VC++ 环境下SIEMENS PLC 与PC 的串行通信.doc

中图分类号：TP273+.5VC+环境下Siemens PLC与PC的串行通信卫庆军1 ,曾文火2，曹传生3，闫红蕾4(1,2,3,4.江苏科技大学 机械与动力工程学院,江苏 镇江 212003)【摘 要】利用VC+6.0开发工具，完成了西门子S7-200 型PLC与PC的串行通信。其中，通信协议采用西门子PLC特有的自由口通信协议；串行通信采用Windows API函数实现。试验结果表明，这种串行通信方法，传输数据准确，简单，移植性强。【关键字】串行通信；VC+；S7-200；自由口Serial communications between siemens PLC and PC based on VC+Wei Qing-jun1, Zeng Wen-Huo2,Cao Chuan-Sheng3,Yan Hong-Lei4(1,2,3,4.Mechanical and Dynamical Engineering Institute, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang Jiangsu 212003,China)【Abstract】By using the development tool of VC+, the experiment managed the serial communication between Serial S7-200 of Siemens PLC and PC. The communication protocol is the free port communication protocol; the serial communication is completed by the Windows API function. The result of test indicates that this serial communication is accuracy for transferring data, simple and strong portability.【Keywords】Serial Communication; VC+; S7-200;Free Port0 引言可编程控制器(PLC)自问世以来，以其适用性强、适应面广、编程简单、体积小、功耗低、安装、调试维护方便等优点，得到了广泛应用的。但由于PLC的人机接口功能不很完善，不能对工业控制现场的数据信息进行及时、形象的反馈，而基于图形界面的Windows开发环境的出现，则可以顺利解决这一问题。所以，有必要开发PLC与PC的接口，这有利于充分发挥两者的优点，更好为工程应用服务。本文在Windows界面下，利用VC+6.0开发工具，以西门子S7-200为对象，采用常用的自由口通信协议，实现PLC与上位机的实时通信。1 PLC与PC通信接口及通信标准选择S7-200支持多种通信接口，如PPI电缆、CP通信卡和以太网通信卡。这里我们采用S7200专用的PC/PPI通信电缆与PC机的串口直接连接。该电缆既可作编程线又可用作PLC与PC的通信线。由于PC机的标准串口为RS232电平标准，而本试验采用的自由口通信端口为标准RS485口，所以两者连接时需进行电平转换，利用上述PC/PPI电缆即可实现这一功能。2 下位机PLC程序实现PLC作为本试验中的下位机，不主动发送数据，而是被动地响应上位机的指令。当响应完成或上位机暂无指令时，PLC一直处于等待接收状态。PLC程序主要由主程序、三个子程序和三个中断程序组成。2.1主程序主程序执行时，现在第一次扫描时调用初始化子程序。然后，即根据来自上位机的读（或写）指令调用响应读（或写）子程序。在每次指令接收完成后，PLC会调用BCC码校验子程序。来自上位机的读、写指令需满足特定的格式，以便于PLC识别，读、写指令格式如下：图1读、写指令格式Fig. 1 Format of Read and Write Instruction起始字符B0为ASCII码的“g”；指令类型B105H为读指令、06H为写指令；目标PLC站地址B2B3本试验假定为02H;目标寄存器地址B4B11共占4个字节，前两个字节为寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。类型代码如下：00 00 (H) ：I寄存器01 00 (H) ：Q寄存器02 00 (H) ：M寄存器08 00 (H) ：V寄存器例如：IB000的地址可表示为 00 00 00 00 (H) VB100的地址可表示为 08 00 00 64 (H)读写字节数M: B12B13当读指令时，始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节(转换成十六进制ASCII码后占16个字节)的数据，此时M的内容可任意填写。