1、PLC串行通信在測控裝置中的實現黃天戍，吳少勇 時間:2008年08月26日 字 體: 大 中 小關鍵詞:摘要：關鍵詞： RS-232串行通信 可編程控制器 自由端口模式 數據緩沖區 PC/PPI電纜HG-2003型溫升測控裝置是筆者與我國北方某科學研究院聯合開發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及其網絡已被公認為現代測控裝置開發的幾大支柱之一，而且從近幾年的統計數字來看，PLC產品在世界范圍內的產量、銷量高居各測控器件榜首，因此筆者決定本測控系統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。PLC的三大亮點是：(1)集電控、電傳、電儀三電于一

2、體；(2)網絡的性能價格比高；(3)可靠性高。這些亮點就使得整個測控設備結構簡單、可靠性高，同時也為實現系統控制功能的二次開發奠定了良好的技術基礎。本文主要討論設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 溫升測控系統整體介紹1.1 HG2003測控裝置的測控對象及結構測控裝置的物理結構分為兩部分：操作控制臺和試區控制箱。其中,試區控制箱即PLC控制箱被安裝在試驗區的隔離開關柜內。操作控制臺即PC機人機界面操作臺則安裝在控制室內。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的基本功

3、能包括：開關分合控制指示功能；設備和試品的過流、過壓、過熱報警及保護功能；各種操作連鎖功能,如電源開關柜內10kV電源斷路器和隔離開關柜內的手動隔離開關、控制室門觸點、試驗大廳門觸點間的連鎖保護功能等，并設有相關的報警提示畫面。這些功能可以避免操作順序出錯。2 S7-200通信程序的設計與實現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；只有主機才有權主動發送請求報文，從機收到后返回響應報文。下面主要談一談編程過程中應注意的幾個問題。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的用戶程序中應考慮電纜的切換時間。S7-200 CPU接收到RS232設備的請求報文到它發送響應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，并將異或的結果(異或校驗碼)作為報文的一部分發送到接收端。接收方接收到數據后計算出所接收到

5、的數據的異或校驗碼，再與發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、結束字符與數據字符的混淆。因為報文的起始字符和結束字符只有8位，接收到的報文數據區內出現與起始字符或結束字符相同的數據字符的機率很大，這可能會引起字符混淆。可以在發送前對數據作某種處理，例如選擇起始字符和結束字符為某些特殊的值，而將數據字符轉化為BCD碼或ASCII碼后再發送，這樣可以避免出現上述的情況，但是會增加編程的工作量和數據傳送的時間。2.3 通信程序中關鍵指令的使用與說明發送指令XMT(Transmit)用于啟動自由端口模式下數據緩沖區(TBL)數據的發送，指令格式如圖1所示。通

6、過指定的通信端口(PORT),將存儲在數據緩沖區(TBL)中的信息發送。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計與實現3.1 Windows環境下的PC機通信程序在Windows環境下，操作系統通過驅動程序控制各硬件資源，不允許用戶像在DOS環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。程序員只需設置和監視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉地實現串行通信。3.2 MSComm控件的屬性MSCo

7、mm控件主要屬性如下：(1)Comm Port：設置并返回通信端口號。(2)Settings：以字符的形式設置并返回波特率、奇偶校驗位、數據位和停止位。其中字符n、o、e分別代表無校驗、奇校驗、偶校驗。(3)Port Open：設置并返回通信端口狀態。設置為Ture時，打開端口；設置為False時，關閉端口。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)事件驅動方式：RTHreshold屬性非0時，收到字符或傳輸線發生變化時就會產生串口事件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(接收緩沖區的字節數)屬性值，處理接收到的信息。本裝置中采用事件驅動方式。用Visual Basic語言設計串行通信程序簡單實用，關鍵是如何形成一個友好的用戶界面。編程的細節這里不再詳述。隨著工業PC機的推出，個人計算機在工業現場運行的可靠性問題也得到了解決。因此在各類測控設備中實現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成簡易工作站或者工作終端，實現集中顯示、集中報警功能；另一方面也可把個人計算機開發成PLC編程終端，通過編程器接口接入PLC網絡，進行編程、調試及監控，并最終達到PLC測控設備結構簡單、運行可靠、維護容易、便于二次開發的技術特點。?參考文獻1 廖常初. PLC編程及應用.北京:機械工業出版社，2002.92