基于VB實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的通信

康微微，鞠振河

(遼寧太陽能研究應(yīng)用有限公司產(chǎn)品中心，遼寧沈陽110136)

自由化市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，促使工業(yè)化產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代。計(jì)算機(jī)問世至今，其技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展突飛猛進(jìn)，以現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)結(jié)合可編程邏輯控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)通訊功能，這不僅可以互補(bǔ)兩者之間的不足，更能提高系統(tǒng)功能性。采用配有西門子S7-200可編程控制器的THSMS-C型實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為研究對(duì)象，利用VB6.0軟件編程來提供簡單易操作的指令操作界面，對(duì)采集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)處理，從而實(shí)現(xiàn)PLC與PC上位機(jī)之間的串行通信任務(wù)。最后模擬實(shí)驗(yàn)，將PC機(jī)與PLC之間的通信進(jìn)行調(diào)試。

1 建立計(jì)算機(jī)與S7-200的硬件連接

本設(shè)計(jì)首先要解決的就是上位機(jī)與S7-200可編程控制器之間的連接，然而它們之間是不能直接相連的，要通過一條PC/PPI電纜才能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與西門子S7-200可編程控制器之間的連接，如圖1所示。

圖1 PC機(jī)與PLC的連接方式

當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232C傳到RS-485端口時(shí)，PPI電纜是發(fā)送模式。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-485端口傳送到RS-232C口時(shí)，電纜是接收模式。

2 編程軟件中設(shè)置通信接口參數(shù)

在上位計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)STEP7-Micro/Win V4.0編程軟件，選擇菜單命令“檢視”—“元件”—“設(shè)置PG/PC接口”，打開“設(shè)置PG/PC接口”對(duì)話框，在"接口參數(shù)指定"列表中選擇通信接口協(xié)議，如果是PPI多主站電纜，選擇“PC/PPI cable(PPI)”。然后選擇“Properties”鈕，將出現(xiàn)接口屬性對(duì)話框，檢查有關(guān)屬性，確保其正確。PPI標(biāo)簽中，“Transmission Rate”的設(shè)置必須與PC/PPI電纜上的設(shè)置相同(9.6 kbps或19.2 kbps)如圖2所示。

3 西門子S7-200可編程控制器與上位機(jī)的在線聯(lián)系

通過通信協(xié)議及通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)定來建立上位機(jī)與西門子S7-200 CPU的在線聯(lián)系。在STEP7-Micro/Win32下，單擊通信圖標(biāo)，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通信通道對(duì)話框，顯示是否連接了CPU主機(jī)。雙擊通信對(duì)話框中的刷新圖標(biāo)，STEP7-Micro/Win32將檢查所有連接的S7-200 CPU主站，并建立一個(gè)CPU的圖標(biāo)，雙擊CPU圖標(biāo)，在通信對(duì)話框中顯示所選的通信參數(shù)如圖3所示。

圖2 PC/PPI電纜的PPI參數(shù)設(shè)置

圖3 通信參數(shù)

4 VB與PLC的串口通信

4.1 VB串口通信程序的設(shè)計(jì)

Visual Basic在開發(fā)可視化監(jiān)控系統(tǒng)方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它本身提供的串行端口控件MSComm就是為了應(yīng)用程序提供串行通信而設(shè)計(jì)的，在應(yīng)用時(shí)只需要設(shè)置、監(jiān)視MSComm的控件屬性和事件即可完成對(duì)串行口的初始化和數(shù)據(jù)輸入工作。該通信程序的設(shè)計(jì)程序流程圖如圖4所示。

4.2 西門子PLC的通信程序設(shè)計(jì)

采用的S7-200可編程控制器支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI、多點(diǎn)接口MPI和PROFIBUS等多種通信協(xié)議，通過利用不同用戶自定義自由口模式來控制S7-200 CPU通訊口的操作形式。通訊全過程由用戶自行控制，在自由口模式里用戶自定義完成不同需求下多種職能通訊協(xié)議。用戶通過操作界面來進(jìn)行指令的中斷、發(fā)送、接收及更改，這極大改善了通訊系統(tǒng)的靈活性。

