工業(yè)PLC的控制系統(tǒng)中上下位機(jī)的通訊實(shí)現(xiàn)

沃宇翔

摘 要：目前在控制系統(tǒng)中，各個(gè)設(shè)備之間的良好通信是其核心問(wèn)題。因此文章基于PLC控制系統(tǒng)中上下位機(jī)通訊的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)闡述了PLC控制系統(tǒng)的原理、特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)通信的基本原理、PLC通信方式以及VB通信控件等，完整的闡述了控制系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備間的通信實(shí)現(xiàn)方式，僅供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)PLC；控制系統(tǒng)；VB；通信控制

一、PLC控制系統(tǒng)概述

PLC自動(dòng)控制裝置屬于一種嵌入式的工控機(jī)，其主要以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能夠進(jìn)行邏輯判斷、定時(shí)、基數(shù)記憶以及算術(shù)運(yùn)算等多種功能。不僅能夠有效控制開(kāi)關(guān)量和模擬量，還能夠?qū)崿F(xiàn)一定的通信功能。其主要特點(diǎn)如下：第一，具備較強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力。PLC應(yīng)用了大規(guī)模的集成電路技術(shù)，且其內(nèi)部的電路選擇也用了較為先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，因此其可靠性和抗干擾能力均很強(qiáng)。第二，功能較為完善，適用能力也較強(qiáng)。伴隨著PLC的快速發(fā)展，現(xiàn)階段已經(jīng)產(chǎn)生了各種規(guī)模的產(chǎn)品系列，可以在多種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合中應(yīng)用。同時(shí)現(xiàn)代的PLC不僅距離邏輯處理能力，還具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，能夠在數(shù)字控制領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。第三，簡(jiǎn)便醫(yī)學(xué)，深受業(yè)界好評(píng)。PLC是一種通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其接口相對(duì)簡(jiǎn)便，編程語(yǔ)言也易于被理解。第四，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作量較小，維護(hù)較為便捷。第五，體積較小，能耗相對(duì)較低。例如目前出現(xiàn)的超小型的PLC，其底部的尺寸小于100mm，重量也小于150g。功耗則僅為瓦。且其體積較小，容易安裝在機(jī)械的內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的最佳控制設(shè)備。

二、基于PLC控制系統(tǒng)的通信原理

（一）并行通信與串行通信

為確保能夠在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理，要求控制系統(tǒng)的各個(gè)部分能夠相互進(jìn)行數(shù)據(jù)的額通信。依據(jù)傳輸方式，可以劃分為并行通信和串行通信。并行數(shù)據(jù)通信主要用于傳輸字節(jié)或者子尾單位，其傳輸?shù)乃俣容^快，不過(guò)需要較多的傳輸現(xiàn)象，因此適宜用在近距離的數(shù)據(jù)傳輸中。串行數(shù)據(jù)通信主要采用的是二進(jìn)制的位（bit）為單位的一種數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只能傳送1位，適宜用在距離相對(duì)較遠(yuǎn)的場(chǎng)合中。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，多采用串行通信。PC機(jī)和PLC都具備通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。

