基于VB6.0的PLC监控系统的设计.pdf

自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第1 0 期 『 亍业 应 用 与 交 流 基于 V B 6 ． 0的 P L C监控 系统的设计 张翠 平 。王京港 南京理工大学紫金学院， 江苏南京2 1 0 0 4 6 摘要 主要阐述丁VB 6 ． 0与欧姆龙 C P M2 A 关键词 欧姆龙 C P M2 AH P L C； 串行通信 De s i g n O f PL C Mo n i t o r i n g Co n t r o I S y s t e m B a s e d O n VB6 ． 0 ZHANG Cu i p i n g ， WANG J i n g - g a n g Z i j i n C o l l e g e N a n j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , N a n j i n g 2 1 0 0 4 6 C h i n a Ai s t ’ a c t Ho w I 【 r e a l i z e t h e S C I’ i a l c o mn mn i c a t i o n b e t C e l l V B 6． 0 a n d Om z o n P LC CP M 2 AH i s l n a i n l y e l a b o ’a t e d ． An d h o w t l c 【 【 1 a n d wI ‘ fi e a l ‘e g I 、 C 1 1 ． Fi n a l l y t h e PL C mo n i t o r i n g i s i mp l e m e n t e d u s i n g VB． Ke _ 、 v or ds Oi I l l ‘‘ 1 1 CP M 2 AH P I C s e r i a l c o n l l il u n i c a [ i o ll 1 引言 P L C 以卓 越 的可靠性 和方便 的可编程 性广 泛应用 于工业控 制领域。为便于观察 自动控制系统的运行状 态 ， 真实反映和再现控制设备的状态 以及采集所需参 数， 很有必要实现PC机与P L C通信， 通过编写监控系统 软件对 P L C进行实时监控 ， 使控制系统得到更及时的维 护和 检 修 。 近年来， 在监控系统软件的开发中， 比较常见的方 法 主要有两种。一种是利用面 向对象的可视化编程语 言， 如 V B、VC、D e l p h i 等， 另一种是利用组态软件来完 成 。鉴 于 VB兼 有开发应 用程序 成本低 、方便快 捷 ， 并 且编程工作量小 ， 不需编写大量代码去描述界面元素的 外观和 位置 。另 外 ， 还 可以很好 的实现 用户应 用程序之 间的通信 ， 因此， 本文重点研究 VB 6． 0作为上位机软件 实现对欧姆龙 CP M2 AH控制器的监控。 2 串行通信参数的设置 带有 VB软件的PC机与下位机PL C通信 ， 常用的 收稿 E l 期 2 0 1 4 0 l 一0 8 方式是采用 RS 2 3 2 通信。计算机作为上位机 ， P LC作为 下位机 ， 它们之 间的连接 如 图 l所示【 1 1 。 图 1 P C与 P L C连接 RS 2 3 2通信属于串行通信， 串行端 口的通信方式是 将字节拆分成一个接一个的位再传送出去。接到此 电 位信号的一方再将此一个一个的位组合成原来的字节 ， 如此 形成 一个 完 整的 字节 传送 。 