1 引言
可編程序控制器（programmable controller）簡稱plc是以微處理器為基礎的新型控制裝置，是將計算機技術(shù)應于工業(yè)控制領(lǐng)域的嶄新產(chǎn)品。它集邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算功能為一體。另外還可以與其他計算機進行通信聯(lián)網(wǎng)，這種通信不但包括不同的plc之間的數(shù)據(jù)交換，而且還包括plc與計算機之間的通信。本文介紹筆者使用vb6.0實現(xiàn)plc與上位機之間的通信，使運行人員通過油機配電屏的顯示可以監(jiān)測并控制遠端設備的工作。2 系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)采用plc采集模擬信號、數(shù)據(jù)處理，通過串行通信口上傳到計算機，計算機對傳上來的數(shù)據(jù)進行分析、分類記入數(shù)據(jù)庫，實時顯示在配電屏上并提供數(shù)據(jù)查詢。plc為s7－224,串行通信接口的信號線采用rs-485，此信號線為半雙工，即不能同時接收和發(fā)送。將plc置于run狀態(tài)，就可以將plc中存于發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)及信號送入上位機的串口，上位機通過串口通信程序接收這些數(shù)據(jù)后顯示并通過數(shù)據(jù)庫控件adodc的綁定，把數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫，從而完成數(shù)據(jù)的采樣。本工程所需采集的數(shù)據(jù)包括日常量、故障量和設備動作量。對于日常量需每時每刻的數(shù)據(jù)顯示在配電屏的主控制平面上，以便工作人員觀察實時數(shù)據(jù)，但是不需要把日常量都記入數(shù)據(jù)庫，只需隔一段時間記錄一次（在這里每隔半小時記錄一次），對于故障量和設備動作量要求只要設備發(fā)生故障或動作就要記錄到數(shù)據(jù)庫，以便工作人員查詢。
3 s7-200的通信方式與通信參數(shù)的設置
s7-200的通信功能很強大，有多種通信方式可供用戶選擇，包括單主站方式、多主站方式、使用調(diào)制解調(diào)器的遠程通信方式等。本工程選擇 step7-micro/win32支持的通信硬件pc/ppi電纜，它所支持的波特率有9.6kbps和19.2kbps，支持的協(xié)議為ppi協(xié)議，即點對點接口協(xié)議，基于開放系統(tǒng)互聯(lián)模型osi。ppi是主/從協(xié)議，網(wǎng)絡上的s7-200cpu均為從站，其他cpu、simatic編程器或td200 為主站。s7-200 cpu的通信端口采用rs-485信號標準的連接口，pc／ppi電纜把s7-200 計算機連接起來，通過使用接收中斷、發(fā)送中斷和字符中斷等指令，自由端口通信可以控制s7-200cpu通信口的操作模式。本工程使用的是自由端口模式，允許在cpu處于run模式時通信口0使用自由端口模式，通過設定smb30的值，我們可以選擇波特率、奇偶校驗、每個字符的數(shù)據(jù)位和協(xié)議。cpu處于stop模式時，停止自由端口通信，通信口強制轉(zhuǎn)換成ppi協(xié)議模式，此時，就可以向cpu中輸入plc程序，實現(xiàn)編程軟件對plc的編程和控制功能。在這里的通訊過程采用主從方式，即計算機為主機，plc為從機，只有主機計算機發(fā)送請求報文后，從機plc才向pc返回發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。
4 自由端口模式下plc的通信
由于本工程使用的是pc/ppi電纜，所以要在plc的程序中考慮電纜的切換時間。plc接收到請求報文到它返回發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)的延遲時間必須不小于電纜的切換時間。波特率為9600bps時，電纜的切換時間是2ms。在本工程的程序中是用定時中斷實現(xiàn)切換延時的。
定時中斷子程序:
network title ’定時中斷程序int_2
ld sm0.0
dtch 10
xmt vb200, 0
當程序運行到“啟動定時中斷”（即atch int_2, 10）的語句時，就會跳到如上所示的中斷子程序中，sm0.0是特殊存儲器，該位始終為1，即只要plc處于run狀態(tài)，這一開關(guān)即是接通的。xmt vb200, 0語句是用來發(fā)送數(shù)據(jù)到串口的，此時發(fā)送的是存儲在以vb200為首地址的連續(xù)的存儲空間中的數(shù)據(jù)，是通過端口0發(fā)送的。
另外為了提高通信的可靠性，我們需要使用到異或校驗，即在通信的雙方都將每一幀的每一個字符作異或校驗，將兩者進行對比，如果不相同則可以判定通信有誤。
network1 network title ’求異或校驗碼的子程序fcs
ld sm0.0
movb 0, #xorc
bti #numb, #numi
