张洛杰
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PLC是一种可编程序控制器,从原来的传统硬PLC发展到现在的可融入到控制组态软件当中的软PLC。这项变革将扩大PLC在工控、工业自动化领域中所占有的份额。传统的PLC用户按照习惯和技术积累,不能放弃原有的投资,只能在原来投资的基础上进行技术改造,增加性能更好的设备,以提高生产效率和扩大再生产。
自由通讯”的意思是:上位可以依据下位给出的协议,按照该协议对下位进行存取操作。用在触摸屏或者PLC上就是:通讯命令完全交由宏指令(对HMI而言)或者梯形图(对PLC而言)来完成。
这里要举的例子就是用永宏自由通讯(FUN151 MD1模式)实现对MODBUS_RTU通讯(MODBUS_RTU协议内容网上可以下载)。我觉得RTU的比较难的在于CRC校验的实现,当然永宏本身是有 CRC16 指令的,这样可以省去CRC生成算法,但在一些没有CRC指令的PLC上面,就需要自己编写了,这里来编写CRC算法。
CRC算法说明,大概就是下面这几个意思:
1.设置CRC寄存器,并给其赋值FFFF(hex)。
2.将数据的个8-bit字符与16位CRC寄存器的低8位进行异或,并把结果存入CRC寄存器。
3.CRC寄存器向右移一位,MSB补零,移出并检查LSB。
4.如果LSB为0,重复第三步;若LSB为1,CRC寄存器与多项式码相异或。
5.重复第3与第4步直到8次移位全部完成。此时一个8-bit数据处理完毕。
6.重复第2至第5步直到所有数据全部处理完成,最终CRC寄存器的内容即为CRC值。
在工业控制系统中,PLC作为一种稳定可靠的控制器已经得到了广泛的应用。但是由于中小型PLC的人机接口功能不很完善,不能提供给用户一个友好的交互界面,因此妨碍了对现场运行过程的跟踪与监控。
PLC实际工作中,通常人们采用4种装置为PLC配置人机界面:编程终端、显示终端、工作站及个人计算机。编程终端主要用于编程与调试,其监控功能相对较弱。显示终端的功能比较单一,主要用作现场显示。工作站系统很受用户欢迎,它功能全面、使用简单,但由于要配置组态软件,因而价格比较昂贵。个人计算机可配备多种语言,提供优良的软件平台,开发各种应用系统,特别是动态画面显示等,与PLC相结合组成一套PC-PLC监控管理系统,能够充分发挥它们各自的优点。但是在该系统中,关键的问题就是通信,用户对此须做较多的开发工作。
本文详细阐述了PC与PLC互连通信的一般方法,并以永宏公司的FATEK-FBS PLC为对象,以实际四层电梯模型监控系统为例,介绍了利用大家都熟悉的编程语言Visual Basic 和Step7,实现PLC与上位计算机实时通信的通信过程。
2 通信方式
面对众多生产厂家的各种类型PLC,它们各有优缺点,能够满足用户的各种需求,但在形态、组成、功 能、编程等方面各不相同,没有一个统一的标准,各厂家制订的通信协议也千差万别。目前,人们主要采用以下三种方式实现PLC与PC的互联通信:
(1) 通过使用PLC开发商提供的系统协议和网络适配器,来实现PLC与PC机的互联通信。但是由于其通信协议是不公开的,因此互联通信必须使用PLC开发商提供的上位机组态软件,并采用支持相应协议的外设。可以说这种方式是PLC开发商为自己的产品量身定作的,因此难以满足不同用户的需求。
(2) 使用目前通用的上位机组态软件,如组态王、InTouch、WinCC、力控等,来实现PLC与PC机的互连通信。组态软件以其功能强大、界面友好、开发简洁等优点目前在PC监控领域已经得到了广泛的应用,但是一般价格比较昂贵。组态软件本身并不具备直接访问PLC寄存器或其它智能仪表的能力,必须借助I/O驱动程序来实现。也就是说,I/O驱动程序是组态软件与PLC或其它智能仪表等设备交互信息的桥梁,负责从设备采集实时数据并将操作命令下达给设备,它的可靠性将直接影响组态软件的性能。但是在大多数情况下,I/O驱动程序是与设备相关的,即针对某种PLC的驱动程序不能驱动其它种类的PLC,因此组态软件的灵活性也受到了一定的限制。
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