在 传送 过程 当中 ， 双方需 要 明确传送 信息 的具体 方 式 ， 遵 守一 定的 通信规 则 ， 这 个 规则就 是 通信端 口的初 始化， 通信端 口初始化必须对波特率 、数据位等进行设 置 ， 在 V B中代码窗口通过对 MS C o mm控件的相关属性 进 行 设置 MS C o mm1 ． C o mmP o r t 1 设置通信端 口号 为 c o ral MSCo mm1 ． S e t t i n g s ” 9 6 0 0 ， e ， 7 ， 2 ” ’ 设置通 信 参 数 ‘ i j蔓 互 与 j ； 盔 自 动化 技 术与 应用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第1 0 期 MS C o mm 1 ． O u t B u f f e r C o u n t 0 ’ 清除输出 缓 冲 区 MS C o mm1 ． P o r t O p e n T r u e ’ 打开串 口 MS C o mm1 ． I n p u t Mo d e 0 接 收文本型数据 通 讯 端 口是 C O M l 口 ， 通讯 参 数设 定波 特 率 为 9 6 0 0 ， 偶校验 ， 7个数据位， 2个停止位。此参数必须与 P L C设置相符 ， 否则就无法进行通讯。 当应用程序成功添加 MSC o mm 控件后 ， 也可在其 属性设置窗口完成相关属性 的设置 ， 如 图2所示。 ■S Co a nl i哺 S Co m m 名称 彝回代码中 使用的标识对象的名 【称 。 图 2 MS C o mm控件属性设置 需要特别注意 的是 RT h r e s h o l d参数必须不为 0 ， 如 图 2所示 ， 在接收到数据时才能正常响应 MS Co mm 控 件的 O n C o l n m 事件 。 3 P L C通信数据帧 不同的PL C厂家各有一套专用的通信协议 ， 欧姆龙 的专用协议有好几种， 如 H o s t L i n k协议、T o o l B u s 协议、 P C L i n k协议等 ， 本文使用 的是 Ho s t L i n k协议 。 Ho s t L i n k协议通信采用主从总线方式 ， 计算机为主 站， P L C为从站， 可以进行计算机与 P L C之间主从通信， 但不能进行 P L C之间的从从通信。通过 Ho s t L i n k通信 ， 上 位机可 以对 PL C进行 编程与监 控 。 由计算机发给 PLC一组 AS CI I 码字符数据 ， 这一 组 数据 成 为命 令 帧 。P L C对 收 到 的命 令帧 进行 校验 ， 并将校 验 结果 返 回给计 算 机 ， PL C返 回给计算 机 的这 一 组数据称为响应帧， 只有当校验正确时 P L C才按照 命 令 执 行 。 3 ． 命令帧 命令帧有其固有的命令格 式结构 ， 组成结构 如表 1所示 } 2 1 。 表 1 命令帧结构 节 点号 识别码 发送文本 F C 终止符 帧结 构解 析 在起始 处必须放置 ； 节点号 有效值为 0 0 ～3 l ， 表示 P C 机最多可同 3 2 台P L C通信 ； 识别码 P L C 的命 令代码 ， 指 P LC的不同的继 电器 区， 查表可得具体代码； 发送文本 P C 机发送 的命令参数 ； F C S F r a me C h e c k S e q u e n c e 帧检查顺序代码 帧校验码 ， 帧校验码是 2位 Bi t 十六进制数。它是 由帧数据包含的所有字符的 A S C I I码进行位异或 运算 的 结果 。 终止符 “ ”号和回车符 “ CR” 。 3 2 向 应帧 响应帧有其 固有 的命令格式结构 ， 组成结构如表 2所示 [ 引 。 表 2 响应帧结构 节点号 识别码 异常码 接收文本 F C S 终止符 帧结构解析 在 起始处必 须放 置 ； 节点号 有效值为 0 0 ～3 1 ， 返回数据的P L C节点号； 识别码 P LC 的命令代码； 异常码 返回命令完成状态码 ； 接收文本 在有数据时返 回的数据 ； F C S 帧检查顺序 代码 ； 终止符 “ ”号和回车符 “ CR” 。 