【摘要】近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在數(shù)據(jù)信息采集活動(dòng)中，上位機(jī)與可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）之間的串行通信已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)控制活動(dòng)中的重要方式。工業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大化給相關(guān)設(shè)備器材的自動(dòng)化水平提出了更高的要求，而這就要求要求技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集活動(dòng)中要保持更高的精度。本文擬研究分析上位機(jī)與PLC之間的串行通信在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集活動(dòng)的具體實(shí)施辦法，從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、軟件設(shè)計(jì)等兩方面進(jìn)行論述，以供相關(guān)企業(yè)和人員參考研究。

【關(guān)鍵詞】上位機(jī);PLC;串行通信

1.引言

PLC是當(dāng)前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息采集活動(dòng)中應(yīng)用較為廣泛的一種新興工業(yè)控制器，由于在實(shí)際活動(dòng)中所體現(xiàn)出的性能優(yōu)越、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，備受?chē)?guó)內(nèi)外中眾多相關(guān)廠家的親睞。

以S市某化肥廠為例，在該化肥廠的集散控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)組態(tài)軟件在連接上位機(jī)與PLC的過(guò)程中，出現(xiàn)了成本較高、控制難度較大等問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，該化肥廠嘗試重新進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的調(diào)整，并重新設(shè)計(jì)現(xiàn)骨干軟件，以滿足了化肥廠現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工況的要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)采集目標(biāo)。

2.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

2.1 硬件組成

S市某化肥廠的集散控制系統(tǒng)由兩種通訊協(xié)議組成，即RS232和RS485，也有兩種通訊協(xié)議存在一定的差異，這就需要相關(guān)工程技術(shù)人員需要利用ADAM4520來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程。COM06這一單元模塊有A、B個(gè)PORT口，A口符合RS232協(xié)議，B口符合RS422/RS485協(xié)議。在本系統(tǒng)中，集散控制系統(tǒng)共連接了4臺(tái)PLC，而為了最大限度的確保程序在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性，技術(shù)人員采用雙機(jī)冗余系統(tǒng)，這樣可以確保一旦主機(jī)發(fā)生意外故障而無(wú)法正確運(yùn)行時(shí)，備份機(jī)能夠及時(shí)接班繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)[1]。

2.2 符合通訊協(xié)議的電纜連接

為了確保通訊協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換能夠順利的進(jìn)行，這就要求工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)建立起符合兩種通訊協(xié)議的電纜連接來(lái)?？茖W(xué)正確的電纜連接離不開(kāi)對(duì)兩種接口協(xié)議的正確認(rèn)識(shí)。當(dāng)前最為常見(jiàn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)、將計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)有機(jī)地進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議是RS232，而相比較之下，RS232串行接口總線主要于以下情況，即設(shè)備器材之間的距離>15m，傳輸速率維持在最大20kB/s左右[2]?；谶@一認(rèn)識(shí)，本集散控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)與ADAM4520l的接線就是符合RS232協(xié)議的串行電纜。

2.3 軟件系統(tǒng)組成

在設(shè)計(jì)相關(guān)的軟件系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)當(dāng)明確自己的基本設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)理念。由于軟件系統(tǒng)是為了正常的通訊功能而服務(wù)的，這就要求軟件需要實(shí)現(xiàn)VB與PLC之間的成功通訊。一般情況下，我們往往采用兩種上位機(jī)鏈接通信方式，即上位機(jī)向PLC發(fā)送通信請(qǐng)求命令與PLC向上位機(jī)發(fā)送通信請(qǐng)求命令。根據(jù)這兩種方式，軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)人員可以依據(jù)相關(guān)的工業(yè)管理來(lái)制定一定的通訊規(guī)約，如規(guī)定好上位機(jī)向PLC所發(fā)的命令幀格式及其命令幀的格式，規(guī)定 PLc向上位機(jī)返回的應(yīng)答呵格式及其應(yīng)答幀的格式。

由于在軟件系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，上位機(jī)的命令幀是通過(guò)VB中MSComm通訊控件所產(chǎn)生的通信事件來(lái)實(shí)現(xiàn)命令發(fā)送的，因而，結(jié)合該化肥廠的實(shí)際工作情況，研究人員應(yīng)當(dāng)盡量控制PLC固定儲(chǔ)存器區(qū)域中的數(shù)據(jù)[3]。PLC所返回的命令幀同樣需要經(jīng)過(guò)相關(guān)的軟件數(shù)據(jù)進(jìn)行通信接收，這就說(shuō)明，研究人員采集在所需要的數(shù)據(jù)后，通過(guò)利用MSChart控件來(lái)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方式，能夠順利地完成了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。

3.軟件的設(shè)計(jì)