当写指令时，M必须与实际写入数据的ASCII码所占字节数一致，如要写入一个字节的数据，其十六进制ASCII码占2个字节，则M为02H，一条指令最多可写入8个字节的数据，此时M应为10H。要写入的数据B14B29该区域共占16个字节，且必须填满。当写指令时，该区域为所写数据的十六进制ASCII码，但只有前M个字节的数据会被写入目标寄存器。当读指令时，该区域代码任意。BCC校验码B30B31校验码是为检查指令在传输过程中是否发生错误而设的。BCC码的计算方法为指令B1B29的异或和，即：bcc=B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor B29结束字符B32为ASCII码的“G”。2.2初始化子程序初始化程序主要完成通信端口的设置(波特率、数据位数、停止位、校验)，这主要通过设置PLC中相应的特殊寄存器的参数来实现。此外，在初始化程序中，将进行中断允许操作，本试验涉及的中断主要为接收完成中断和发送完成中断。该中断在接收（或发送）完成是发生，并调用相应的中断处理子程序。2.3读、写操作子程序读(或写)操作子程序当来自上位机的指令满足读(或写)指令的格式时调用。指令格式如上所述。PLC在响应来自上位机的读、写指令后，会发送一条21字节长的反馈报文给上位机。其中包含了响应上位机读、写指令的情况。反馈报文格式如下：图2 反馈报文格式Fig. 2 Format of Feedback Message起始字符B0ASCII码“g”;状态信息B101H读取正确、02H写入正确、03H BCC码校验错误、04H指令不合法。数据区B2B17读指令所指定的特定寄存器内、一定字节数的数据；BCC校验码B18B19指令B1B17的异或和；结束字符B20本试验约定为26H.3 上位机PC串行通信程序实现(1)串口通信实现方法VC环境下进行串行通信通常有以下几种方法：利用Windows API通信函数使用Microsoft Visual C+的通信控件MSComm。鉴于使用Windows API函数的灵活性和方便程度要好于使用控件，通过使用、比较，本试验采用第一种方法。用到的Windows API函数主要有CreateFile、SetupComm、SetCommState、PurgeComm、WriteFile、ReadFile等。为使整个程序清晰、明了，将上述所有程序封装到一个CComPlc类中，这对程序理解及扩展应用带来了很大方便。以下是该类的定义：class CComPlc public:bool OnOpenPort(int com);void BitSet();bool OnWrite();bool OnRead();byte ComputeBCC(const byte *message, int tlnumber);int StringtoByte(CString str);CComPlc();virtual CComPlc();int databit;double m_ReadData;double m_WriteData;int m_ChoiceMode,m_Num;CString strWriteRequest,strReadRequest;protected:bool m_bOpenPort;byte m_btResponce21;byte m_btRequest33;COMMTIMEOUTS timeouts;DCB dcb;HANDLE hcom;ComPlc:OnOpenPort函数打开串行端口，并设置所需参数，包括波特率、数据位数、停止位、校验位等。ComPlc: OnWrite函数将数据从输出缓冲区写入串口，其间包括数据类型转换、BCC校验码计算、以及反馈报文判断等操作。ComPlc: OnRead()函数将数据从串口接收缓冲区读入数据4 实时监控界面图6实时通讯界面Fig.6 Real time Communication interface本实时监控界面能对PLC内部的四种软元件进行赋值、读取当前值、复位等操作。5 结论西门子S7-200系列自面世以来，凭借其小巧、稳定的性能，得到了广泛的应用。而利用本试验的通信程序，能实时、直观地将它应用到工程中去。此外，应用本程序，无需额外添加任何硬件，因而降低了成本。参考文献1. SIEMATIC S7-200系统手册，西门子(中国)有限公司 自动化与驱动集团，. 2004.062. 龚建伟 熊光明，Visual C+/Turbo C串口通信编程实践， 北京：电子工业出版社，2004.103. 本书编写组， Windows API函数参考手册，北京：人民邮电出版社，2002.10作者简介：卫庆军(1983-),男，江苏泰州人，江苏科技大学硕士研究生，研究方向：电液伺服系统数字控制 曾文火（1944-），男，江苏镇江人，技术职称：教授，工作单位：江苏科技大