用欧姆龙PLC与上位机通信实现振动磨的变频控制

1.引 言

    当今，在自动化的工业生产中，变频控制往往与计算机远程控制相联系在一起，从而实现电机的远程变频控制。可编程序控制器系统不仅可作为单一的机电控制设备，而且作为通用的自动控制设备，也被大量地用于过程工业的自动控制。欧姆龙最新推出的可编程控制器SYSMAC CP1H，具有“高度扩张性”的端子台型一体化[1]。与以往产品CPM2A 40 点输入输出型为相同尺寸，但处理速度可达到约10倍的性能。本课题通过控制机（即为PLC）设定比例运行参数，然后控制机通过D/A转换模件发出控制变频调速器的指令，使变频调速器带动振动磨电机按输入的速度和时间运转。基于OMRON PLC的链接通信（有通信协议），我们采用功能强大的Visual C++6.0语言来实现这种小型集散控制系统的上、下位机的通信和友好的监控界面，实现了上位机与PLC间的通信。

2.通讯软件的设计

    在本项目中，上位机选用计算机, 下位机选用日本Omron公司的CP1H系列XA40DR-A可编程序控制器。在计算机外设中，RS-232串口因为其组成方式简单，编程控制方便而成为应用最为广泛的I/O通道之一。32 位下串口通信程序通常采用两种方法实现:一是利用ActiveX控件; 二是使用API通信函数。使用ActiveX控件, 程序实现非常简单, 结构清晰,缺点是欠灵活; 使用API通信函数的优缺点则基本上相反[2]。VC++6.0的MSComm是Microsoft 公司提供的简化Windows 下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法,笔者采用了这种方法。其端口接线见附图。

2.1 上位机与PLC的通讯协议

    HOST Link系统使用HOST Link 通信协议进行通信,上位机具有传送优先权,总是首先发出命令并启动通信,HOST Link 通信单元收到命令交由PLC执行,然后将执行结果返回上位机,两者以帧为单位轮流交换数据。

2.2 上位机的PLC链接通讯

    通信时一组传送的数据称为块,它是命令或响应的单位,从上位机发送到HOSTLink 单元的数据称为命令块,相应的,从HOSTLink单元发送到上位机的数据称为响应块。多点通信时,单帧发送的最大数据块为131 个字符,因此当一个数据块含有132 个或更多字符时,要分成两帧或多帧进行发送。多帧发送时中间帧的格式为:正文、FCS、分界符。起始帧、中间帧的长度为131 ,结束帧的长度最多为131 个字符。

    Omron系列的PLC 通过RS232 口与主机通信有两种方式,第一种是由上位机向PLC 发送初始命令,第二种是由PLC 向上位机发送初始命令[3]。在监测系统中一般采用第一种方式。有关通信协议如下所述:

2.2.1上位机→PLC 的命令格式

    其中:

（1）@为起始标志符;

（2）N2 、N1 为PLC 节点标志码,由两位十进制数表示,它们用来指定与上位机通信的PLC。而PLC 自己的通信节点码可由它的DM6648 和DM6653 来设置;

（3）CMD2 、CMD1 为两字节命令码;

（4）MT 为命令内容,用来设置具体的命令参数;

（5）V2、V1 为两字节的帧校验码,它是从开始符“@”到MT码结束的所有字符的ASCII 码按位异或的结果; 帧校验和是一个转换成2 个ASCII 字符的8 位数据。它把帧中每一个字符顺序地进行异或操作而得到的结果,即把帧的第一个字符到正文结束的所有字符转换成二进制形式的ASCII 码后,逐个异或而得到的[4]。当发送命令时,将其加在命令格式中,作为帧的一部分发送到接收端。当接收数据时,按上述步骤重新计算FCS ,当计算结果与数据块中所带的FCS 相同时,说明传输无误,否则,说明接收到的数据不正确。

（6）“＊”和“CR”两字符表示命令结束。

   例如，@00WD00060500表示写一个数500到节点为0的PLC的DM0006中。

2.2.2 PLC→上位机的响应格式

其中S2 、S1 为命令结束状态码,如00 表示正常结束,01 表示RUN 模态下PLC 无法完成上位机命令,其余符号代码意义同上。实现上位机与HOST Link 通信单元的通信只需编写上位机程序,因为HOST Link 通信单元自身带有通信程序,上位机下发命令,地址相符的PLC 自动上传响应帧,所以这一部分程序不需要客户编写,但是,编写上位机的通信程序时,通信参数的设置必须保证与PLC 的通信参数一致性。

3.用VC++6.0编写串行通信程序

    首先建立一个基于对话框的MFC应用程序SCommTest，支持ActiveX控件，电话形状的控件是在系统中注册过的MicrosoftCommunications Control, version 6.0，接受缺省的选项。

1.打开串口设置串口参数

   在主对话框CSCommTestDlg::OnInitDialog（）中打开串口，加入如下代码：

if（m_ctrlComm.GetPortOpen（））
m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）;
m_ctrlComm.SetCommPort（1）; //选择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）;//打开串口
else
AfxMessageBox（"cannot open serial port"）;
m_ctrlComm.SetSettings（"9600,E,7,2"）; //波特率9600，偶校验，7个数据位，2个停止位m_ctrlComm.SetInputModel（1）; //1：表示以二进制方式检取数据m_ctrlComm.SetRThreshold（1）;
//参数1表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于1个字符时将引发一个接收数据的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //设置当前接收区数据长度为0
m_ctrlComm.GetInput（）;//先预读缓冲区以清除残留数据

2.发送数据

    为发送按钮添加一个单击消息BN_CLICKED处理函数，选择IDC_BUTTON_MANUALSEND，添加OnButtonManualsend（）函数，并在函数中添加如下代码：

UpdateData（TRUE）; //读取编辑框内容
SendData（m_strTXData1,6）;
// m_strTXData1表示发送速度命令的具体数值，6表示写数据的地址DM0006
Sleep（100）;
SendData（m_strTXData2,12）; //m_strTXData1表示发送时间命令的具体数值，12表示写数据的地址DM0012

3.发送命令

    按照命令格式，本课题主要发送两个WD命令：

（1）数据采用十进制发送，向DM0006中写入速度指令；

（2）数据采用十进制发送，向DM0012中写入时间指令。部分程序如下：

Void CSCommTestDlg::SendData（int m_TobeSend,intm_address）
｛ CByteArray Array;
unsigned char auchMsg[45]=｛0｝
auchMsg[0]=64; // 起始标志符
auchMsg[1]=0x0; //节点号
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]=‘＊‘; //命令结束符
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.计算校验码函数

unsigned char uchLRC = 0 ; 初始值设定
while （usDataLen——）
｛uchLRC ︿= ＊auchMsg++; ｝
unsigned char high=0xF0;
//high为校验码的高位
unsigned char low=0x0F;
//low为校验码的低位
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.结束语

    此程序在VC++6.0中运行通过，并成功应用于振动磨的控制中。该系统采用OMRON XA40DR-A PLC与上位机连接组成控制系统，上位机通过串行口向PLC发出写命令及数据，PLC接受数据后，通过D/A转换模块，将模拟量发给变频器，从而实现了振动磨振动速度和时间的控制。