1、PLC串行通信在測控裝置中的實現(xiàn)黃天戍，吳少勇 時間:2008年08月26日 字 體: 大 中 小關(guān)鍵詞:摘要：關(guān)鍵詞： RS-232串行通信 可編程控制器 自由端口模式 數(shù)據(jù)緩沖區(qū) PC/PPI電纜HG-2003型溫升測控裝置是筆者與我國北方某科學(xué)研究院聯(lián)合開發(fā)的一套專門用于高壓晶閘管閥溫升檢測試驗的測控裝置。考慮到PLC及其網(wǎng)絡(luò)已被公認(rèn)為現(xiàn)代測控裝置開發(fā)的幾大支柱之一，而且從近幾年的統(tǒng)計數(shù)字來看，PLC產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)的產(chǎn)量、銷量高居各測控器件榜首，因此筆者決定本測控系統(tǒng)的核心器件采用可編程控制器(PLC)，其基本功能可通過軟件編程實現(xiàn)。PLC的三大亮點是：(1)集電控、電傳、電儀三電于一

2、體；(2)網(wǎng)絡(luò)的性能價格比高；(3)可靠性高。這些亮點就使得整個測控設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，同時也為實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能的二次開發(fā)奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。本文主要討論設(shè)備中所采用的西門子公司的S7-200型PLC和PC機之間的串行通信問題。1 溫升測控系統(tǒng)整體介紹1.1 HG2003測控裝置的測控對象及結(jié)構(gòu)測控裝置的物理結(jié)構(gòu)分為兩部分：操作控制臺和試區(qū)控制箱。其中,試區(qū)控制箱即PLC控制箱被安裝在試驗區(qū)的隔離開關(guān)柜內(nèi)。操作控制臺即PC機人機界面操作臺則安裝在控制室內(nèi)。由于二者之間相距約40m，所以采用PC/PPI電纜傳輸測控信號時需加裝中繼器。1.2 HG2003測控裝置的基本功能本測控系統(tǒng)的基本功

3、能包括：開關(guān)分合控制指示功能；設(shè)備和試品的過流、過壓、過熱報警及保護功能；各種操作連鎖功能,如電源開關(guān)柜內(nèi)10kV電源斷路器和隔離開關(guān)柜內(nèi)的手動隔離開關(guān)、控制室門觸點、試驗大廳門觸點間的連鎖保護功能等，并設(shè)有相關(guān)的報警提示畫面。這些功能可以避免操作順序出錯。2 S7-200通信程序的設(shè)計與實現(xiàn)2.1 PC機與S7-200的通信方式2.2 自由端口模式下PLC串行通信程序的編程要點計算機與可編程控制器通信時，為了避免通信中的各方爭用通信線，一般采用主從工作方式，即計算機為主機，可編程控制器為從機；只有主機才有權(quán)主動發(fā)送請求報文，從機收到后返回響應(yīng)報文。下面主要談一談編程過程中應(yīng)注意的幾個問題。首

4、先是電纜切換時間的處理。因為使用了PC/PPI電纜，所以在S7-200 CPU的用戶程序中應(yīng)考慮電纜的切換時間。S7-200 CPU接收到RS232設(shè)備的請求報文到它發(fā)送響應(yīng)報文的延遲時間必須大于等于電纜的切換時間。波特率為9600bps和19200bps時，電纜的切換時間分別為2ms和1ms。在梯形圖程序中可用定時中斷實現(xiàn)切換延時。其次就是通信可靠性的處理，校驗碼的采用是提高通信可靠性最常用的措施之一。用得較多的是異或校驗，即將每一幀中的第一個字符(不包括起始字符)到該幀中正文的最后一個字符作異或運算，并將異或的結(jié)果(異或校驗碼)作為報文的一部分發(fā)送到接收端。接收方接收到數(shù)據(jù)后計算出所接收到

5、的數(shù)據(jù)的異或校驗碼，再與發(fā)送方傳過來的校驗碼比較，如果不同，可以判斷通信有誤。最后需注意的是防止起始字符、結(jié)束字符與數(shù)據(jù)字符的混淆。因為報文的起始字符和結(jié)束字符只有8位，接收到的報文數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)與起始字符或結(jié)束字符相同的數(shù)據(jù)字符的機率很大，這可能會引起字符混淆。可以在發(fā)送前對數(shù)據(jù)作某種處理，例如選擇起始字符和結(jié)束字符為某些特殊的值，而將數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)化為BCD碼或ASCII碼后再發(fā)送，這樣可以避免出現(xiàn)上述的情況，但是會增加編程的工作量和數(shù)據(jù)傳送的時間。2.3 通信程序中關(guān)鍵指令的使用與說明發(fā)送指令XMT(Transmit)用于啟動自由端口模式下數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(TBL)數(shù)據(jù)的發(fā)送，指令格式如圖1所示。通

6、過指定的通信端口(PORT),將存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)(TBL)中的信息發(fā)送。使ENO=0的錯誤條件：SM4.3(運行時間)，0006(間接尋址)，009(在端口0同時XMT/RCV)，000B(在端口1同時XMT/RCV)。3 計算機通信程序的設(shè)計與實現(xiàn)3.1 Windows環(huán)境下的PC機通信程序在Windows環(huán)境下，操作系統(tǒng)通過驅(qū)動程序控制各硬件資源，不允許用戶像在DOS環(huán)境下那樣直接對串口進行底層的操作。為此，Visual Basic提供了一個串行通信控件：MSComm控件。程序員只需設(shè)置和監(jiān)視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉地實現(xiàn)串行通信。3.2 MSComm控件的屬性MSCo

7、mm控件主要屬性如下：(1)Comm Port：設(shè)置并返回通信端口號。(2)Settings：以字符的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位和停止位。其中字符n、o、e分別代表無校驗、奇校驗、偶校驗。(3)Port Open：設(shè)置并返回通信端口狀態(tài)。設(shè)置為Ture時，打開端口；設(shè)置為False時，關(guān)閉端口。另外，還有Input、Output、Input Mode、In Buffer Count等屬性，這里不再一一介紹。3.3 MSComm控件處理接收信息的方式MSComm控件提供兩種處理方式：(1)事件驅(qū)動方式：RTHreshold屬性非0時，收到字符或傳輸線發(fā)生變化時就會產(chǎn)生串口事件On

8、Comm。通過查詢Comm Event屬性可以捕獲并處理這些通信事件。(2)查詢方式：通過查詢Input Buffer Count(接收緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù))屬性值，處理接收到的信息。本裝置中采用事件驅(qū)動方式。用Visual Basic語言設(shè)計串行通信程序簡單實用，關(guān)鍵是如何形成一個友好的用戶界面。編程的細(xì)節(jié)這里不再詳述。隨著工業(yè)PC機的推出，個人計算機在工業(yè)現(xiàn)場運行的可靠性問題也得到了解決。因此在各類測控設(shè)備中實現(xiàn)PLC和PC機間的串行通信有著重大的意義。這樣一方面有助于將個人計算機開發(fā)成簡易工作站或者工作終端，實現(xiàn)集中顯示、集中報警功能；另一方面也可把個人計算機開發(fā)成PLC編程終端，通過編程器接口接入PLC網(wǎng)絡(luò)，進行編程、調(diào)試及監(jiān)控，并最終達到PLC測控設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護容易、便于二次開發(fā)的技術(shù)特點。?參考文獻1 廖常初. PLC編程及應(yīng)用.北京:機械工業(yè)出版社，2002.92