀；然后PLC收到命令后，自動向上位機回復響應，即響應幀。它們在通信過程中所采用的通信格式為信息報文格式，該格式規定了通信所使用的控制字符，ENQ、STX、ETX、ACK、NAK5個控制字符。STX和ETX分別為開始標志和結束標志；正文為命令碼和數據信息；校驗和為從正文到ETX之間的所有字符的ASCⅡ碼的相加，取和的低悶位。上位機與PLC通信時可以使用的命令有四個，它們是：命令、寫命令、強制通命令、強制斷命令。

三、PLC與上位機運行情況

上位機系統和下位機系統采用工業以太網的通信方式，下位機系統通過現場控制模塊實現對生產線的控制。上位機系統由上層管理軟件、生產調度控制軟件和數據存儲軟件組成。上層管理軟件包括系統狀態監視模塊、歷史數據查詢模塊、系統參數設置模塊。系統狀態監視模塊能夠監視生產線各個部位的狀態，并且實時顯示產品在生產線上的具體位置，也可以通過查詢數據存儲系統了解產品的生產狀態、下一步工序等信息；歷史數據查詢模塊用來查詢、處理產品的歷史數據，可將歷史數據生成、統計各種直觀的圖表，也可以將所需的數據導出成EXCEL文件并打印；系統參數設置模塊根據不同的生產需求動態地對生產線相關的參數進行設置，還可以根據現場情況對生產線的某些需要維護的功能部件進行屏蔽。系統狀態監視模塊和歷史數據查詢模塊可由現場操作人員使用，系統參數設置模塊關系到生產的順利進行只能由擁有高等級權限的工程師才能使用。整個控制系統的核心由數據存儲軟件和生產調度控制軟件組成。數據存儲軟件存儲產品歷史數據和相關的生產工藝步驟，生產調度控制軟件控制整個生產線的運轉。數據存儲軟件和生產調度控制軟件中都具有復雜的優化算法和控制模式。下位機系統中，產品條碼與工藝綁定模塊的功能是把要生產的產品的編號和生產工藝輸入到數據存儲系統，以便產品在生產時的控制和生產數據的記錄。沒有錄入成功的產品將視為非法產品，由問題產品退出模塊退出，并提示重新錄入信息。產品成品分檔模塊在產品完成所有的加工工藝后，負責產品的歸類、分檔。問題產品退出模塊退出問題產品、顯示產品故障的具體原因并告知工作人員后續的故障處理流程。生產控制模塊和機械設備控制模塊即裝載了硬件設備控制程序的PLC。

總結：隨著計算機控制技術的不斷發展，通過上位機對PLC進行監測和控制，提高自動化控制的水平。當前在工業控制活動中，上位機與可PLC之間的串行通信已經成為其中的重要組成部分。面臨日益嚴峻的市場競爭壓力與發展形勢，企業需要從集散控制系統的構造與軟件程序的開發應用兩方面著手來推行通訊的成功實現。

參 考 文 獻

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[2]劉玉國，李居峰.基于PLC的現場數據采集和自動化控制[J].現代機械，2012，2（03）：116-117.