自 动 化 技术 与 应 用 2 0 1 4 年 第3 3 卷 第1 0 期 彳 亍业 应 用 与 交 流 4 测试读、写通信 4 ． 1 读通信 如图 3所示， 向发送数据文本框中输入 0 0 RR0 0 l 0 0 1 0 0 0 0 1 ， 该命令帧表示读取 0 0 1 0 通道的值， 读取的数据 长度是 1位。如果通讯正常则接收数据文本框中即显示 响应帧 0 0 RR 0 0 0 0 2 4 4 6 ． ， 即读出下位机 P L C 1 0 通道当 前的工作状态。帧的末位4 6是根据 VB程序计算出的 校验码的值 。 图 3 测试读通信界面 根据响应帧接收到的正文 0 0 2 4 十六进制 ， 换算成 二进制得到 0 0 1 0 0 1 0 0 。但是注意 P L C通道上自左向右 是 由 低位 到高 位 ， 所 以实 际上 在 P L C 通 道 上 应该 是 0 0 1 0 0 1 0 0 。接收数据反馈给我们的信息就是当前 1 0 通道 的 0 2和 0 5号位输 出是高 电平 ， 指 示灯是亮的 ， 其它位则 是暗的。测试读通讯成功。 4 ． 2 写通 信 由于 WR在运行状态下是无效的， 所 以在写入数据 前应保证 PL C不在运 行状 态 ， 可 以通 过 SC指令 修改模 式 ， 具体如 下 0 0表 示 编 程 模 式 ， 0 2表 示监 控 模 式 ， 0 3表 示 运 行模 式 。 p l c e n d ” 0 0 S C 0 2 ” ’将 P L C转成监控模式 现在可以发送写入命令。例如发送 0 0 W R 0 0 l 0 0 0 El下位机 1 0通道 相应的灯亮起 ， 如图 4所示 。 命令帧发送的正文高 4位 0 0 1 0表示 向 1 0通道发 送 指令 ， 低 4位 0 0 E 1表示将 该 通道 的某 一 位或者 几位 置为 ON。通过 换算 得到 l 1 1 0 0 0 0 1 ， 但是注 意 P L C通 道 上 自左 向 右 是 由低 位 到高 位 ， 所 以 实 际上 在 P L C 通道上应该是 1 0 0 0 0 l l l 。如果通信正常则可 以看到 l 0通道上 0 0 、0 5 、0 6和 0 7号灯亮起 ， 表示测试写通 讯 成 功 。 图4 P L C主机通道显示 5 上 位 机 实 现 对 P L C的控 制 上位机与 P L C的通信不能改变P L C的输入状态。为 了通过上位机控制 P LC的输出， 在编写下位机的程序时 就要利用 P L C的工作位， 通过上位机改变工作位的状态 来改变 P L C的输出， 从而达到上位机对 P L C输出的控 制。如图 5所示。 图5 上位机的控制界面 f a P t C正常工作 b 上位帆控翻 图 6 V B实现对 P L C的控制 下转第 l 1 7页 行 业 应 用 与 交 流 n d us t r ial Ap pli c a t ion s an d Comm u nic a t i o ns 自动化技术 与应用2 01 4年第 3 3卷第 1 0期 3 2个字节 ， 而 mo d b u s 中每 个寄存器 占用 2个字节 ， 因此 8个通道 占用 的 3 2个字节需要 该从站模 块 中的 1 6个寄 存器来存放 ； o x b c 和 0 x ff为按照mo d b u s R TU标准计算 出的 CRC校验码。从站的回应类似 ， 只不过首地址处的 数据代表了回应的数据位数 按字节而非寄存器数 ， 寄存 器访 问个数的地方 则 由具 体的现场数据 以 f l o a t 类型传 回 ， 最后两位是 CRC校验码 。 值得一提 的是 ， 由于现 在大多 数计算机使 用 X 8 6架 构的 C P U， 该架构的一个特点是寄存器存储时低字节在 前， 高字节在后， 和人们的 日常使用习惯相反 ， 即高字节 在前， 低字节在后， 而 mo d b u s 并非面向专业的计算机硬 件人员， 因此其被设计为更靠近 日常使用习惯。