如何用PC和PLC組建監(jiān)控系統(tǒng)

1 引言

　　由于plc結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、靈活性強(qiáng)，因而廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)在普遍采用觸摸屏加plc的方法來(lái)監(jiān)控設(shè)備，但觸摸屏視角窄、不適應(yīng)惡劣環(huán)境，且plc的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力相當(dāng)有限、不易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。有鑒于此，我們采用優(yōu)秀的可視化軟件visual basic，由計(jì)算機(jī)加plc組建監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)既克服了由觸摸屏加plc組建的監(jiān)控系統(tǒng)的不足，又可完成對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 串行通訊協(xié)議

　　計(jì)算機(jī)與plc通訊時(shí)，一般由計(jì)算機(jī)發(fā)命令給plc，啟動(dòng)通信，plc收到命令后自動(dòng)發(fā)回應(yīng)答。下面給出了命令幀、應(yīng)答幀以及幀檢查的結(jié)構(gòu)。

　fcs（frame checksum）表示報(bào)頭開(kāi)始到報(bào)文結(jié)束間所有數(shù)據(jù)執(zhí)行邏輯加操作所得的結(jié)果。

　　它由兩位ascii碼字符組成，每次plc接收到計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的一幀數(shù)據(jù)，即計(jì)算其校驗(yàn)和，結(jié)果記為fcs2，將fcs2與幀中所包含的fcs1比較，可檢查該幀是否有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。如果有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，plc立即發(fā)送錯(cuò)誤信息給計(jì)算機(jī)，利用這一機(jī)制，有效防止了數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。

3 串行通信口初始化

　　3.1 計(jì)算機(jī)串行通信口初始化

　　vb的mscomm控件通過(guò)串行端口傳送和接收數(shù)據(jù)。因此，可通過(guò)對(duì)visual basic的mscomm控件的相關(guān)屬性的設(shè)置來(lái)對(duì)串口進(jìn)行初始化。

　　mscomm控件的主要屬性如表1

計(jì)算機(jī)串口初始化程序段如下：

　　with mscomm1

　　.portopen = false

　　.commport = 1 file://設(shè)置通信端口號(hào)為1

　　.settings=“9600，n，8，1” file://波特率為9600，不作

　　file://字符校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位

　　.portopen=true file://打開(kāi)通信端口

　　.inputmode=cominputmodebinary file://以字節(jié)方式接收數(shù)據(jù)

　　end　with

　3.2 plc串行通信口初始化

　　西門(mén)子s7-200可以采用用戶(hù)定義通信協(xié)議（自由口）模式實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與plc、plc與plc的通信。自由口通信是通過(guò)用戶(hù)程序控制s7-200 cpu串行通信口的操作模式。利用自由口模式可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)定義通信協(xié)議連接多種智能設(shè)備。s7-200 cpu自由口的控制字節(jié)描述如表2。

　plc串口初始化程序如下：

　　ld sm0.1 file://首次掃描閉合

　　movb 16#09，smb30 file://初始化自由口，9600波特率，

　　file://8位數(shù)據(jù)，無(wú)校驗(yàn)

　　movb 16#e0，smb87 file://初始化接收控制信息，檢測(cè)信

　　file://息結(jié)束符、空閑線(xiàn)信息條件

　　movb 16#24，smb88 file://信息字符開(kāi)始

　　movb 16#2a，smb89 file://信息字符結(jié)束

　　movb +5，smw90 file://設(shè)置空閑線(xiàn)超時(shí)時(shí)間

　　movb 200，smb94 file://設(shè)置最大允許接收字符數(shù)

　　atch int_0，23 file://設(shè)置接收完成中斷

　　atch int_1，9 file://設(shè)置發(fā)送完成中斷

　　eni file://設(shè)置用戶(hù)中斷允許

4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸處理

　　因?yàn)楦鞣N原因，使得系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生了變化，因此，監(jiān)控系統(tǒng)必須具備實(shí)時(shí)性要求，也就是說(shuō)，只要設(shè)備狀態(tài)一改變，監(jiān)控系統(tǒng)就將信息采集并傳送到計(jì)算機(jī)，以便監(jiān)控人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況作出判斷、進(jìn)行相應(yīng)的操作。實(shí)時(shí)性包括計(jì)算機(jī)與plc實(shí)時(shí)通信以及plc實(shí)時(shí)監(jiān)控所聯(lián)設(shè)備狀態(tài)兩方面內(nèi)容。

