上位機與PLC的通信與監控設計

　　PLC是專為工業控制而設計的專用計算機，其體積小，具有高可靠性和很強的抗干擾能力，因而在工業控制中得到了廣泛的使用。

　　隨著工業的自動化程度的提高，對PLC的應用提出了更高的要求：更快的處理速度，更高的可靠性，控制與管理功能一體化。控制與管理一體化也就是將計算機信息處理技術，網絡通信技術應用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用計算機提供圖形顯示界面，同時對下位機進行監控。本文討論的是上位計算機與歐姆龍CPM2A型PLC的通信與監控設計。

　　2 通信協議

　　2.1 CPM2A 的通信鏈接方式

　　CPM2A有三種通信聯系方式：上位鏈接系統、同位鏈接系統、ComPoBus通信系統。工廠自動化系統中常把三種系統復合起來一起使用來實現工廠自動化系統要求的多級功能。復合型PLC網絡中，上位鏈接系統處于最高位，負責整個系統的監控優化。

　　上位機與CMP2A的通信有兩種方式：上位機命令與PLC通信命令。上位機命令方式上位機處于主動,命令由上位機發往PLC。采用上位機命令方式能方便的實現上位機對PLC的監控。上位機與CPM2A采用RS-232端口進行通信，串口接線如圖1所示。

　　　　 圖1 CPM2A與上位機的鏈接

2.2 CPM2A的上位通信協議

　　CPM2A的數據是以幀的格式發送的，當通信命令小于一幀時，發送格式如圖2所示。其中正文最多122個字符。當命令塊內容大于一幀時，由起始幀、中間幀、及結果幀組成。起始幀最多131個字符，中間幀及結束幀最多128個字符。起始幀由設備號、命令碼、正文、 FCS、和分界符構成。中間幀有正文、FCS、分界符組成。結束幀由正文FCS、結束符組成。上位機每發送完一幀，在收到PLC發回的分界符后再發送下一幀。

　　　　　　　　　　圖2 CPM2A 通信時命令塊的格式
　
　　命令塊中的校驗碼FCS是８位二進制數轉換成的２位ASCⅡ字符。這８位數據是將一幀數據中校驗碼前的所有字符的ASCⅡ碼位按連續異或的結果。轉換成字符時，按照２位十六進制數轉換成對應的數字字符。

　　PLC接收到上位機發送的命令幀后，自動產生響應塊，響應塊的格式與圖２格式類似，只是在命令碼后面多了兩位的響應碼，響應碼表示了上位機命令的出錯信息。響應碼00表示PLC正常完成上位機命令。

３　PLC命令的編寫

　　在CPM2A的上位鏈接系統中，PLC接收指令并被動地給上位機返回響應塊。所以作為下位機的PLC不需要編寫通信程序。

　　上位機與PLC的通信不能改變PLC的輸入狀態。為了通過上位機改變PLC的輸出，在編寫下位機的程序時就要利用PLC的工作位，通過上位機改變工作位的狀態來改變PLC的輸出，從而達到上位機對PLC輸出的控制。

　　　如圖3所示，在梯形圖中加入了工作位3.00，4.00。系統正常工作時3.00，4.00置OFF，當需要實現上位機控制時，把3.00置ON，使PLC的輸入端0.00失效，通過工作位4.00的通斷來控制系統的輸出。

　　　　　　　圖3 實現上位機監控的PLC編程

4 編寫上位機通信程序

　　在上位鏈接系統中，通信一般都是由上位機發起的，按PLC標準通信進行連接。上位機給PLC發送操作指令，PLC按照指令執行相應的操作，同時給上位機返回數據。串口通信流程如下圖。

圖4 通信流程圖

4.1 編寫上位通信程序

　　編寫通信程序可以采用高級語言或者匯編語言，下面給出的例子是用Delphi編寫的上位機與CPM2A型PLC通信程序.通信采用標準通信模式。通信界面如圖5。