PLC與上位機的高速通信實現

0、引言

　　工業控制領域中PLC作為一種高效、靈活、可靠的控制器，有著廣泛的應用。以PLC控制器為核心，上位PC機為實時監控體的控制系統已成為工業自動化PLC控制系統的一個發展方向。實現PLC與PC的通信可以實現向上級提供諸如工藝流程圖、動態數據畫面、報表顯示等多種窗口技術，使PLC控制系統具有良好的人機界面，通過上位機對PLC數據的讀寫監控實現現場數據的采集、傳送以及生產過程調度的自動化和信息化，其應用前景十分廣闊。常用的各種PLC網絡有差異，但表現在 PLC 通信程序、系統聯結和系統配置等方面，通信機理有統一性。目前市場上通信組態系統結構復雜，價格昂貴，應用繁瑣，不適應用戶使用。針對上述問題筆者以西門子公司的S7-200系列的PLC為研究對象，提出了一種用VC實現上位機與PLC的高速可靠的通信方法。

1、S7-200系列PLC通信方式

　　西門子S7-200系列性能優良，性價比較高，適用范圍很廣，因此本文主要討論西門子7-200系列與計算機之間的通信。S7-200系列通信方式有三種：

　　（1） 點對點PPI方式與上位機通信：用于與西門子公司的PLC編程器或其他該公司人機接口產品的通信。該種通信方式采用的是MSComm ActivcX控件。PPI是主/從協議，網絡上的S7-200均為從站，其他CPU、SIMATIC編程器或TD200為主站。如果在用戶程序中允許PPI主站模式，一些S7-200CPU在RUN模式下可以作主站，它們可以用網絡讀和網絡寫指令讀寫其他CPU中的數據。PPI沒有限制可以有多少個主站與一個從站通信，但是在網絡中最多只能有32個從站。PPI通信協議是不公開的;

　　（2） Freeport方式與上位機通信：Freeport方式具有與外圍設備通信方便、自由，易于微機開發等特點，因此使用自由口方式實現與上位機通信的控制方案較多。但在該通信方式下，上位機與PLC的最大通信能力為128bit/s，這無法滿足高速通信的需要;

　　（3） Profibus-DP方式與上位機通信：Profibus協議用于幾分布式I/O設備的高速通信。S7-200CPU需通過EM277。Profibus-DP模塊接入Profibus網絡，網絡通常有一個主站和幾個I/O從站。這種方式使得PLC可以通過Profibus的DP通信接口接入Profibus現場總線網絡，從而擴大PLC的使用范圍。PPI協議和Profibus協議的結構模型都是基于開放系統互連參考模型的7層通信結構。

2、PLC網絡通信標準簡介

　　（1） RS-232C標準

　　通信的連接接口與連接電纜的相互兼容是通信得以保證的前提。它的實現方法發展迅速，型式較多。其中RS-232C就是實際應用較多的標準之一，它是計算機或終端與調制解調器之間的標準接口。RS-232C功能規范定義了電路之間的連接，以及它的含義。RS-232C的規程規范定義的是協議，即事件出現的正確順序。RS-232C的缺點是數據傳輸率低傳輸距離短。

　　（2） RS-485標準

　　在許多工業環境中，要求用最少的信號連線來完成通信任務。日前廣泛應用的是RS-485串行接口總線，RS-485支持半雙工通信，分時使用一對雙絞信號線進行發送或接收。RS-485用于多站互聯時實現簡單，節省材料，可以滿足高速遠距離傳送，構成分布式網絡控制系統十分方便。

3、通信網絡接口的設計

　　在本工程中，我們采用的PLC為CPU224型，該可編程控制器的通信端口為RS-485接口，由于PC機的串行端口為RS-232接口，且遠離控制現場（PLC位置），因此PC機的RS-232接口必須通過RS-232/RS-485轉換器轉換后才能與PLC通信端口連接，這種通信方式可以實現最遠1.2Krn的遠程通信。

　　PC機的標準串口為RS232。S7-200系列CPU226提供2個串口，其中一個端口Portl作為DP口，另一個端口Port0為自由口，自由口為標準RS485串口。西門子公司提供的PC/PPI電纜帶有RS232/RS485電平轉換器，因此在不增加任何硬件的情況下，可以很方便地將PLC和PC機互聯。

4、通信程序設計

　　（1） 上位機部分程序

　　單命令把MSComm控件加入到工程中。MSComm控件通信功能的實現實際上是調用了API函數。而API函數是由Comm.drv解釋并傳遞給設備驅動程序進行的。即MSComm控件的屬性提供了通信接口的參數設置，能實現串行通信。MSComm控件有關屬性如下：

　　CommPort：設置并返回通信端口號。Window系統將會利用該端口與外界通信;

　　Setings：設置并返回初始化參數。其組成格式為“BBBB。P。D。S”。BBBB為數據速率。P為奇偶校驗。D為數據比特。S為停止位;

　　PortOpen：設置并返回通信端口的狀態。也可以打開和關閉端口;

　　Ouptut：向傳輸緩沖區寫1B的數據;

　　Input：將傳送到輸入緩沖區的字符讀到程序里;

　　RThreshold：設置在產生OnComm之前要接受的字符數;

　　InputLen：設置并返回Input屬性從接收緩沖區讀取的字符數;

　　InBbuffersize：設置或返回輸入緩沖區的大小;

　　InBufferCount：返回輸入緩沖區內等待讀區的字節個數。可通過設置該屬性值為0來清除接收緩沖區;

　　InputMode：設置或返回傳輸數據的類型;

　　CommEvent：傳回OnComm事件發生時的數值碼;

　　軟件通信流程圖如圖1 。

　　圖1 ：通信流程圖

　　在實際應用中，從站被動的接收上位機發出的指令后做出響應，然后將信息傳回上位機，由于上位機在整個通信的過程中不能被中斷，因此上位機在接收與發送數據過程中采用了不可中斷的方法。