摘要：隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展，計(jì)算機(jī)與PLC的聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)工作模式是一種趨勢(shì)，PLC的網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)通信能力也促進(jìn)了這一發(fā)展。本文介紹了計(jì)算機(jī)與PLC之間通信采用的通信方式，以及數(shù)據(jù)通信過(guò)程中所采用的文本方式和二進(jìn)制方式。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；PLC；數(shù)據(jù)處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 22-0000-02

1 引言

PLC（可編程邏輯器件）是生產(chǎn)中自動(dòng)化控制儀器設(shè)備的器件，它內(nèi)置可編程可復(fù)寫(xiě)的存儲(chǔ)器，通過(guò)PLC特有的編程語(yǔ)言對(duì)器件進(jìn)行控制，通過(guò)程序可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、算術(shù)、定時(shí)、順序控制等嵌入式器件常用的功能，再使用輸入＼輸出接口連接需要控制的自動(dòng)化設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。PLC具有體積小，使用方便，編程簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，但是PLC也有著嵌入式設(shè)備普遍的局限性，那就是器件的存儲(chǔ)空間有限、芯片的邏輯和數(shù)據(jù)處理能力較弱、無(wú)可視化的界面等等，這些缺陷都制約著PLC性能的發(fā)揮，往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)設(shè)備高度自動(dòng)化的需求。計(jì)算機(jī)與PLC的聯(lián)合控制就可以很好的解決這些缺陷，使PLC自動(dòng)化控制的性能完全發(fā)揮到工業(yè)生產(chǎn)中。計(jì)算機(jī)與PLC通信的工作原理是將PLC采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)通信的方式發(fā)送給計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力將處理好的數(shù)據(jù)傳回給PLC，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化控制，同時(shí)計(jì)算機(jī)可連接顯示器，可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，有利于人機(jī)交互。

2 可編程控制器PLC

PLC在硬件結(jié)構(gòu)上可以將其當(dāng)成微型計(jì)算機(jī)，由電源、CPU、輸入＼輸出電路、功能模塊、通信模塊和存儲(chǔ)器這最基本的六大類(lèi)組件組成。另外PLC還有其他模塊，如編程設(shè)備，編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。大中型的標(biāo)準(zhǔn)PLC器件都支持國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)，支持多種通信總線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。PLC就可以通過(guò)通信接口與PLC專(zhuān)有的通信網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交互。PLC通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接大型DCS作為DCS的子網(wǎng)，也可以使用PLC廠商提供的該型號(hào)專(zhuān)有的PLC網(wǎng)絡(luò)，還可以使用PC與多臺(tái)PLC器件組成簡(jiǎn)易的可編程邏輯器件網(wǎng)絡(luò)。

3 數(shù)據(jù)處理前期計(jì)算機(jī)與PLC通信方式分析及串口實(shí)現(xiàn)

3.1 計(jì)算機(jī)與PLC通信方式分析

計(jì)算機(jī)與PLC之間通信與一般的數(shù)字通信方式相同，采用串行通信。串行通信方式只需占用一條通路，大大降低成本。而并行通信雖然傳輸速度快，但傳輸線(xiàn)數(shù)目多，成本較高，故計(jì)算機(jī)與PLC的通信不采用此方式。計(jì)算機(jī)與PLC之間通信都采用的兩點(diǎn)間直通方式，不涉及到網(wǎng)通信的問(wèn)題。兩點(diǎn)間直接通信又可分為單工、半雙工和全雙工三種通信形式你。計(jì)算機(jī)與PLC之間為雙向通信，所以采用的是半雙工通信及全雙工通信。串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)主要有RS232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)和RS422與RS485串行接口標(biāo)準(zhǔn)，RS232C串行接口標(biāo)準(zhǔn)采用的全雙工模式，采用負(fù)邏輯，這樣在線(xiàn)路上傳送的電平有更強(qiáng)的抗干擾能力；RS422與RS485串行接口標(biāo)準(zhǔn)分別采用的是全雙工和半雙工，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱(chēng)為平衡傳輸。計(jì)算機(jī)與PLC的數(shù)據(jù)通信，計(jì)算機(jī)的串口采用的是RS232協(xié)議，而PLC的串口采用RS485的協(xié)議。