（二）異步通信與同步通信

通信實(shí)踐工作中，通常難以確保數(shù)據(jù)的接收方和發(fā)送方具備同樣的傳輸速率。因此為確保發(fā)送和接受過(guò)程的同步，不出現(xiàn)累計(jì)誤差導(dǎo)致的錯(cuò)位?？梢跃蛯?shí)際的通信要求選擇同步或者是異步的通信方式。異步通信所發(fā)送的字符信息格式包括了1個(gè)起始位，7、8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位（可省略），1、2個(gè)停止位組成。開(kāi)始進(jìn)行通信前，通信雙方需要對(duì)所選用的信息格式、數(shù)據(jù)傳輸速率等進(jìn)行相應(yīng)的約定。因?yàn)?個(gè)字符中并不包含太多的位數(shù)，即便發(fā)送方和接收方的收發(fā)頻率有所差距，也會(huì)由于兩臺(tái)設(shè)備間的時(shí)鐘脈沖導(dǎo)致積累誤差，進(jìn)而造成收發(fā)錯(cuò)位現(xiàn)象。異步通信的缺點(diǎn)在于傳送過(guò)程張附加的非有效信息較多，整體傳輸效率較低。同步通信主要以字節(jié)Wie單位（8bit），每次只需傳送1到2個(gè)同步的字符，若干個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。同步通信方式中，必須確保發(fā)送方和接收方處于完全同步的狀態(tài)中，因此通常需要使用調(diào)制解調(diào)的方式，以便于及時(shí)提取同步信號(hào)于數(shù)據(jù)流中，確保接收方能夠收到和發(fā)送方完全相同的時(shí)鐘信號(hào)。其特點(diǎn)在于傳輸?shù)乃俾瘦^高，通常應(yīng)用于高速通信要求中。

（三）單工通信方式與雙工通信方式

單工通信方式顧名思義，就是其發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，只能沿著單一的方向進(jìn)行。而雙工方式則恰恰相反，其在兩個(gè)方向上均能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和接收，針對(duì)具體的傳輸方式，可以將其分為全雙工和半雙工兩種。

三、PLC通訊功能介紹

PLC和變頻器、PC機(jī)、遠(yuǎn)程設(shè)備、工業(yè)以太網(wǎng)的依據(jù)不同的通信協(xié)議進(jìn)行通信。文章主要分析了PLC和PC機(jī)之間的通信。自由端口模式能夠提供一種方便且靈活的方法給PC機(jī)和PLC間的通信。在該種模式下，PLC的串行通信直接有用戶程序予以控制，能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)接收完成中斷、字符接收中斷、發(fā)送完成中斷、發(fā)送指令以及接受指令等來(lái)實(shí)現(xiàn)通信控制功能。自由端口模式下的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送由發(fā)送指令（XMT）啟動(dòng)，并經(jīng)過(guò)指定的通信端口，發(fā)送并存儲(chǔ)在TBL中的信息。在發(fā)送結(jié)束的時(shí)候可以啟動(dòng)中斷事件。接收指令（RCV）初始化或者終止接收信息的服務(wù)。

四、VB通信功能的實(shí)現(xiàn)

（一）Windows環(huán)境下上位機(jī)通信軟件介紹

基于Windows環(huán)境之下，上位機(jī)和PLC之間多采取串行通信方式。其需要相應(yīng)的軟件提供人機(jī)交互的平臺(tái)，方能實(shí)現(xiàn)通信控制功能。目前常用的能夠用于串行通信的軟件主要有WinCCflexible組態(tài)軟件和VB程序設(shè)計(jì)軟件。因?yàn)閷?shí)際工程中存在一定的多變性和復(fù)雜性，因此多選用VB來(lái)搭建人機(jī)交互平臺(tái)。采用VB能夠在實(shí)現(xiàn)串行通信的基礎(chǔ)上，滿足工程實(shí)際的不同需求，并設(shè)計(jì)不同的面向?qū)ο蟮墓ぷ鞔翱诮缑?。其能夠提供各種空間，便于各種設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)。

（二）MSComm控件的屬性

VB提供了MSComm控件作為串行通信的控件。編程人員只需要對(duì)MSComm控件中的屬性和事件進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)視，就能夠便捷的實(shí)現(xiàn)串行通信目的。對(duì)于MSComm控件的具體處理方式來(lái)說(shuō)，通常可以選用事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式兩種。

總之，在當(dāng)前的工業(yè)控制系統(tǒng)中，通信技術(shù)的重要性日趨凸顯。基于PLC控制系統(tǒng)的上下機(jī)位通信方式作為未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重點(diǎn)發(fā)展方向，能夠滿足現(xiàn)代工程遠(yuǎn)程化和實(shí)時(shí)性的發(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

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