for #temp1, +1, #numi
movb 0, #xorc ’用來把異或校驗碼
清零, 用bti#numb,
#numi將字節(jié)數(shù)
轉(zhuǎn)換為整數(shù)
network2
ld sm0.0
xorb ＊#pnt, #xorc
incd #pnt
network3
next
for到next語句指明了一個循環(huán)，從這一幀的第一個字符開始（不包括起始字符）到該幀中最后一個字符作異或運算。通過調(diào)用這個子程序可以計算所指定的數(shù)據(jù)存儲空間內(nèi)的字符的異或校驗碼，如果在上位機中的vb程序中也有計算校驗碼的子程序，那么就可以比較這兩次計算的校驗碼是否相同?？梢允褂谜Z句（call fcs, &vb102, vb99, vb90）來調(diào)用該子程序，其中&vb102是指出子程序fcs進行校驗的起始地址，vb99是用來存儲需要異或的字節(jié)數(shù)，而vb90是用來存儲計算出來的校驗和。假設把從上位機接收到的校驗碼存儲在vb91中，比較vb90和 vb91中的數(shù)據(jù)就可以檢驗這次通信是否正確。同樣，我們可以使用這個子程序計算從plc中發(fā)送的數(shù)據(jù)的校驗碼，把它送到上位機中某一特定的地址中，在上位機中比較兩個數(shù)據(jù)是否正確（在上位機的計算異或校驗碼的vb程序?qū)⒃诤竺娼o出）。
因為報文的起始字符和結(jié)束字符只有8位，接收的報文數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)與起始字符和結(jié)束字符相同的字符的幾率很大，這就可能會是數(shù)據(jù)區(qū)字符與起始字符或結(jié)束字符發(fā)生混淆，為了避免這種情況，可以在發(fā)送數(shù)據(jù)前對數(shù)據(jù)作一下處理，把數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為bcd碼，在s7-200中專門提供了整數(shù)與bcd碼的轉(zhuǎn)換指令，可以使用語句（ibcd vw200）就把輸入的整數(shù)轉(zhuǎn)換為bcd碼，結(jié)果送入了vw200中。上位機接收到后需要將其轉(zhuǎn)換回整數(shù)。
另外，在初始化時要注意自由端口通信協(xié)議的設定，一定要使通信過程中的波特率，數(shù)據(jù)位，奇偶校驗及停止位與上位機vb以及通信線上中設定的參數(shù)相同，否則將不能實現(xiàn)通信過程，要么接收不到數(shù)據(jù)，要么會出現(xiàn)“下標越界”的錯誤。
5 上位機的通信部分采用vb語言編程
上位機通信接口部分采用vb語言來編寫, 在vb中專門有一個控件microsoft comm control（簡稱mscomm控件）用來提供串行通信。在編程過程中只要設置mscomm控件的屬性, 就可以實現(xiàn)串行通信。mscomm控件一般不包括在常用的工具框中, 需要在右邊的工具框的空白處點擊鼠標右鍵，選擇components選項，就會出現(xiàn)components對話框，在其中的controls標簽下就會找到 microsoft comm control6.0，選定它, 點擊確定就可以把這一控件加入到右邊的工具框中, 圖標為。
用鼠標拖動這個圖標到form中，即可設置其屬性。在此控件眾多的屬性當中，需要重新定義的屬性只有commport（傳輸數(shù)據(jù)的通信端口號）、settings（設置數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?、奇偶校驗、?shù)據(jù)位以及停止位，注意，此參數(shù)一定要與plc通信程中設置的參數(shù)相一致）、 portopen（設置通信端口的狀態(tài)）、inputmode（讀取接收緩沖區(qū)的格式）等。本工程采用事件驅(qū)動方式處理接受信息，即把 rthreshold屬性設置為非零的值，此時只要接收字符或傳輸線發(fā)生變化就會產(chǎn)生串口事件oncomm。通過查詢commevent屬性可以捕獲這些通信事件。
在vb中實現(xiàn)異或計算的程序及注釋如下:
nbyte（1）=ubound（sdata）+1 ’送數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù)
fcs=nbyte（1） ’校驗碼初始化
for i=2 to ubound（sdata）+2
nbyte（i）=sdata（i - 2） ’待發(fā)送數(shù)據(jù)報文數(shù)
組的數(shù)據(jù)區(qū)
fcs=fcs xor nbyte（i） ’異或運算, 求校驗碼
next
nbyte（i）=fcs ’送校驗碼
其中sdata為發(fā)送的數(shù)據(jù)數(shù)組的變量名稱，for－next語句實現(xiàn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)每一位都進行異或運算。這樣就可以把發(fā)送數(shù)據(jù)的異或校驗碼送到plc中，在plc比較兩次計算出的校驗碼是否相同，從而提高通信的可靠性。
