基于C++Builder API函数的欧姆龙PLC串行通信

1 引言
　　计算机串行通信是计算机与控制设备（plc）进行数据传送的基本通信方式，也是实现工业自动控制经常用到的通信模式。每一种通信方式都严格约定了与其对应的通信协议，要确保计算机与plc之间能正常通信，就必须遵照其通信协议编写通信程序。
2 串行通信
　　串行通信在工业系统控制的范畴中一直占据着极其重要的地位，串行端口（rs-232）是计算机上的标准配置，常用于连接调制解调器来传输数据，在计算机的硬件设备管理器中可以看到，定义为com1、com2等。常用的串行通信方式有两种，分别是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式为例进行介绍。
3 上位机编程
　　3.1 c++builder编程
　　c++builder是由borland公司推出的产品。它采用c++语言作为开发语言，是面向对象语言，具有可视化编程界面且功能强大。
　　3.2 c++builder串行通信相关api函数
　　c++builder本身并不提供单独的串行通信组件，而是使用一些windows api的函数来达到此目的。这些函数是由操作系统所提供，可以为程序设计人员提供相当多的执行功能。api中与串行通信相关的函数约有20个，本文将对经常使用的函数作讨论。
　　（1） 打开串行端口
　　hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0）
　　函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值，程序使用此返回值进行相关的串行端口操作。
　　comno：定义串行端口号，为com1、com2等。
　　generic_read|generic_write：对串行端口的读/写操作。
　　0：是否共享串行端口，通常不会将串行端口与其它程序共享，因此设为0，否则为1。
　　null：函数的返回值hcomm是否可被子程序继承，此处设为不可继承。
　　open_existing：打开端口的方式，串行端口是一种设备，必须指定为open_existing方式。
　　0：使用同步或异步方式传输数据，同步方式编程简单，速率快，因此设为0，否则为1。
　　0：由于使用串行端口编程，设为0。
　　（2） 得到串行端口状态：
　　getcommstate（hcomm，&dcb）
　　函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值。
　　dcb：串行端口控制块地址，负责对串行端口参数进行设置，具体参数如下：
　　dcb.baudrate：设置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s几种，一般为：9600kb/s。
　　dcb.bytesize：设置串行端口的数据位数，有5、6、7、8几种，欧姆龙plc数据位数为7。
　　dcb.parity：设置串行端口的校验位检查，有none、even、odd几种，设为none。
　　dcb.stopbits：设置串行端口的停止位数，有1、1.5、2几种， 欧姆龙plc的停止位数为1。
　　（3） 设置串行端口状态：
　　setcommstate （hcomm，&dcb）
　　函数参数定义与getcommstate（）函数相同。
　　（4） 向串行端口写数据：
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）
　　函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值。
　　senddata：写数据的地址。
　　bs：写入数据的字节数。
　　lrc：被写入的数据地址。
　　null：写入数据的同步检查，串行端口采用同步通信时可以设为null。
　　（5） 清除串行端口的错误或将串行端口当前的数据状态送至输入缓冲区：
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）
　　函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值。
　　dwerror：返回错误信息代码。
　　cs：指向串行端口状态的结构变量。
　　（6） 从串行端口的输入缓冲区读出数据：
　　readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值。
　　inbuff：指向用来存储数据的地址。
　　cs.cbinque：读取数据的字节数。
　　nbytesread：总的读取字节数。
　　null：如果不进行后台工作，串行端口设为null。
　　（7） 关闭串行端口：
　　closehandle（hcomm）
　　函数参数定义如下：
　　hcomm：createfile（）函数的返回值。
4 plc通信数据帧介绍
　　计算机与欧姆龙plc通信时，按应答方式进行。由计算机发给plc一组ascii码字符数据，这一组数据成为命令块。plc收到命令块后经分析认为命令正常，则按照命令进行操作，将操作结果返回给计算机。plc返回给计算机的这一组数据称为响应块。若plc收到命令后经分析确认命令不正常，则返回给计算机错误命令块。计算机和plc通信时，欧姆龙plc是被动的，必须先由计算机给plc发出命令块，plc再给计算机发出响应块。命令块和响应块以帧（frame）为单位进行传送，一帧最多由131个字符组成。下面将欧姆龙plc命令帧与响应帧的组成结构介绍如下：
　　4.1 命令帧
　　命令帧组成结构如图1所示。

 

　　帧结构解析：
　　@：在起始处必须放置
　　节点号：有效值为00—31， 表示pc机最多可同32台plc通信
　　头代码：plc的命令代码
　　发送文本：pc机发送的命令参数
　　fcs（frame check sequence） ：帧检查顺序代码（帧校验码）
　　帧校验码是2位（bit） 十六进制数。它是由帧数据包含的所有字符的ascii码进行位异或运算的结果。
　　终止符：“*”号和回车符“cr”
　　举例如下：
　　读h区命令帧结构如图2所示。

 

　　4.2 响应帧
　　响应帧结构如图3所示。

 