一个原 始数据被采集后的数据类型为u n s i g n e d i n t 类型， 该数 据若要转换 为 f l o a t 类型 ， 则高 2字节和低 2字节需要互 换才能被正确解释 。在基于 C和 C 的语 言中 ， 可 以通 过 u n i o n类型 来非常便捷的处理该 问题 u n i o n{ u n s i g n e d s h o r t i [ 2 1 ； f l o a t f ； t r a n s ； ，，⋯⋯ t r a ns d a t a； d a t a ． i [ 0 】 r a wD a t a [ 1 】 ； d a t a ． i [ 1 】 r a wD a t a【 0 ] ； f l o a t he i ght d a t a． f ； 4 结束语 一 般而言 4 8 5 总线在 加终端 电阻以及运行 于 9 6 0 0 b p s 下可工作长度约为 8 0 0 米 无明显干扰 ， 而本项目 则运行于 1 1 5 2 0 0 b p s 下， 与动力电缆敷设于同一个电缆槽 中， 并且无需使用镀锌管做全程穿管保护 ， 可以不考虑传 统铜 电缆对于 4 8 5拓扑 的禁止 星形及树形 、T字 形总 线 接法的限制。因此本项目适合于任何地理位置的单点接 入系统 ， 无需考虑总线拓扑 ， 现场布线简单可靠。 另外 ， 一切复杂的控制方案都是建立在可靠的现场 数据采集的基础之上 。对于本方案建立的系统而言 ， 具 备该可靠的基础， 因此控制功能可通过计算机程序完成 ， 并且 灵活性如 DC S一般 强大 ， 远大于 PL C等方案 。 兰 虿 又 两 [ 1 】 唐济扬． 现场总线与工厂底层 自动化及信息集成技术[ J ] ． 制造业自动化 ， 2 0 0 0 ， 3 1 4 1 8 ． [ 2 】高敏， 夏安邦． 对P L C、DC S 、FC S三大控制系统特点 和差异的探讨[ J J ． 应用能源技术⋯ ， 2 0 0 8 ， 1 1 4 2 4 5 ． f 3 】潘圣民， 许留伟， 廖燕川等． 高电压强电磁干扰下的电压 光纤传输[ J 1 ． 微计算机信息， 2 0 0 8 ， 1 4 2 7 3 2 7 5 ． 作者 简介 杨小振 1 9 8 1 一，，工程 师，现在 中国石 化润 滑油 公 司从 事设备 管理工作 上接第 l O 0页 如图 6所示 ， 在梯形 图 中加入 了工作位 l 0． 0 6， 1 0 ． 0 7 。系统正常工作时输出由输入 0． 0 0控制， 当需要把 P L C的控制转 由上位 机控 制时 ， 只需 要通过 向 P L C写入 命令 “ 0 0 WR 0 0 1 0 0 0 4 0 ” ， 置 1 0 ． 0 6 为 O N， 切断0 ． 0 0 的 通路 ， 这样输出 1 0 ． 0 0就转 由 1 0 ． 0 6控制， 当写入命令 “ 0 0 WR 0 0 1 0 0 0 C 1 ”将 l 0 ． 0 7 置为 O N， 输 出位 1 0 ． 0 0 产 生 输 出 。 6 结束语 利用 VB中的MS Co mm控件实现计算机与欧姆龙 可编程序控制器通信 ， 给出了读、写 PL C 输入 ／输出 区的方法， 并通过 VB控制界面实现了对 P LC的控制。 结果表明， 用 VB的 MS Co mm控件设计的实时通信软 件可 靠 、稳 定 ， 能很 好地 满 足监控 系统 的要 求 ， 取 得 了 满意 的 效果 。 参考文献 【 1 】鞠阳军． 基于 V B 6 ． 0的欧姆龙P L C与计算机的通信⋯． 上海电气技术， 2 0 0 6 ， 2 3 8 4 0 ． 【 2 】宫淑贞， 王冬青等． 可编程控制器原理及应用【 M】 ． 北京 人民邮电出版社， 2 0 0 8 ． 作者 简介张翠平 1 9 8 2 一 ，女， 讲 师， 研 究 方向测控 技 术与 仪 器 。