　　4.1 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理

　　該部分由vb的timer控件完成。通過(guò)引發(fā)timer事件（timer事件是vb模擬實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)器的事件），timer控件可以定時(shí)執(zhí)行規(guī)定的操作，使得plc所連接的設(shè)備狀態(tài)信息及時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)。

4.2 plc實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理

　　由于s7-200系列plc在自由口模式下，通信協(xié)議完全由梯形圖程序控制。s7-200cpu連續(xù)掃描用戶(hù)程序、執(zhí)行用戶(hù)任務(wù)。plc在程序執(zhí)行過(guò)程中，基于穩(wěn)定、快速、靈活等方面考慮，cpu每個(gè)掃描周期都通過(guò)輸入輸出映像寄存器來(lái)執(zhí)行實(shí)際輸入輸出操作，即讀實(shí)際輸入點(diǎn)值到映像寄存器、寫(xiě)映像寄存器值到實(shí)際輸出點(diǎn)。由于在中斷中不能順利進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作，因此，可通過(guò)編程，利用plc循環(huán)掃描執(zhí)行程序的特點(diǎn)，使得在程序掃描期間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與輸入輸出映像寄存器區(qū)交換數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)只要通過(guò)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)實(shí)時(shí)完成通信就可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)際輸入輸出點(diǎn)的效果。

　　該部分的程序段如下：

　　主程序部分：

　　ld sm0.1 file://首次掃描閉合

　　call subr_0 file://調(diào)用子程序0

　　movb 1，vb0 file://vb0.0置1

　　ld vb0.0 file://設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)與映像區(qū)交換數(shù)據(jù)條件

　　call subr_1 file://調(diào)用子程序1

　　┇

　　end file://主程序結(jié)束

　　子程序1部分程序如下：

　　ld sm0.0 file://始終閉合

　　movd vd101，id0 file://數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)到數(shù)字量輸入

　　file://映像區(qū)

　　movd id0，vd101 file://讀數(shù)字量輸入映像區(qū)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)

　　file://存儲(chǔ)區(qū)

　　movd vd201，qd0 file://數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)到數(shù)字量輸

　　file://出映像區(qū)

　　movd qd0，vd201 file://讀數(shù)字量輸出映像區(qū)數(shù)據(jù)到數(shù)

　　file://據(jù)存儲(chǔ)區(qū)

　　movw aiw0，vw301 file://讀模擬量輸入映像區(qū)到數(shù)據(jù)存

　　file://儲(chǔ)區(qū)

　　movw vw401，aqw0 file://數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)到模擬量輸

　　file://出映像區(qū)

　　┇

　　cret file://子程序返回

　　發(fā)送、接收部分：

　　rcv vb500，0 file://從端口0接收數(shù)據(jù)存于vb500單元

　　file://起始的連續(xù)單元

　　xmt vb55，0 file://將vb55單元后的指定數(shù)據(jù)從端口0

　　file://連續(xù)發(fā)出

5 結(jié)束語(yǔ)

　　從以上敘述，可以看到，由計(jì)算機(jī)與plc組建實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵在于解決計(jì)算機(jī)與plc實(shí)時(shí)通信、plc對(duì)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控問(wèn)題。計(jì)算機(jī)與plc組建的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本低、實(shí)時(shí)性好、操作簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)，利用計(jì)算機(jī)易組網(wǎng)功能，既可以做到工廠(chǎng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、信息共享，又可通過(guò)調(diào)制解調(diào)器連接因特網(wǎng)，使異地信息共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。實(shí)際工程中，該系統(tǒng)在惡劣的工業(yè)環(huán)境下工作穩(wěn)定、可靠，具有一定的應(yīng)用推廣價(jià)值。