3.1 MSComm通訊控件的設(shè)計(jì)

在VB當(dāng)中，MSComm控件實(shí)現(xiàn)成功通訊的重要控件，而在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)著重注意以下幾點(diǎn)。首先要做好初始化工作，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)置端口號(hào)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以當(dāng)前所使用的串行口作為基本參考對(duì)象。在設(shè)置好端口號(hào)之后，設(shè)計(jì)人員設(shè)置好Settings工作，對(duì)停止位、奇偶校驗(yàn)、波特率、數(shù)據(jù)位等基本參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。在設(shè)置過(guò)程中設(shè)計(jì)人員要注意設(shè)置讀取數(shù)據(jù)的類(lèi)型與其讀取的字符數(shù)。當(dāng)設(shè)置InputLen為0時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要利用MSComm控件來(lái)讀取緩沖區(qū)中的全部?jī)?nèi)容;當(dāng)設(shè)置Rthreshold為1時(shí)，設(shè)計(jì)人員則需要將接收到的每一個(gè)字符都經(jīng)過(guò)MSComm控件進(jìn)而產(chǎn)生OnComm事件[4]。

3.2 軟件的握手

實(shí)現(xiàn)軟件握手，設(shè)計(jì)人員需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

第一，要確保VB程序與PLC實(shí)現(xiàn)成功通信，確保程序所發(fā)送的命令幀正確無(wú)誤。這就要求設(shè)計(jì)人員要仔細(xì)鑒定分析應(yīng)答幀的結(jié)束碼，判斷其是否出錯(cuò)，如若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則應(yīng)當(dāng)依據(jù)錯(cuò)誤的具體類(lèi)型進(jìn)行針對(duì)性處理;

第二，在通訊程序的OnComm事件中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)判斷CommEvent是否產(chǎn)生接收事件，如若產(chǎn)生，則應(yīng)當(dāng)接收，否則不接收;

第三，在處理程序中錯(cuò)誤語(yǔ)句的活動(dòng)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)不斷提高系統(tǒng)自身的應(yīng)對(duì)能力和防御能力，以及時(shí)有效地辨認(rèn)用戶的錯(cuò)誤語(yǔ)句，避免不必要的麻煩[5]。

3.3 程序基本輪廓設(shè)計(jì)思想

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)程序的基本輪廓時(shí)，應(yīng)當(dāng)首要利用VB的事件驅(qū)動(dòng)特性，充分發(fā)揮出用戶的自主選擇權(quán)，讓用戶能夠依據(jù)自身需求來(lái)選擇是利用全部四臺(tái)PLC進(jìn)行運(yùn)作還是只使用當(dāng)中的一臺(tái)。如果選擇全部運(yùn)作，那么設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)好所有的通信接電的相應(yīng)命令幀，并實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)與觀察;如果選擇運(yùn)行單個(gè)的PLC，那么設(shè)計(jì)人員需要輸入與PLC從站單元相對(duì)應(yīng)的所想要顯示采集數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)號(hào)，并與用戶的確認(rèn)步驟進(jìn)行同步操作，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)通訊端口定時(shí)從現(xiàn)場(chǎng)PLC中接收數(shù)據(jù)的目的[6]。需要指出的是，本程序的運(yùn)行環(huán)境是windowsxp與VB6.0，在實(shí)際操作過(guò)程中，用戶可以通過(guò)個(gè)人的喜好與實(shí)際的需求從PLC單元對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集分析處理，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件，依據(jù)已采集的數(shù)據(jù)與當(dāng)前具體情況技術(shù)人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行相應(yīng)處理。

4.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前在工業(yè)控制活動(dòng)中，上位機(jī)與可PLC之間的串行通信已經(jīng)成為其中的重要組成部分。面臨日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力與發(fā)展形勢(shì)，企業(yè)需要從集散控制系統(tǒng)的構(gòu)造與軟件程序的開(kāi)發(fā)應(yīng)用兩方面著手來(lái)推行通訊的成功實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)有效利用高級(jí)語(yǔ)言VB，將其與C200HE進(jìn)行有機(jī)地連接，進(jìn)而利用串行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)化肥廠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息采集的目的，具有穩(wěn)定性、靈活性、高校性等一系列優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。當(dāng)前基于上位機(jī)與PLC之間的串行通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)在S市的某化肥廠正式投入使用，并取得了預(yù)期的效果。這說(shuō)明，隨著相關(guān)廠家其生產(chǎn)活動(dòng)的自動(dòng)化程度不斷提高，串行通信數(shù)據(jù)系統(tǒng)的應(yīng)用將不斷拓展到更深更廣泛的領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：黃龍（1992—），湖北武漢人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于湖北科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院，研究方向：通信數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)安全。