3.2 西門(mén)子S7-200 PLC與計(jì)算機(jī)串口通信實(shí)現(xiàn)

PLC與計(jì)算機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)關(guān)系到數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程是否能夠按要求實(shí)現(xiàn)，下面筆者將以西門(mén)子S7-200PLC為例，分析具體的PLC與計(jì)算機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)。

西門(mén)子S7-200PLC能夠廣泛運(yùn)用于多種工業(yè)生產(chǎn)之中是因?yàn)槠渲С侄喾N通信協(xié)議，它內(nèi)置的S7-200CPU可以支持多種通用協(xié)議和專(zhuān)用協(xié)議。不同的協(xié)議在不同的網(wǎng)絡(luò)層次中發(fā)揮著不同的作用，以保證PLC與計(jì)算機(jī)之間的順利通信。通用協(xié)議一般在高層子網(wǎng)中采用，公司專(zhuān)用協(xié)議一般用于底層和中層子網(wǎng)中，其他專(zhuān)用協(xié)議用于專(zhuān)門(mén)的通信接口。西門(mén)子S7-200PLC通用協(xié)議采用ethernet協(xié)議，底層采用公司專(zhuān)用協(xié)議保證過(guò)程數(shù)據(jù)和控制命令傳輸?shù)臅r(shí)效性。西門(mén)子S7-200PLC在其他專(zhuān)有的通信接口中都有專(zhuān)用的協(xié)議對(duì)應(yīng)，例如點(diǎn)到點(diǎn)接口的PPI協(xié)議、多點(diǎn)接口的MPI協(xié)議、PROFIBUS協(xié)議、USS協(xié)議、自由通信協(xié)議等等。其中特別值得一提的是自由通信協(xié)議，利用該協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中與其他協(xié)議的共同操作，使得控制系統(tǒng)更加方便、靈活。在計(jì)算機(jī)端，PLC程序和計(jì)算機(jī)通信程序都可以在windows平臺(tái)環(huán)境下編寫(xiě)。PLC程序采用西門(mén)子提供的編程工具STEP7-Micro/WIN32，它非常適用于S7-200PLC的開(kāi)發(fā)，可以很方便的與PLC連接進(jìn)行調(diào)試。計(jì)算機(jī)通信程序采用微軟公司發(fā)布的VB語(yǔ)言，VB程序擁有友好的圖形界面并可設(shè)置多個(gè)通信參數(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)串口通信。

4 計(jì)算機(jī)與PLC 通信中的數(shù)據(jù)分析與處理

計(jì)算機(jī)與PLC之間的通信是基于數(shù)字通信方式，數(shù)字通信碼即是由計(jì)算機(jī)最基本的二進(jìn)制編碼方式實(shí)現(xiàn)，將“0”和“1”兩個(gè)字符按程序制定的編碼方式在計(jì)算機(jī)與PLC之間傳輸。這些“0”“1”表示的字符，包括數(shù)字、英文字母、符號(hào)及中文。串行數(shù)據(jù)傳輸，若使用8位代表一個(gè)字節(jié)，ASCII 碼小于127的大多數(shù)為可見(jiàn)字符，其他均屬不可見(jiàn)字符。而在VB 串行通信控件在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，默認(rèn)為傳輸文本，因此，在接收到80H以上數(shù)據(jù)，會(huì)自動(dòng)和下一字節(jié)組成一個(gè)漢字，這與實(shí)際要求明顯不符，因?yàn)橐宰止?jié)為單位監(jiān)視輸入輸出口，數(shù)據(jù)當(dāng)然會(huì)在00H-0FFH之間，此時(shí)，若顯示為漢字，則完全錯(cuò)誤。當(dāng)以文本模式存取數(shù)據(jù)時(shí)，這種方式從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中取回的是字符串，如果數(shù)據(jù)的ASCII碼均在0-127時(shí)，則可采用這種方式；當(dāng)以二進(jìn)制方式取回?cái)?shù)據(jù)，這種以二進(jìn)制方式從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取回的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)據(jù)。如果不能確定傳輸數(shù)據(jù)的ASCII 碼值，則宜采用這種方式，否則在數(shù)據(jù)中出現(xiàn)控制符或ASCII碼值大于127的字節(jié)時(shí)，就不能正常通信。