　　帧结构解析：
　　@ ：返回命令头
　　节点号 ：有效值为00—31，返回数据的plc节点号
　　头代码 ：plc的命令代码
　　尾代码 ： 返回命令完成状态码
　　接收文本： 在有数据时返回的数据
　　fcs ：帧检查顺序代码
　　终止符：“*”号和回车符“cr”
　　举例如下：
　　读h区响应帧结构图4所示。

 

　　4.3 fcs（帧数据冗余校验码）的计算
　　为了降低串行通信的误码率，在接收和发送端都必须对数据进行校验，常用的方法是进行fcs校验。对帧数据进行冗余校验计算时，应对帧数据中各个字符的ascii码进行位异或运算，然后将结果转为2位十六进制字符。
5 c++builder api函数应用
　　5.1 通信主程序的设计架构
　　通信主程序的主要功能：实现计算机对plc的运行控制和状态监视，即构成一个闭环监控系统，程序设计架构如图5所示。[page]

 

　　5.2 打开串信端口
　　（1） 打开通信端口，对端口进行初始化设置，工作流程如图6示。

 

　　（2） 打开通信端口程序源代码：
　　void__fastcall tform1：：button1click（tobject *sender）
　　{
　　char *comno;
　　dcb dcb;
　　string temp;
　　temp=“com”+inttostr（rdcom-》itemindex+1）;
　　comno=temp.c_str（） ;
　　hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，
　　0，null，open_existing，1，0）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value）
　　{
　　messagebox（0，“打开通信端口错误，请检查端口是否被占用！！” ，“comm error”，mb_ok）;
　　return;
　　}
　　getcommstate（hcomm，&dcb）;
　　dcb.baudrate=cbr_9600;
　　dcb.bytesize =7;
　　dcb.parity =evenparity;
　　dcb.stopbits =onestopbit;
　　setcommstate（hcomm，&dcb）;
　　if（！setcommstate（hcomm，&dcb））
　　{
　　messagebox（0，“通信端口设置错误！！！”，“set error”，mb_ok）;
　　closehandle（hcomm）;
　　return;
　　}
　　}
　　5.3 写plc内存数据
　　（1） 将计算机发出的命令写入plc，实现计算机对plc的控制功能。工作流程如图7示。

 

　　（2） 写plc内存函数程序源代码：
　　string tform1：：write（string address，string value）
　　{
　　unsigned long lrc，bs;
　　string temp;
　　char *senddata;
　　char inbuff［1024］;
　　int ln，i=0;
　　string word，check;
　　dword nbytesread，dwevent，dwerror;
　　comstat cs;
　　word=“@00wd”+address+value;
　　if（hcomm==0）
　　{
　　messagebox（0，“串口未打开！！！”，“错误信息”，mb_ok）;
　　return（0）;
　　}
　　temp=outchecksum（word）;
　　senddata=temp.c_str（） ;
　　bs=strlen（senddata）;
　　loop：
　　if（++i《=3）
　　{
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）;
　　sleep（100）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）;
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）;
　　if（cs.cbinque》sizeof（inbuff））
　　{
　　purgecomm（hcomm，purge_rxclear）;
　　return（0）;
　　}
　　readfile（hcomm，inbuff，15，&nbytesread，null）;
　　check=inbuff;
　　if（check.substring（6，2）！=“00”）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　messagebox（0，“数据写错误”，“通信错误”，mb_ok）;
　　}
　　}[page]
　　5.4 读plc内存数据
　　（1）从plc中读取数据，监视plc的运行数据，工作流程如图8示。

 

　　（2） 读plc内存函数程序源代码：
　　string tform1：：read（string address，string value）
　　{
　　string readdata，readdata1，readdata2;
　　string temp;
　　unsigned long lrc，bs;
　　char *senddata;
　　int ln，i=0，len;
　　dword nbytesread，dwevent，dwerror;
　　comstat cs;
　　char inbuff［1024］;
　　string word;
　　word=“@00rd”+address+value;
　　if（hcomm==0） return（0）;
　　temp=outchecksum（word）;
　　senddata=temp.c_str（）;
　　bs=temp.length（）;
　　loop：
　　if（++i《=3）
　　{
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）;
　　sleep（100）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）;
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）;
　　if（cs.cbinque》sizeof（inbuff））
　　{
　　purgecomm（hcomm，purge_rxclear）;
　　return（0）;
　　}
　　cs.cbinque=4*strtoint（value）+11;
　　readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;
　　inbuff［cs.cbinque］=``;
　　readdata =inbuff;
　　len=readdata.length（）;
　　if（len==0）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　if（readdata.substring（6，2）！=“00”）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　if（inchecksum（readdata）！=1）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　messagebox（0，“读数据错误”，“通信错误”，mb_ok）;
　　}
　　return（readdata）;
　　}
6 结束语
　　本文围绕如何使用c++builder
　　api函数编写出符合计算机与欧姆龙plc串行通信协议的控制程序进行阐述，项目已经调试通过运行。