基于VC5.0的PC与松下PLC的通讯及其应用

1 引言

    随着PLC应用范围的不断扩大，PLC与PC之间通讯技术的应用需求越来越广泛。通过PLC的编程口进行通讯不仅可以减少系统的本钱及复杂性，同时可以减少PLC方面软件的复杂程度和编程量。本文根据实际工程中的经验进行总结，介绍了利用VC++中MFC实现PC与松下FP0系列PLC编程口进行串行通讯的程序设计基本方法。

2 PC与FP0 PLC之间的通讯协议和接口

    在一个规模较大的纺织产业控制系统中，经常有几十个、几百个甚至更多的测温顺控制对象。即使速度很高的系统，也很难满足要求。为了降低危险，进步可靠性，必须将任务分散，而分散的设备需要通过一定的手段连接起来，其中数据通讯和系统互连是该系统的关键技术之一。松下FP0系列PLC具有较强的通讯功能，可以适合各种产业自动化网络的不同需要， 其中包括以太网协议及通用接口、H型链接通讯系统(H-LINK)、P型链接系统(OPTICAL LINK)、W型链接系统(WIRE-LINK)和C-NET链接系统，还有远程I/O通讯系统(REMOTE I/O)，它们通过RS-485、RS-232或专用网络插座在PLC-PLC、计算机与PLC之间进行通讯。但是要利用这些系统协议，必须采用专用高级通讯单元，这势必增加系统的本钱。为了节省开支，纺织产业系统可以直接采用松下电工最基础的专用通讯协议-NEWTOCOL。

    NEWTOCOL分为两部分:一是NEWTOCOL-COM，即关于计算机通讯的协议;二是NEWTOCOL-DATA，即关于数据传输协议。

    2.1  NEWTOCOL-COM的帧格式

    (1) 命令发送帧

    (2) 正确响应帧
    img]周奉磊-b2.jpg border=0>

    (3) 错误响应帧
    img]周奉磊-b3.jpg border=0>

    2.2  NEWTOCOL-DATA的帧格式

    (1) 命令发送帧
    img]周奉磊-b4.jpg border=0>

    (2) 正确响应帧
    img]周奉磊-b5.jpg border=0>

    (3) 错误响应帧
    img]周奉磊-b6.jpg border=0>

    通过该协议可更加快捷地传送系统所需的数据，设置PLC所需的参数。FP0 PLC与上位机链接通讯协议如图1所示:

图1 FP0 PLC 与上位机链接通讯协议

3 通讯程序设计

    在PC机和松下FP0系列PLC进行串行通讯时，由于PC与PLC之间的信息传送是通过PLC编程口实现的，采用的是FP0 PLC专用协议通讯指令。因此，在PC编程方面需要严格的遵循PLC编程口通讯协议。具体实现介绍如下:

    3.1 串口设备的打开

    在Visual C++中，利用MFC CFile类来实现串行通讯。这种通讯方式与访问磁盘普通文件没有太大不同。打开串口设备需作以下操纵:

    CFile file;
    CFileException e
    File.open(
    portName,      // example "com1",com2"
    CFile::modeReadWrite,
    &e);

    3.2 串口设备的初始化

    串行端口创建时，必须对其进行设置以匹配与其对话的设备。FP0系列PLC的波特率为固定的9600bps，奇偶校验采用奇校验，1位停止位，8位数据位。一般地，可用如下程序设置它们:

    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);

    为了更好的控制端口可以利用SetCommTimeouts()函数打开或封闭串口超时功能，具体程序如下:

    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与FP0 PLC之间的通讯实现

    在FX2系列PLC与PC机的通讯中，数据是以帧为单位发送和接收的。其中字符ENQ(0x05)、ACK(0x06)、和NAK(0x15)作为单个字符，可以构成单字符帧。若通讯正常，则应答字符$;若通讯有错，则应答字符!。其余的字符在发送和接收时必须用字符%和CR分别表示该字符帧的起始标志和结束标志，否则将构成帧错。一个多字符帧由%、地址码、站号、数据、和校验以及CR五部分组成，其中和校验值是其初值为０，然后从起始符开始与该帧报文中每一字节按位进行异或运算得到。

    (1) 应用MFC CFile类实现对串口设备的读、写操纵的代码

    //读串口
    char m_Readbuff[UINT n];
    uint nByte=file.read(
    &m_ReadBuff,      //缓存储冲
    UINT nCount //所读字节数
    //写串口
    char m_WriteBuff[UINT n];
    file.Write(
    &m_WriteBuff,     //存储缓冲
    UINT nCount      //缩写字节数
    );

    (2) PC机实现与PLC通讯的程序代码

    char m_WriteBuff[10];
    char m_ReadBuff[10];
     UINT nByte=0;
      m_WriteBuff[0]=0x05    //ENQ
    //写串口
    file.Write(
    m_WriteBuff,     //存储缓冲
        //所读字节数
    );
    //读串口
    nByte=file.Read(
    m_ReadBuff,     //存储缓冲
    //所写字节数
    );
    switch (m_ReadBuff[0])
      {
    case : 0x24    //应答$，通讯正常
      //添加相关处理代码
    break;
    case : 0x21 
      //应答!，通讯故障
      //添加相关处理代码
     break;
      }

    3.4 PC对PLC内各软设备进行读、写操纵

    FP0系列PLC的所有开关量输进、输出以及各软设备对PC机都是透明的，只有当PLC的计时器和计数器的设定值采用常数时，以及文件寄存器内的数据，PC机不能对其进行读写。不论PLC处在“STOP”状态还是“RUN”状态，PC机都可以按1.1所列的命令对PLC进行读、写操纵。这里仅给出PC机与PLC通讯所用多字符帧的格式及简单示例，实际应用时只需将多字符帧中的字符ASCII码(十六进制)按顺序赋予相应的字符数组m_WriteBuff，m_ReadBuff，即可实现对PLC的操纵。

    (1) 读操纵
    img]周奉磊-b7.jpg border=0>

   
    (2) 写操纵

    微机对PLC软设备进行写操纵的多字符帧的编制格式如下表所示: img]周奉磊-b8.jpg border=0>

   
    PLC接收到写操纵多字符帧格式后，若接收到数占有效，则应答$(0x24)，该字符帧如下表所示: img]周奉磊-b9.jpg border=0>

   
    若接收数据无效或和校验出错，则应答字符!(0X21)，该字符帧如下表所示: img]周奉磊-b10.jpg border=0>
   
    3.5  封闭串口设备

    PC机与PLC通讯完毕后，PC机封闭一个已打开的串口设备只需如下一条语句即可完成。

    File.Close();

4 应用实例

    以上介绍了利用MFC实现PC与FX2系列PLC串行通讯的基本方法及其关键部分程序代码。上面的程序代码为基础，不仅可以编制用于以PLC为现场主控机的监控系统软件，而且可编制出微机与其他具有串行通讯能力设备的串行通讯程序。本人已成功使用VC5.0实现PLC与上位机之间的通讯，并应用于青岛大学纺织服装学院开发的掉毛量测试仪。该测试仪控制系统采用PLC 控制步进电机方案，有效地进步了工作效率，使操纵职员通过PC的显示可以监测并控制仪器的工作。兔毛织物掉毛量测试仪已可靠运行一年，实践证实它具有控制灵活、使用简单、功能扩充方便、抗干扰性能强的特点。没有出现任何通讯连接的题目。