本工程中把計算機向下發(fā)送控制命令的部分寫成自定義函數(shù)send（xi）（i從1到6），在每一個需要發(fā)送控制命令的按鈕處調(diào)用此函數(shù)，只是在send中參數(shù)設置為不同的控制數(shù)。
圖1 設備動作狀態(tài)接收表
圖1為模擬一個油機配電屏控制面，該軟件可以對三相輸出電壓、電流、功率因數(shù)這些實時信號進行采集、顯示并存儲，并對設備的動作狀態(tài)、故障情況采集到數(shù)據(jù)庫中。該控制面上方有一系列的控制按鈕，點擊某一按鈕就會向下位機發(fā)送相應的控制命令，控制下位機動作。
在通信過程中，由于計算機為主機，而plc為從機，因此，plc只有在接收到計算機發(fā)送的信息后，才發(fā)送數(shù)據(jù)。計算機發(fā)送數(shù)據(jù)的次數(shù)并不是與其接收數(shù)據(jù)次數(shù)是一一對應的，計算機每點擊一次發(fā)送控制命令的按鈕（請參看圖1）后，plc就要向計算機傳輸存于其緩沖區(qū)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，而每引發(fā)一次 oncomm事件只能傳輸8個字節(jié)，因此假如plc的發(fā)送緩沖區(qū)中一共右50個數(shù)據(jù)，那么每要求向上傳送一次數(shù)據(jù)，就會相應的引發(fā)7次oncomm事件，而且，每引發(fā)一次oncomm事件程序就會一直執(zhí)行到end sub為止。這一點可以通過在發(fā)送數(shù)據(jù)的程序中加入測試語句 “debug.print‘start’”，在end sub前加一測試語句“debug.print‘end’”來驗證，我們可以清楚的在立即窗口中發(fā)現(xiàn)每一個start后有7個end。6 與數(shù)據(jù)庫綁定的控件
采集數(shù)據(jù)的最終目的不僅要把需要顯示的數(shù)據(jù)（比如:日常量）顯示在界面上，另外還要把數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中，以備日后查詢。顯示數(shù)據(jù)的過程很容易實現(xiàn)，就是把接收緩沖區(qū)的內(nèi)容按照事先約定好的順序依次取出即可。要把數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫就需要用到數(shù)據(jù)庫綁定控件，在本工程中用到的是adodc控件，這一控件也不包括在常用的工具框中，仍然要依照加mscomm控件的方法把工具條microsoft ado data control6.0（sp4）（oledb）加到工具框中,然后就可以把這一控件拖入form（在本次工作中把adodc控件放在了程序運行時不顯示的查詢畫面中，這樣就可以同時完成記錄到數(shù)據(jù)庫和查詢工作）中，通過設定adodc1的connectionstring（要求與事先建好的數(shù)據(jù)庫所存儲的地址相聯(lián)接）、 commandtype（由于要向數(shù)據(jù)庫寫入數(shù)據(jù)因此要把它設置為2-adcmdtable）以及recordsource（如果指定的數(shù)據(jù)庫包含多個表，就要選擇一個與此adodc1相對應的表）屬性（其他屬性用默認值即可）就綁定完畢。
在編程序時，可以通過下面的語句把傳遞上來的信息整理并寫進數(shù)據(jù)庫:
if rcv（5） then
with adodc1
.recordset.addnew
.recordset（“設備名稱”）=“斷路器1”
.recordset（“動作狀態(tài)”）=“合”
.recordset（“動作時間”）=now
.recordset.update
end with
end if
其中“設備名稱”“動作狀態(tài)”“動作時間”是所綁定的數(shù)據(jù)庫的字段名，等號后面的值是滿足條件語句時向所綁定的數(shù)據(jù)庫的相應的字段所加的字段值，在本工程中在數(shù)組rcv中暫放了從接收緩沖區(qū)中接收到的所有數(shù)據(jù)，而rcv（5）所放置的是是否合斷路器1這個動作信息，約定plc送上來的數(shù)據(jù)中 rcv（5）＝1表示合斷路器1，因此有上述語句，其他的動作狀態(tài)記錄、故障狀態(tài)記錄及日常量記錄與上述程序幾乎相同，但是由于日常量不需要每時每刻都要記錄到數(shù)據(jù)庫，因此在日常量向數(shù)據(jù)庫寫入時用了靜態(tài)變量count來計時，假如count的值每增加1時間就增加1s，要求每半個小時記錄一次，那么就可以用count mod 1800 =0來實現(xiàn)這一時間的控制。
7 結(jié)束語
文中列出了筆者認為plc與計算機通信程序編寫過程中需要注意的問題，并給出筆者認為有難度的程序代碼，本工程已經(jīng)成功的通過了測試，已交付使用。
參考文獻
[1] 羅朝盛等. visual basic6.0程序設計教程[m]. 北京:人民郵電出版社,2002.
[2] 廖常初. plc編程及應用[m]. 北京:機械工業(yè)出版社,2002.
