基于C++Builder API函數(shù)的歐姆龍PLC串行通信
1 引言
計算機串行通信是計算機與控制設備(plc)進行數(shù)據(jù)傳送的基本通信方式，也是實現(xiàn)工業(yè)自動控制經(jīng)常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴格約定了與其對應的通信協(xié)議，要確保計算機與plc之間能正常通信，就必須遵照其通信協(xié)議編寫通信程序。
2 串行通信
串行通信在工業(yè)系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，串行端口(rs-232)是計算機上的標準配置，常用于連接調(diào)制解調(diào)器來傳輸數(shù)據(jù)，在計算機的硬件設備管理器中可以看到，定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種，分別是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式為例進行介紹。
3 上位機編程
3.1 c++builder編程
c++builder是由borland公司推出的產(chǎn)品。它采用c++語言作為開發(fā)語言，是面向對象語言，具有可視化編程界面且功能強大。
3.2 c++builder串行通信相關api函數(shù)
c++builder本身并不提供單獨的串行通信組件，而是使用一些windows api的函數(shù)來達到此目的。這些函數(shù)是由操作系統(tǒng)所提供，可以為程序設計人員提供相當多的執(zhí)行功能。api中與串行通信相關的函數(shù)約有20個，本文將對經(jīng)常使用的函數(shù)作討論。
(1) 打開串行端口
hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0)
函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值，程序使用此返回值進行相關的串行端口操作。
comno：定義串行端口號，為com1、com2等。
generic_read|generic_write：對串行端口的讀/寫操作。
0：是否共享串行端口，通常不會將串行端口與其它程序共享，因此設為0，否則為1。
null：函數(shù)的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設為不可繼承。
open_existing：打開端口的方式，串行端口是一種設備，必須指定為open_existing方式。
0：使用同步或異步方式傳輸數(shù)據(jù)，同步方式編程簡單，速率快，因此設為0，否則為1。
0：由于使用串行端口編程，設為0。
(2) 得到串行端口狀態(tài)：
getcommstate(hcomm，&dcb)
函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值。
dcb：串行端口控制塊地址，負責對串行端口參數(shù)進行設置，具體參數(shù)如下：
dcb.baudrate：設置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種，一般為：9600kb/s。
dcb.bytesize：設置串行端口的數(shù)據(jù)位數(shù)，有5、6、7、8幾種，歐姆龍plc數(shù)據(jù)位數(shù)為7。
dcb.parity：設置串行端口的校驗位檢查，有none、even、odd幾種，設為none。
dcb.stopbits：設置串行端口的停止位數(shù)，有1、1.5、2幾種， 歐姆龍plc的停止位數(shù)為1。
(3) 設置串行端口狀態(tài)：
setcommstate (hcomm，&dcb)
函數(shù)參數(shù)定義與getcommstate()函數(shù)相同。
(4) 向串行端口寫數(shù)據(jù)：
writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null)
函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值。
senddata：寫數(shù)據(jù)的地址。
bs：寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。
lrc：被寫入的數(shù)據(jù)地址。
null：寫入數(shù)據(jù)的同步檢查，串行端口采用同步通信時可以設為null。
(5) 清除串行端口的錯誤或將串行端口當前的數(shù)據(jù)狀態(tài)送至輸入緩沖區(qū)：
clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs)
函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值。
dwerror：返回錯誤信息代碼。
cs：指向串行端口狀態(tài)的結構變量。
(6) 從串行端口的輸入緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù)：
readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null);函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值。
inbuff：指向用來存儲數(shù)據(jù)的地址。
cs.cbinque：讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。
nbytesread：總的讀取字節(jié)數(shù)。
null：如果不進行后臺工作，串行端口設為null。
(7) 關閉串行端口：
closehandle(hcomm)
函數(shù)參數(shù)定義如下：
hcomm：createfile()函數(shù)的返回值。
4 plc通信數(shù)據(jù)幀介紹
計算機與歐姆龍plc通信時，按應答方式進行。由計算機發(fā)給plc一組ascii碼字符數(shù)據(jù)，這一組數(shù)據(jù)成為命令塊。plc收到命令塊后經(jīng)分析認為命令正常，則按照命令進行操作，將操作結果返回給計算機。plc返回給計算機的這一組數(shù)據(jù)稱為響應塊。若plc收到命令后經(jīng)分析確認命令不正常，則返回給計算機錯誤命令塊。計算機和plc通信時，歐姆龍plc是被動的，必須先由計算機給plc發(fā)出命令塊，plc再給計算機發(fā)出響應塊。命令塊和響應塊以幀(frame)為單位進行傳送，一幀最多由131個字符組成。下面將歐姆龍plc命令幀與響應幀的組成結構介紹如下：
4.1 命令幀
命令幀組成結構如圖1所示。
幀結構解析：
@：在起始處必須放置
節(jié)點號：有效值為00—31， 表示pc機最多可同32臺plc通信
頭代碼：plc的命令代碼
發(fā)送文本：pc機發(fā)送的命令參數(shù)
fcs(frame check sequence) ：幀檢查順序代碼(幀校驗碼)
幀校驗碼是2位(bit) 十六進制數(shù)。它是由幀數(shù)據(jù)包含的所有字符的ascii碼進行位異或運算的結果。
終止符：“*”號和回車符“cr”
舉例如下：
讀h區(qū)命令幀結構如圖2所示。
4.2 響應幀
響應幀結構如圖3所示。
幀結構解析：
@ ：返回命令頭
節(jié)點號 ：有效值為00—31，返回數(shù)據(jù)的plc節(jié)點號
頭代碼 ：plc的命令代碼
尾代碼 ： 返回命令完成狀態(tài)碼