采用自由模式來讓S7-200 PLC與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。流程圖如圖5所示。

圖4 程序流程

圖5 PLC通信程序流程

PC與S7-200可編程控制器采用自由協(xié)議來實(shí)現(xiàn)通信，主站選取PC，PLC作為從站，PC實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC寄存器對(duì)寫操作。PC通過COM口發(fā)送指令到PLC的PORTO口，PLC通過RCV接收指令，指令譯碼完成后實(shí)現(xiàn)指令操作任務(wù)，以XMT指令形式回到執(zhí)行指令數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)通信首先要設(shè)置通信參數(shù)讓PLC與上位機(jī)的參數(shù)一致，所以要對(duì)其內(nèi)部的特殊字節(jié)存儲(chǔ)器SMB30進(jìn)行設(shè)置，把十進(jìn)制數(shù)9送給SMB30則代表波特率9 600kb/s、無奇偶校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位。對(duì)自由口初始化之后，要初始化RCV信息控制，將16進(jìn)制數(shù)B0送給SMB87則給出了RCV允許的檢測信息結(jié)束符，檢測空閑線空閑條件。設(shè)定接收到的結(jié)束字符為"0A"(回車)，SMB94設(shè)定值為100，給出了接收到的最大字符為100個(gè)，然后連接一個(gè)接收完成中斷及發(fā)送完成中斷，這樣就完成了對(duì)自由端口的通信設(shè)置。

實(shí)現(xiàn)該功能的具體程序如下:

//對(duì)PLC進(jìn)行自由端口的初始化

LD SM0.1

MOVB 16#09，SMB30//自由通信

MOVB 16#B0，SMB87//RCV 指令

MOVB 16#0A，SMB89//對(duì)接收到的結(jié)束字符進(jìn)行設(shè)定

MOVB 100，VB100//最多接收100個(gè)字符

MOVW+5，SMW90//設(shè)定空閑 5ms

MOVB 100，SMB94

MOVB 100，SMB94

ATCH INT0，23//接收完成事件連接中斷

ATCH INT2，9//發(fā)送完成事件連接中斷

ENI

RCV VB100，0

進(jìn)行初始化之后，便完成了PLC與上位機(jī)之間的參數(shù)設(shè)定，之后便可進(jìn)行通信了。但是要想將接收到的數(shù)據(jù)應(yīng)用到PLC控制的模擬實(shí)驗(yàn)上，以及將反饋信息發(fā)送回上位機(jī)，就要設(shè)置接收完成中斷與發(fā)送完成中斷。

實(shí)現(xiàn)該功能的具體程序如下:

//接收完成中斷

LDB=SMB86，16#20//顯示接收到結(jié)束字符

MOVB 10，SMB34//設(shè)定一個(gè)10ms的時(shí)機(jī)中斷

ATCH INT1，10

CRETI

NOT

RCV VB100，0

//發(fā)送完成中斷

LD SM0.0

LPS

DTCH 10//斷開定時(shí)器中斷

CALL SBR0

AB=VB101，1//等于1將控制指令發(fā)給上位機(jī)

XMT VB100，0

LPP

XMT VB200，0//端口0返回用戶信息

通過上述程序與VB的通信程序相連，可以很好地實(shí)現(xiàn)二者的通信，PLC將上位機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)接收到緩沖器中，經(jīng)過處理把反饋信息發(fā)送給上位機(jī)并在接收回顯框中顯示出來。

5 VB與PLC的通信調(diào)試與實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上述程序的通訊設(shè)計(jì)，利用THSMS-C型網(wǎng)絡(luò)型可編程控制器實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行VB與PLC控制實(shí)驗(yàn)的調(diào)試。將模擬信號(hào)燈控制實(shí)驗(yàn)面板與S7-200可編程控制器連接起來。檢查上位機(jī)與S7-200可編程控制器之間的串口連線、掛箱與S7-200可編程控制器之間的連線。檢查無誤后打開電源開關(guān)。

