用歐姆龍PLC與上位機通信實現振動磨的變頻控制

1.引 言

當今，在自動化的工業生產中，變頻控制往往與計算機遠程控制相聯系在一起，從而實現電機的遠程變頻控制。可編程序控制器系統不僅可作為單一的機電控制設備，而且作為通用的自動控制設備，也被大量地用于過程工業的自動控制。歐姆龍最新推出的可編程控制器SYSMAC CP1H，具有“高度擴張性”的端子臺型一體化[1]。與以往產品CPM2A 40 點輸入輸出型為相同尺寸，但處理速度可達到約10倍的性能。本課題通過控制機（即為PLC）設定比例運行參數，然后控制機通過D/A轉換模件發出控制變頻調速器的指令，使變頻調速器帶動振動磨電機按輸入的速度和時間運轉。基于OMRON PLC的鏈接通信（有通信協議），我們采用功能強大的Visual C++6.0語言來實現這種小型集散控制系統的上、下位機的通信和友好的監控界面，實現了上位機與PLC間的通信。

2.通訊軟件的設計

在本項目中，上位機選用計算機, 下位機選用日本Omron公司的CP1H系列XA40DR-A可編程序控制器。在計算機外設中，RS-232串口因為其組成方式簡單，編程控制方便而成為應用最為廣泛的I/O通道之一。32 位下串口通信程序通常采用兩種方法實現:一是利用ActiveX控件; 二是使用API通信函數。使用ActiveX控件, 程序實現非常簡單, 結構清晰,缺點是欠靈活; 使用API通信函數的優缺點則基本上相反[2]。VC++6.0的MSComm是Microsoft 公司提供的簡化Windows 下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發數據的簡便方法,筆者采用了這種方法。其端口接線見附圖。

2.1 上位機與PLC的通訊協議

HOST Link系統使用HOST Link 通信協議進行通信,上位機具有傳送優先權,總是首先發出命令并啟動通信,HOST Link 通信單元收到命令交由PLC執行,然后將執行結果返回上位機,兩者以幀為單位輪流交換數據。

2.2 上位機的PLC鏈接通訊

通信時一組傳送的數據稱為塊,它是命令或響應的單位,從上位機發送到HOSTLink 單元的數據稱為命令塊,相應的,從HOSTLink單元發送到上位機的數據稱為響應塊。多點通信時,單幀發送的最大數據塊為131 個字符,因此當一個數據塊含有132 個或更多字符時,要分成兩幀或多幀進行發送。多幀發送時中間幀的格式為:正文、FCS、分界符。起始幀、中間幀的長度為131 ,結束幀的長度最多為131 個字符。

Omron系列的PLC 通過RS232 口與主機通信有兩種方式,第一種是由上位機向PLC 發送初始命令,第二種是由PLC 向上位機發送初始命令[3]。在監測系統中一般采用第一種方式。有關通信協議如下所述:

2.2.1上位機→PLC 的命令格式

其中:

（1）@為起始標志符;

（2）N2 、N1 為PLC 節點標志碼,由兩位十進制數表示,它們用來指定與上位機通信的PLC。而PLC 自己的通信節點碼可由它的DM6648 和DM6653 來設置;

（3）CMD2 、CMD1 為兩字節命令碼;

（4）MT 為命令內容,用來設置具體的命令參數;

（5）V2、V1 為兩字節的幀校驗碼,它是從開始符“@”到MT碼結束的所有字符的ASCII 碼按位異或的結果; 幀校驗和是一個轉換成2 個ASCII 字符的8 位數據。它把幀中每一個字符順序地進行異或操作而得到的結果,即把幀的第一個字符到正文結束的所有字符轉換成二進制形式的ASCII 碼后,逐個異或而得到的[4]。當發送命令時,將其加在命令格式中,作為幀的一部分發送到接收端。當接收數據時,按上述步驟重新計算FCS ,當計算結果與數據塊中所帶的FCS 相同時,說明傳輸無誤,否則,說明接收到的數據不正確。

（6）“＊”和“CR”兩字符表示命令結束。

例如，@00WD00060500表示寫一個數500到節點為0的PLC的DM0006中。

2.2.2 PLC→上位機的響應格式

其中S2 、S1 為命令結束狀態碼,如00 表示正常結束,01 表示RUN 模態下PLC 無法完成上位機命令,其余符號代碼意義同上。實現上位機與HOST Link 通信單元的通信只需編寫上位機程序,因為HOST Link 通信單元自身帶有通信程序,上位機下發命令,地址相符的PLC 自動上傳響應幀,所以這一部分程序不需要客戶編寫,但是,編寫上位機的通信程序時,通信參數的設置必須保證與PLC 的通信參數一致性。

3.用VC++6.0編寫串行通信程序

首先建立一個基于對話框的MFC應用程序SCommTest，支持ActiveX控件，電話形狀的控件是在系統中注冊過的MicrosoftCommunications Control, version 6.0，接受缺省的選項。

1.打開串口設置串口參數

在主對話框CSCommTestDlg::OnInitDialog（）中打開串口，加入如下代碼：

if（m_ctrlComm.GetPortOpen（））
m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）;
m_ctrlComm.SetCommPort（1）; //選擇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）;//打開串口
else
AfxMessageBox（"cannot open serial port"）;
m_ctrlComm.SetSettings（"9600,E,7,2"）; //波特率9600，偶校驗，7個數據位，2個停止位m_ctrlComm.SetInputModel（1）; //1：表示以二進制方式檢取數據m_ctrlComm.SetRThreshold（1）;
//參數1表示每當串口接收緩沖區中有多于或等于1個字符時將引發一個接收數據的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //設置當前接收區數據長度為0
m_ctrlComm.GetInput（）;//先預讀緩沖區以清除殘留數據

2.發送數據

為發送按鈕添加一個單擊消息BN_CLICKED處理函數，選擇IDC_BUTTON_MANUALSEND，添加OnButtonManualsend（）函數，并在函數中添加如下代碼：

UpdateData（TRUE）; //讀取編輯框內容
SendData（m_strTXData1,6）;
// m_strTXData1表示發送速度命令的具體數值，6表示寫數據的地址DM0006
Sleep（100）;
SendData（m_strTXData2,12）; //m_strTXData1表示發送時間命令的具體數值，12表示寫數據的地址DM0012

3.發送命令

按照命令格式，本課題主要發送兩個WD命令：

（1）數據采用十進制發送，向DM0006中寫入速度指令；

（2）數據采用十進制發送，向DM0012中寫入時間指令。部分程序如下：

Void CSCommTestDlg::SendData（int m_TobeSend,intm_address）
｛ CByteArray Array;
unsigned char auchMsg[45]=｛0｝
auchMsg[0]=64; // 起始標志符
auchMsg[1]=0x0; //節點號
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]=‘＊‘; //命令結束符
auchMsg[16]=13;
Array.RemoveAll（）;
for （Count=0;Count17;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.計算校驗碼函數

unsigned char uchLRC = 0 ; 初始值設定
while （usDataLen——）
｛uchLRC ︿= ＊auchMsg++; ｝
unsigned char high=0xF0;
//high為校驗碼的高位
unsigned char low=0x0F;
//low為校驗碼的低位
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.結束語

此程序在VC++6.0中運行通過，并成功應用于振動磨的控制中。該系統采用OMRON XA40DR-A PLC與上位機連接組成控制系統，上位機通過串行口向PLC發出寫命令及數據，PLC接受數據后，通過D/A轉換模塊，將模擬量發給變頻器，從而實現了振動磨振動速度和時間的控制。