接收文本： 在有數(shù)據(jù)時返回的數(shù)據(jù)
fcs ：幀檢查順序代碼
終止符：“*”號和回車符“cr”
舉例如下：
讀h區(qū)響應幀結構圖4所示。
4.3 fcs(幀數(shù)據(jù)冗余校驗碼)的計算
為了降低串行通信的誤碼率，在接收和發(fā)送端都必須對數(shù)據(jù)進行校驗，常用的方法是進行fcs校驗。對幀數(shù)據(jù)進行冗余校驗計算時，應對幀數(shù)據(jù)中各個字符的ascii碼進行位異或運算，然后將結果轉為2位十六進制字符。
5 c++builder api函數(shù)應用
5.1 通信主程序的設計架構
通信主程序的主要功能：實現(xiàn)計算機對plc的運行控制和狀態(tài)監(jiān)視，即構成一個閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，程序設計架構如圖5所示。
5.2 打開串信端口
(1) 打開通信端口，對端口進行初始化設置，工作流程如圖6示。
(2) 打開通信端口程序源代碼：
void__fastcall tform1：：button1click(tobject *sender)
{
char *comno;
dcb dcb;
string temp;
temp=“com”+inttostr(rdcom-》itemindex+1);
comno=temp.c_str() ;
hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，
0，null，open_existing，1，0);
if(hcomm==invalid_handle_value)
{
messagebox(0，“打開通信端口錯誤，請檢查端口是否被占用!!” ，“comm error”，mb_ok);
return;
}
getcommstate(hcomm，&dcb);
dcb.baudrate=cbr_9600;
dcb.bytesize =7;
dcb.parity =evenparity;
dcb.stopbits =onestopbit;
setcommstate(hcomm，&dcb);
if(!setcommstate(hcomm，&dcb))
{
messagebox(0，“通信端口設置錯誤!!!”，“set error”，mb_ok);
closehandle(hcomm);
return;
}
}
5.3 寫plc內(nèi)存數(shù)據(jù)
(1) 將計算機發(fā)出的命令寫入plc，實現(xiàn)計算機對plc的控制功能。工作流程如圖7示。
(2) 寫plc內(nèi)存函數(shù)程序源代碼：
string tform1：：write(string address，string value)
{
unsigned long lrc，bs;
string temp;
char *senddata;
char inbuff[1024];
int ln，i=0;
string word，check;
dword nbytesread，dwevent，dwerror;
comstat cs;
word=“@00wd”+address+value;
if(hcomm==0)
{
messagebox(0，“串口未打開!!!”，“錯誤信息”，mb_ok);
return(0);
}
temp=outchecksum(word);
senddata=temp.c_str() ;
bs=strlen(senddata);
loop：
if(++i《=3)
{
writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null);
sleep(100);
if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);
clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs);
if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))
{
purgecomm(hcomm，purge_rxclear);
return(0);
}
readfile(hcomm，inbuff，15，&nbytesread，null);
check=inbuff;
if(check.substring(6，2)!=“00”)
{
goto loop;
}
}
else
{
messagebox(0，“數(shù)據(jù)寫錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok);
}
}
5.4 讀plc內(nèi)存數(shù)據(jù)
(1)從plc中讀取數(shù)據(jù)，監(jiān)視plc的運行數(shù)據(jù)，工作流程如圖8示。
(2) 讀plc內(nèi)存函數(shù)程序源代碼：
string tform1：：read(string address，string value)
{
string readdata，readdata1，readdata2;
string temp;
unsigned long lrc，bs;
char *senddata;
int ln，i=0，len;
dword nbytesread，dwevent，dwerror;
comstat cs;
char inbuff[1024];
string word;
word=“@00rd”+address+value;
if(hcomm==0) return(0);
temp=outchecksum(word);
senddata=temp.c_str();
bs=temp.length();
loop：
if(++i《=3)
{
writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null);
sleep(100);
if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);
clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs);
if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))
{
purgecomm(hcomm，purge_rxclear);
return(0);
}
cs.cbinque=4*strtoint(value)+11;
readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null);
inbuff[cs.cbinque]=`\0`;
readdata =inbuff;
len=readdata.length();
if(len==0)
{
goto loop;
}
if(readdata.substring(6，2)!=“00”)
{
goto loop;
}
if(inchecksum(readdata)!=1)
{
goto loop;
}
}
else
{
messagebox(0，“讀數(shù)據(jù)錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok);
}
return(readdata);
}
6 結束語
本文圍繞如何使用c++builder
api函數(shù)編寫出符合計算機與歐姆龍plc串行通信協(xié)議的控制程序進行闡述，項目已經(jīng)調(diào)試通過運行。
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