打開STEP7-Micro/Win V4.0編程軟件將程序下載到S7-200可編程控制器中，之后運(yùn)行VB程序，然后選擇"管理員用戶"模式進(jìn)入到"監(jiān)控選擇頁面"先對(duì)通訊進(jìn)行測試，在輸入框中寫入"回車符"，點(diǎn)擊 "測試發(fā)送"，按"開始接收"按鈕，如果在接收回顯中顯示數(shù)據(jù)8個(gè)"X"則證明通訊正常，否則沒有連接通信，如圖6所示。

圖6 通信測試

確定通訊成功后，點(diǎn)擊控制實(shí)驗(yàn)程序中的“模擬信號(hào)燈”選項(xiàng)，進(jìn)入到該實(shí)驗(yàn)的監(jiān)控界面，在監(jiān)控界面上點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，此時(shí)模擬信號(hào)燈程序會(huì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且在監(jiān)控界面上顯示當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)。PLC會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中模擬信號(hào)燈的亮滅情況將反饋信息發(fā)送回來，即燈亮為“H”燈滅為“X”。同時(shí)上位機(jī)會(huì)根據(jù)反饋回來的信息進(jìn)行核對(duì)，如果為“H”則監(jiān)控界面上與之相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)燈指示圖標(biāo)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的顏色，如果為"X"則相應(yīng)位置的指示圖標(biāo)不顯示。如圖7所示為模擬信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)由南北方向通行向東西方向通行轉(zhuǎn)換，其中黃燈亮為向東西方向通行的過渡。黃燈熄滅后，控制南北方向(水平)紅燈亮，控制東西方向(垂直)的綠燈亮，代表東西通行的甲燈被點(diǎn)亮。在圖8中為監(jiān)控界面反映出當(dāng)前實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的情況。圖7和圖8為過渡狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換與監(jiān)控界面顯示的比較。

為了進(jìn)一步觀察模擬信號(hào)燈指令的同步運(yùn)行，在監(jiān)控界面的基礎(chǔ)上又設(shè)置了“指示燈監(jiān)控指令”界面如圖9所示，設(shè)定字符“H”、“X”分別為監(jiān)控界面指示圖標(biāo)的“執(zhí)行”與“停止”指令字符，所以當(dāng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上顯示模擬信號(hào)燈運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，PLC會(huì)根據(jù)模擬信號(hào)燈的亮滅情況，把當(dāng)前亮的指示燈的信息發(fā)送回來，即字符“H”，反之，不亮的指示燈會(huì)發(fā)送回“X”。

圖7 實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬信號(hào)燈狀態(tài)

圖8 監(jiān)控界面顯示

圖9 實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬信號(hào)燈指示燈指令監(jiān)控界面

PLC把亮的模擬信號(hào)燈以“H”指令發(fā)送給上位機(jī)，其他不亮的模擬信號(hào)指示燈發(fā)送“X”指令。根據(jù)上位機(jī)的設(shè)置如果接收到字符“H”則與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上相應(yīng)的代表指令變換的圖標(biāo)顯示顏色，反之不顯示。圖10是接收回顯PLC根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)當(dāng)前模擬信號(hào)燈變換的情況而發(fā)送回來的數(shù)據(jù)指令的界面，二者相比較顯示指令的一致性，即“HHHXXXXX”。

圖10 接收到由PLC發(fā)送回來的狀態(tài)指令

6 結(jié)語

在應(yīng)用VB開發(fā)的上位機(jī)與PLC之間通信程序的基礎(chǔ)上，完成了上位機(jī)與PLC之間的通信并把此通信程序應(yīng)用到模擬信號(hào)燈實(shí)驗(yàn)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該實(shí)驗(yàn)的監(jiān)控，達(dá)到了彼此同步的效果。

對(duì)于中小型電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集可通過可編程邏輯控制器來降低其運(yùn)行成本，為找到實(shí)現(xiàn)PLC與PC機(jī)之間的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的通訊方案具有重要意義。設(shè)計(jì)采用VB開發(fā)上位機(jī)與PLC之間的通信，可以降低開發(fā)的成本，提高企業(yè)的工作效率，為企業(yè)帶來更多的效益。隨著PLC與計(jì)算機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用越來越廣泛，PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊也越來越頻繁，二者之間的實(shí)時(shí)通信研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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