在數(shù)字通信數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，往往會(huì)受到工業(yè)生產(chǎn)中其他干擾源的干擾，給通信數(shù)據(jù)疊加上了很多干擾信號(hào)，這些干擾信號(hào)并不是我們想要得到的，如果使用原有程序?qū)ΟB加了干擾信號(hào)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理就會(huì)導(dǎo)致通信錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)就不能給PLC返回正確的操作信號(hào)，嚴(yán)重時(shí)可直接致使工業(yè)生產(chǎn)停滯。所以不論是計(jì)算機(jī)方還是PLC方，當(dāng)作為接收方時(shí)就需要對(duì)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)碼校驗(yàn)，確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤才能使用，如數(shù)據(jù)有誤可對(duì)其進(jìn)行糾正。常有的檢測(cè)碼有奇偶校驗(yàn)碼，奇偶校驗(yàn)碼是一種通過(guò)增加冗余位使得碼字中\(zhòng)"1\"的個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法，在實(shí)際使用時(shí)又可分為垂直奇偶校驗(yàn)、水平奇偶校驗(yàn)和水平垂直奇偶校驗(yàn)等幾種，其中水平垂直奇偶校驗(yàn)可用來(lái)糾正部分差錯(cuò)。

上述內(nèi)容介紹了串行通信接收中的ASCII碼控制和數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式，下面將闡述數(shù)據(jù)通信的發(fā)送端和接收端的完整通信流程。

數(shù)據(jù)發(fā)送端在數(shù)據(jù)發(fā)送之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換，將漢字、英文字母這些雙字節(jié)和單字節(jié)字符都統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成字節(jié)型數(shù)據(jù)再發(fā)送出去。具體的軟件程序流程為先引用通信控件聲明字節(jié)數(shù)組，將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)填入到字節(jié)數(shù)組中，最后為字節(jié)數(shù)組名稱(chēng)填入output屬性，通過(guò)通信接口傳輸完成發(fā)送數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)接收端先將接收的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)存入字節(jié)數(shù)組中，再根據(jù)程序需要從數(shù)組中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行自動(dòng)化控制或者顯示數(shù)據(jù)。具體的軟件程序流程第一步與發(fā)送端相同，引用通信控件聲明字節(jié)數(shù)組，將接收的數(shù)據(jù)寫(xiě)入新聲明的字節(jié)數(shù)組中，給字節(jié)數(shù)組名稱(chēng)填入input屬性，當(dāng)程序需要調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)以Lbound和Ubound方法取的數(shù)據(jù)范圍，再解析取到的字節(jié)型數(shù)據(jù)即可。

5 結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)與PLC通信對(duì)于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集與計(jì)量，數(shù)據(jù)分析，過(guò)程控制等有重要作用，采用串口通信的方式以及文中表述的很多細(xì)節(jié)的選擇，通信過(guò)程中的數(shù)據(jù)檢錯(cuò)，區(qū)分并合理的聯(lián)合利用文本方式傳輸和二進(jìn)制方式傳輸，使得計(jì)算機(jī)和PLC直接高效的進(jìn)行通信。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉廣，邢建春，王平.計(jì)算機(jī)與PLC通信中的數(shù)據(jù)處理[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2003，16，2.